耐磨耐蝕金屬甲板涂層材料的開(kāi)發(fā).pdf

1、海水是一種腐蝕性很強(qiáng)的電解質(zhì)，多年來(lái)各國(guó)為防止海洋對(duì)金屬的腐蝕做了不懈的努力。我國(guó)在這方面的研究、應(yīng)用較晚，特別是在腐蝕嚴(yán)重的海洋環(huán)境中，對(duì)鋼鐵材料如何進(jìn)行長(zhǎng)效防護(hù)應(yīng)用，我國(guó)目前仍需進(jìn)行大量研究和改進(jìn)。
　　為延長(zhǎng)用于海洋環(huán)境中金屬的使用壽命，目前最常用的方法包括電化學(xué)保護(hù)法、金屬表面涂覆涂層或使用新型合金等，其中表面涂層是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的方法之一。較常用的涂層材料包括環(huán)氧樹(shù)脂涂料、陶瓷涂料、有機(jī)硅涂料等，其中有機(jī)硅涂料是以有機(jī)

2、硅聚合物或有機(jī)硅改性聚合物為主要成膜物質(zhì)，其主要成分烷氧基硅烷單體在酸性或者堿性條件下可以發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)。利用此方法將涂料涂覆在金屬材料上，可以起到屏蔽腐蝕性介質(zhì)的作用，并利用材料自身良好的附著力、硬度、強(qiáng)度等性能起到耐磨耐蝕的作用，對(duì)應(yīng)用于海洋環(huán)境中的金屬原料起到保護(hù)作用。
　　本文以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）為涂料的主要水解成分，通過(guò)控制不同的反應(yīng)條件，探究其對(duì)最終形成的涂層材料性質(zhì)的影響，主要內(nèi)容包括：
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3、）在酸性體系中 MTMS發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅醇，Si—OH之間或Si—OH與水解生成的甲醇之間發(fā)生脫水縮合的反應(yīng)生成Si—O—Si的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。利用體系電導(dǎo)率及溫度的變化表征脫水縮合反應(yīng)的程度。pH值越小，水解縮合的速度越快。磷酸和甲酸催化下的體系反應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定平緩，鹽酸和乙酸催化下的體系水解縮合程度不佳。不同的有機(jī)基團(tuán)結(jié)構(gòu)不一，導(dǎo)致硅氧烷水解反應(yīng)快慢有一定的差別，在相同的條件下甲基三甲氧基硅烷的水解速率快于甲基三乙氧基硅烷。
　

4、?。?）以MTMS為主要涂料成分在酸性催化劑催化下進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)，隨后分別添加堿性硅溶膠和顏填料，在分散4小時(shí)后利用噴涂法將涂料涂覆在經(jīng)過(guò)表面處理的金屬基板上，分別在100℃和200℃的條件下加熱固化15分鐘。經(jīng)過(guò)測(cè)試得出隨著堿性硅溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，涂料體系的粘度先增大后減小，體系的固含量逐漸增大，硬度及附著力均有所提高。鹽酸催化體系下所得的涂料粘度遠(yuǎn)高于其他催化劑催化下所得涂料的粘度，固含量大致相同。其他三種催化劑催化下所得的涂層

5、硬度和附著力要優(yōu)于鹽酸。三種不同顏填料添加后涂料的粘度差異不大，但所得涂料的固含量明顯高于清漆，且涂層硬度均達(dá)到9H，添加高嶺土和晶須硅的涂層附著力要優(yōu)于鈦白粉。通過(guò)金相顯微鏡觀(guān)察得知堿性硅溶膠與 MTMS質(zhì)量比為5:5時(shí)涂層致密平整，無(wú)裂痕。甲酸和乙酸催化下所得的涂層表面較均勻致密，無(wú)明顯裂痕。而以高嶺土和晶須硅為顏填料所獲得的涂層表面光滑致密，平整均勻，無(wú)開(kāi)裂的情況。
　?。?）經(jīng)過(guò)耐磨性測(cè)試和點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)測(cè)試后可知金屬表

6、面涂覆涂層之后具有耐磨性和耐蝕性，可以有效地屏蔽腐蝕介質(zhì)以達(dá)到保護(hù)金屬基板的目的。其中堿性硅溶膠與MTMS質(zhì)量比為5：5時(shí)涂層耐磨性最佳。甲酸作為體系催化劑所制得的涂層耐磨性能最好，鹽酸催化所得涂層耐磨性能最差。三種顏填料組分制得的涂層耐磨性相當(dāng)，其摩擦測(cè)試后的失重量幾乎保持一致，其中晶須硅為顏填料所制得的涂層耐磨性相對(duì)較好。對(duì)于不同組分質(zhì)量比的涂層材料，5:5和4:6這兩種配方的涂層耐蝕性相對(duì)較好。甲酸催化下得到的涂層耐蝕性最好，磷酸