水利資源作為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展利用的可再生能源之一,其開采利用所需的機(jī)械等離不開水工金屬材料。水工金屬部件在運(yùn)行時(shí)處于的復(fù)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(jié)構(gòu)防護(hù)工作時(shí)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(hù)技術(shù)強(qiáng)化基材進(jìn)行解決。本課題采用化學(xué)改性的方式在聚氨酯側(cè)鏈上引入特殊鏈段基團(tuán)合成防護(hù)材料,制備涂層解決金屬的氣蝕、磨蝕和腐蝕破壞等問(wèn)題。本文主要對(duì)材料合成、涂層制備、表面性能及機(jī)理分析等進(jìn)行論述。在聚氨酯側(cè)鏈的硬段區(qū)通過(guò)化學(xué)改性方法引入氟碳鏈基團(tuán),并通過(guò)改變TEOH-10/MDI的摩爾比控制含氟基團(tuán)（-CF₂CF₃）的量;同時(shí)以擴(kuò)鏈劑形式引入疏水基團(tuán)（-COOCH₃）,在微納米級(jí)的水平上構(gòu)建了親水微區(qū)和疏水微區(qū)的微相分離結(jié)構(gòu),合成雙組份改性的側(cè)鏈型氟化聚氨酯（FPU）材料。綜合考慮涂層表面強(qiáng)度、硬度、厚度等性能指標(biāo),通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)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(guò)表征手段對(duì)涂層組織成分分析,采用傅里... 

【文章來(lái)源】：華北水利水電大學(xué)河南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水接觸角示意圖

利水電大學(xué)碩士學(xué)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(xué)鍵的相互作用影響，當(dāng)含氟鏈段及疏水基團(tuán)引入PU硬段結(jié)構(gòu)中，由于PU體系內(nèi)部存在大量的氫鍵結(jié)構(gòu)，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(tuán)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(duì)表面性能的影響原理如圖1-2，部分?jǐn)U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(jié)構(gòu)誘導(dǎo)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(qiáng)，軟硬微區(qū)的微相分離程度加強(qiáng)，降低了材料表面能。研究發(fā)現(xiàn)，共價(jià)連接體系中不同極性和構(gòu)型的二價(jià)基團(tuán)和三價(jià)基團(tuán)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(jié)構(gòu)、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(lái)控制[78,79]。材料的表面能的大小可以通過(guò)接觸角來(lái)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(rùn)濕程度的度量，液體浸潤(rùn)固體，其疏水角越小，潤(rùn)濕性越好。圖1-2軟段和硬段對(duì)涂層表面能的影響Fig1-2EffectofSoftsegmentandHardsegmentforsurfaceenergy1.5.5耐水性能涂層性能評(píng)價(jià)時(shí)需進(jìn)行耐水性能檢測(cè)，耐水性的優(yōu)異程度對(duì)涂層的保護(hù)性能有著決定性的影響。水工金屬防護(hù)涂層在實(shí)際應(yīng)用中起到隔離水和基材的作用，但水能夠滲透涂層對(duì)接觸到基材產(chǎn)生破壞，滲透的水或鹽水等物質(zhì)會(huì)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(shí)驗(yàn)要求，采用加速耐水檢驗(yàn)方法，耐浸泡時(shí)間愈長(zhǎng)，涂層的變化越小，耐水性愈好。在涂層進(jìn)行浸水試驗(yàn)后再測(cè)其濕附著力，即在原始樣板劃格后測(cè)其于附著力，驗(yàn)證浸水試驗(yàn)對(duì)其附著力的損傷，此時(shí)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(dāng)大的速度穿透涂層膜接觸金屬界面后引起的一系列化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)造成。因此涂層除了具有良好的耐水性（即滲水性要�。⒘己玫母街κ沟猛繉幽芾喂痰馗街诮饘倩w上，還要有一定的表面硬度及機(jī)械強(qiáng)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(dāng)涂層與具有腐蝕性的介質(zhì)接觸時(shí)，能夠在介質(zhì)的腐蝕下保持其功能，不會(huì)發(fā)生對(duì)涂層防護(hù)功能有害化學(xué)反應(yīng)或者物理上的破壞，則證明涂層的耐腐蝕性良好。實(shí)際應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)涂層耐腐蝕性能很好，但對(duì)基材附著力和機(jī)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(xiàng)或多項(xiàng)使用要求。為了解決具體應(yīng)用時(shí)的矛盾，需對(duì)材料進(jìn)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(yáng)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(píng)價(jià)涂層使用壽命的最主要指標(biāo)，同時(shí)耐老化性能相關(guān)試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三門峽水庫(kù)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(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(05)
[2]中國(guó)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(guó)慶.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(03)
[3]聚氨酯在水輪機(jī)抗空蝕運(yùn)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(xué)與工程. 2017(10)
[5]聚氨酯彈性體在固海揚(yáng)黃水泵葉輪磨蝕防護(hù)中的應(yīng)用[J]. 張印,張雷,郭維克,王勇,李貴勛,楊勇.  水泵技術(shù). 2017(04)
[6]水輪機(jī)金屬材料及其涂層抗空蝕和沙漿沖蝕研究進(jìn)展[J]. 杜晉,張劍峰,張超,游文明.  表面技術(shù). 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(yán)大考,劉曉東.  高分子學(xué)報(bào). 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(lè)福.  腐蝕與防護(hù). 2012(07)
[9]鋼管樁陰極保護(hù)與Denso防腐蝕技術(shù)聯(lián)合保護(hù)[J]. 李云飛,唐聰,陳韜.  中國(guó)港灣建設(shè). 2011(02)
[10]耐海洋環(huán)境中霉菌腐蝕有機(jī)涂層的研究[J]. 石嬌,曲彥平.  表面技術(shù). 2011(01)



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