● 摘要
环氧/有机硅复合涂层在长期贮存过程中,存在化学老化和物理老化等问题,导致防护失效。此外,复合涂层中一种涂层中的介质迁移到另一种涂层中,也会导致涂层性能的退化。因此,有必要进行复合涂层贮存失效(老化)机理的研究。
针对以上情况,本文对热氧和湿热老化及自然老化的环氧/有机硅复合涂层进行结构性能测试。采用红外衰减全反射光谱(ATR)、红外透射吸收光谱(FTIR)、扫描电分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、力学性能测试等手段研究涂层界面及本体结构变化,研究复合涂层在贮存环境中的介质迁移、成分变化和结构演变规律,揭示复合涂层材料在加速老化条件下的老化机理。
研究表明,复合涂层结构在老化过程中存在明显的化学及物理老化现象。
环氧树脂固化完全,残留的小分子介质在老化过程中发生表面迁移和挥发。在热氧及湿热老化过程中,环氧树脂结构中的-CH2会发生氧化反应生成C=O;湿热老化后期发生明显的水解反应。越接近涂层表面,氧化生成C=O浓度值越大,其氧化深度随老化程度的增大而加深。建立了热氧老化动力学方程,可用于进行寿命预测。
有机硅涂层化学结构稳定,只在湿热老化条件下发生化学键如Si-O键等断裂现象。老化过程中试样硬度逐渐增大。当老化程度增大时,有机硅基体与填料存在明显脱粘现象。
利用变角ATR,显微红外和XPS等分析方法研究表明,复合涂层在老化过程中存在明显介质迁移现象,即环氧涂层中小分子介质迁移至有机硅涂层中。通过SEM断面扫描分析表明,随着加速老化的进行,环氧涂层与有机硅涂层粘接界面逐渐变得清晰,在110℃热氧老化90d时出现界面开裂。
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