水利資源作為我國重點發(fā)展利用的可再生能源之一,其開采利用所需的機械等離不開水工金屬材料。水工金屬部件在運行時處于的復雜的水環(huán)境,面臨著材料腐蝕破壞、水流的沖蝕、磨蝕破壞。因此在做水工金屬結構防護工作時要求涂層具有優(yōu)異的防腐性能,較高的耐磨蝕、耐沖蝕性。由于破壞通常在金屬部件的表面開始,因此可利用表面防護技術強化基材進行解決。本課題采用化學改性的方式在聚氨酯側鏈上引入特殊鏈段基團合成防護材料,制備涂層解決金屬的氣蝕、磨蝕和腐蝕破壞等問題。本文主要對材料合成、涂層制備、表面性能及機理分析等進行論述。在聚氨酯側鏈的硬段區(qū)通過化學改性方法引入氟碳鏈基團,并通過改變TEOH-10/MDI的摩爾比控制含氟基團（-CF₂CF₃）的量;同時以擴鏈劑形式引入疏水基團（-COOCH₃）,在微納米級的水平上構建了親水微區(qū)和疏水微區(qū)的微相分離結構,合成雙組份改性的側鏈型氟化聚氨酯（FPU）材料。綜合考慮涂層表面強度、硬度、厚度等性能指標,通過參數(shù)設計及材料成分的配比、選擇、優(yōu)化制備出符合要求的FPU涂層。通過表征手段對涂層組織成分分析,采用傅里... 

【文章來源】：華北水利水電大學河南省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水接觸角示意圖

利水電大學碩士學位論文8（5）130°<θ<150°，高疏水狀態(tài)；（6）θ>150°，超疏水狀態(tài)。1.5.4表面能FPU表面能的大小受到氟碳鏈的表面聚集程度及多種化學鍵的相互作用影響，當含氟鏈段及疏水基團引入PU硬段結構中，由于PU體系內(nèi)部存在大量的氫鍵結構，近表面的鍵能較高C-F鏈（鍵能540kJ/mol）以及極性高的含氟基團使硬段組分中F-MDI分子間的內(nèi)聚能增加[77]。FPU內(nèi)部氟鏈段與硬段之間氫鍵化，硬段與硬段之間形成的氫鍵作用，以及軟硬段之間的相互作用，氫鍵化變的豐富。FPU的軟硬段相互作用對表面性能的影響原理如圖1-2，部分擴鏈劑TEG分別與聚醚鏈段（PTMEG）組成的軟段相為連續(xù)的，與MDI組成的硬段相為非連續(xù)的，氫鍵結構誘導軟段線性大分子碳鏈的折疊和螺旋，在軟、硬段相區(qū)之間起協(xié)調(diào)作用。硬段內(nèi)部氫鍵化作用加強，軟硬微區(qū)的微相分離程度加強，降低了材料表面能。研究發(fā)現(xiàn)，共價連接體系中不同極性和構型的二價基團和三價基團存在某些成分在表面的富集現(xiàn)象，表面上的富集可以由體積結構、表面附近的相分離程度和兩種組分之間的表面自由能差來控制[78,79]。材料的表面能的大小可以通過接觸角來反映，表面能越低，疏水性越好，疏水角也就越大。疏水角θ是潤濕程度的度量，液體浸潤固體，其疏水角越小，潤濕性越好。圖1-2軟段和硬段對涂層表面能的影響Fig1-2EffectofSoftsegmentandHardsegmentforsurfaceenergy1.5.5耐水性能涂層性能評價時需進行耐水性能檢測，耐水性的優(yōu)異程度對涂層的保護性能有著決定性的影響。水工金屬防護涂層在實際應用中起到隔離水和基材的作用，但水能夠滲透涂層對接觸到基材產(chǎn)生破壞，滲透的水或鹽水等物質會引起涂層膨脹起泡以及色澤改變等。除此之外，水的滲透直接造成了涂層的濕附著力下降，影響

1緒論9據(jù)本實驗要求，采用加速耐水檢驗方法，耐浸泡時間愈長，涂層的變化越小，耐水性愈好。在涂層進行浸水試驗后再測其濕附著力，即在原始樣板劃格后測其于附著力，驗證浸水試驗對其附著力的損傷，此時得到的涂層附著力稱為二次物性。1.5.6耐腐蝕性能水工金屬腐蝕的主要原因是水和氧以相當大的速度穿透涂層膜接觸金屬界面后引起的一系列化學、電化學反應造成。因此涂層除了具有良好的耐水性（即滲水性要小）、良好的附著力使得涂層能牢固地附著在金屬基體上，還要有一定的表面硬度及機械強度抵抗沖蝕磨蝕，良好的耐腐蝕性能減緩基材的腐蝕破壞。當涂層與具有腐蝕性的介質接觸時，能夠在介質的腐蝕下保持其功能，不會發(fā)生對涂層防護功能有害化學反應或者物理上的破壞，則證明涂層的耐腐蝕性良好。實際應用會出現(xiàn)涂層耐腐蝕性能很好，但對基材附著力和機械性能不佳，不足以承受磨損、沖蝕作用的情況，或者只能滿足其中一項或多項使用要求。為了解決具體應用時的矛盾，需對材料進行改性制備滿足特殊工況且兼具多種使用性能良好的涂層材料。1.5.7耐老化性能圖1-3光譜能量分布圖：(1)陽光，(2)氙弧燈，(3)UVA，(4)金屬鹵化物，(5)碳弧燈Fig1-2Spectralenergydistribution:(1)Sunlight,(2)XenonArcLamp,(3)UVA,(4)MetalHalide,(5)CarbonArcLamp涂層的耐老化性能是綜合評價涂層使用壽命的最主要指標，同時耐老化性能相關試

【參考文獻】：
期刊論文
[1]三門峽水庫高含沙洪水的排沙特性研究[J]. 張翠萍,曲少軍,尚紅霞,陳真.  華北水利水電大學學報(自然科學版). 2018(05)
[2]中國不同氣候區(qū)典型流域的水文變化特性[J]. 管曉祥,劉悅,金君良,劉翠善,劉艷麗,王國慶.  華北水利水電大學學報(自然科學版). 2018(03)
[3]聚氨酯在水輪機抗空蝕運用中的探討[J]. 王慶書,吳定平,周峰峰,王濤.  水電與新能源. 2018(03)
[4]超支化聚氨酯改性水性環(huán)氧樹脂固化劑的制備與性能[J]. 楊紅光,楊建軍,吳慶云,張建安,吳明元.  高分子材料科學與工程. 2017(10)
[5]聚氨酯彈性體在固海揚黃水泵葉輪磨蝕防護中的應用[J]. 張印,張雷,郭維克,王勇,李貴勛,楊勇.  水泵技術. 2017(04)
[6]水輪機金屬材料及其涂層抗空蝕和沙漿沖蝕研究進展[J]. 杜晉,張劍峰,張超,游文明.  表面技術. 2016(10)
[7]疏水性含氟聚氨酯的合成及其耐氣蝕磨損性能的研究[J]. 張瑞珠,盧偉,嚴大考,劉曉東.  高分子學報. 2015(07)
[8]核電廠海水循環(huán)泵用兩種耐腐蝕涂層[J]. 伊成龍,張樂福.  腐蝕與防護. 2012(07)
[9]鋼管樁陰極保護與Denso防腐蝕技術聯(lián)合保護[J]. 李云飛,唐聰,陳韜.  中國港灣建設. 2011(02)
[10]耐海洋環(huán)境中霉菌腐蝕有機涂層的研究[J]. 石嬌,曲彥平.  表面技術. 2011(01)



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