论文部分内容阅读
环氧树脂是一类具有优异粘结性、防腐性,固化收缩率低的热固性树脂,广泛应用于防腐涂料的生产。但是,由于固化后交联密度大导致其摩擦系数高、耐磨性差的特点使其难以达到工业技术要求。因此,制备出高性能环氧树脂防腐耐磨涂层是当今的一个重大课题。在环氧树脂涂层性能的影响因素中,环氧值是一个重要的影响因素。本文首先制备了三种常用的不同环氧值的环氧树脂涂层,并对其防腐耐磨性能进行了研究;优选出其中一种防腐性能最优异的环氧树脂,通过石墨烯和氧化石墨烯的添加来增强其在摩擦学性能方面的不足,进一步改善其防腐性能,并对比石墨烯和氧化石墨烯在提升环氧树脂涂层防腐耐磨性能方面的不同机理进行了分析和讨论;实验中发现,氧化石墨烯不仅能够提升环氧树脂涂层的防腐耐磨性能,而且与环氧树脂和无机填料之间均有良好的结合面,因此可用于改善无机填料与环氧树脂之间的结合面,以提升涂层的防腐耐磨性能。为更好地研究环氧树脂及其复合涂层的防腐耐磨机理,本文运用红外光谱仪(FT-IR)研究了环氧树脂固化前后官能团的变化以及填料改性前后表面结构的变化;通过X射线光电子能谱(XPS)分析了涂层中的元素组成、各元素化学价态及价带结构;借助扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的断面形貌、填料在涂层中的分散情况、填料与环氧树脂之间的界面接合情况以及涂层的磨痕形貌;通过电化学工作站研究了涂层的防腐性能;通过UMT-3摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦系数,并用表面轮廓仪表征了涂层的磨损率。实验结表明:(1)随着环氧值的增大,环氧树脂涂层的防腐性能越强、擦系数越大、耐磨性越差。涂层在干燥条件下的磨损机制包括了疲劳磨损、粘着磨损和磨粒磨损,在海水环境中,涂层的粘着磨损和磨粒磨损被抑制;(2)石墨烯和氧化石墨烯的添加有效地增强了环氧树脂涂层的防腐耐磨性能。石墨烯在提升环氧树脂涂层防腐性能方面优于氧化石墨烯,而氧化石墨烯在提升环氧树脂涂层耐磨性方面优于石墨烯。氧化石墨烯与环氧树脂之间具有较石墨烯与环氧树脂之间更好的界面结果。当填料含量过高时,易在涂层中发生团聚,造成缺陷,降低涂层的防腐耐磨性能;(3)氧化石墨烯能有效地改善碳化硅与环氧树脂之间的界面结构,从而提升涂层的防腐性,增强涂层的耐磨性。