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题目:基于含氟聚氨酯涂料构造超疏水涂层的制备工艺与性能研究

关键词:聚氨酯,超疏水,表面粗糙度,电化学测试,附着力,耐蚀性

  摘要

超疏水(super-hydrophobic)涂层在石油、化工、建筑、造船、航空和航天等领域都有着非常广阔的应用前景,因此,研究超疏水表面的基础科学和应用技术都具有极其重要的理论和实际意义。本论文成功利用两种不同方法制备了的超疏水涂层,并且对所制备涂层的性能进行了研究。主要内容包括:首先,利用浸入-自组装法在铝合金表面成功制备出接触角为156°,滚动角小于5°的超疏水涂层,并利用扫描电子显微镜对其表面形貌进行了表征,结果表明:超疏水涂层表面存在微-纳米的复合结构。电化学测试(交流阻抗和极化曲线)结果表明超疏水涂层的存在极大提高了铝合金抗腐蚀性能,即阻抗值由800Ω•cm2增加到7.8×107Ω•cm2,自腐蚀电位由-0.92V升高-0.72V以及自腐蚀电流由10-4.8cm2减小到10-9.0A•cm2。盐雾实验结果表明超疏水涂层的存在,使得铝合金在经过1200h后不发生腐蚀。湿热老化实验表明,经过500h后,超疏水涂层没有发生任何变化。同时对超疏水涂层的形成机理进行了探讨。其次,为了得到具有较高附着力的超疏水涂层,采用共混氟表面活性剂、纳米颗粒和聚氨酯涂料的方法,获得了接触角为150.5°的超疏水涂层。为了增加表面粗糙度,聚氨酯涂料的用量仅为正常用量的一半。电化学测试结果表明所得到的超疏水涂层对铝合金有较好的防护作用。另外,为了进一步增加涂层的附着力,将聚氨酯涂料的用量增加到常量。根据正交实验和附着力测试结果确定最优化的工艺参数。此工艺条件下制备的涂层表面接触角由83.5°增加到109.5°,附着力为1级,表面显微硬度达到35.1HV,电化学测试结果表明最佳工艺条件下得到的涂层在3.5%的NaCl溶液中浸泡15d后,开路电位和阻抗值分别为-0.186V和109.6Ω•cm-2,相较于浸泡前,变化较小。