【摘要】：有機(jī)硅樹脂以其優(yōu)良的耐熱性、耐候性、高耐磨等優(yōu)點(diǎn),在許多工程領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。但有機(jī)硅樹脂也存在固化溫度高,耐化學(xué)腐蝕性、力學(xué)強(qiáng)度和附著力較差,與其它樹脂相容性較差等缺點(diǎn),因此改性有機(jī)硅樹脂使其適用于涂料方面的應(yīng)用要求就顯得尤為重要。本文通過生物基的呋喃樹脂改性有機(jī)硅樹脂,可在不降低有機(jī)硅樹脂優(yōu)良性能的同時改善其耐熱性能、防腐蝕性能和附著力性能。采用化學(xué)共混法制備了呋喃/甲基苯基硅樹脂共混涂層(PSi/FR共混涂層),研究了共混體系的固化反應(yīng)機(jī)理及耐熱防腐性能。結(jié)果顯示:該共混體系在200℃下主要發(fā)生呋喃和甲基苯基硅樹脂的羥醛縮合反應(yīng),高于200℃時發(fā)生甲基苯基硅樹脂的自聚脫氫反應(yīng);當(dāng)共混體系中呋喃樹脂含量低于20wt%時,固化物在5wt%處失重溫度高于390℃,800℃的殘?zhí)柯矢哂?0%,相比純的甲基苯基硅樹脂具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性;共混體系固化物涂層在金屬表面的附著力達(dá)到一級,高于純的甲基苯基硅樹脂涂層(三級);該涂層在酸、堿和鹽中的耐腐蝕性相比單體聚合物涂層均得到提高且共混涂層在3.5%的NaCl溶液中的阻抗隨呋喃含量的增加而減小,當(dāng)呋喃含量為40wt%時,阻抗值為1.8×10~6Ωcm~2,高于純的甲基苯基硅樹脂涂層的阻抗7.12×10~5Ωcm~2。此外,調(diào)整共混體系固化物涂層表面粗糙度RZ低于2μm。采用噴涂法制備了呋喃/甲基硅樹脂共混涂層(MSi/FR共混涂層),研究了共混體系的固化反應(yīng)機(jī)理、相容性、耐熱性、電化學(xué)性能、附著力、防腐性能和表面粗糙度。結(jié)果顯示:共混體系在160℃時主要發(fā)生呋喃和甲基硅樹脂的羥醛縮合反應(yīng)和甲基硅樹脂自身的縮聚反應(yīng);且共混體系的相容性優(yōu)異;隨著呋喃含量的增加,共混體系的耐熱性下降,但固化產(chǎn)物在5wt%處失重溫度高于300℃,800℃的殘?zhí)柯矢哂?0%;當(dāng)呋喃樹脂含量高于5%時,該共混涂層的附著力到達(dá)一級標(biāo)準(zhǔn)高于純的甲基硅樹脂涂層(三級);該共混涂層阻抗值隨呋喃含量的增加而減小,當(dāng)呋喃含量為5%時,阻抗值為1.62×10~4Ωcm~2,高于純的甲基硅樹脂涂層的阻抗1.29×10~4Ωcm~2;該涂層在酸、堿和鹽中的耐腐蝕性相比單體聚合物涂層均得到提高;固化物涂層表面粗糙度RZ低于2μm。采用噴涂法制備了介孔SiO_2/呋喃/甲基硅樹脂共混涂層(MSi/5%FR/SBA-15共混涂層),研究了共混體系的固化反應(yīng)機(jī)理、耐熱性、附著力、電化學(xué)性、與水的接觸角、耐腐蝕性和表面粗糙度。結(jié)果顯示:共混體系在160℃下主要發(fā)生呋喃和甲基硅樹脂的羥醛縮合反應(yīng)及甲基硅樹脂的自聚反應(yīng);固化物在5wt%處失重溫度高于250℃,800℃的殘?zhí)柯矢哂?9%,相比MSi/PSi-5樹脂體系耐熱性降低;共混涂層在金屬表面的附著力達(dá)到一級,高于MSi/PSi-5樹脂共混涂層(二級);隨著介孔SiO_2含量的增加共混涂層的阻抗值變大,當(dāng)介孔SiO_2含量為14%時,該共混涂層的阻抗值為1.27×10~6Ωcm~2,高于MSi/PSi-5共混涂層的阻抗1.62×10~4Ωcm~2;且當(dāng)介孔SiO_2含量為14%時,該共混涂層與水的接觸角達(dá)到155.6°,高于MSi/PSi-5共混涂層與水的接觸角70.6°;該共混涂層在鹽霧腐蝕后,涂層表面沒有腐蝕痕跡,其耐腐蝕性優(yōu)于MSi/PSi-5共混涂層,且腐蝕后的共混涂層再經(jīng)過水洗加熱后又恢復(fù)了疏水及超疏水性能;該共混涂層在酸性條件下,涂層形貌保持完整,耐酸性優(yōu)于MSi/PSi-5共混涂層,但不耐堿;此外,共混體系固化物涂層表面粗糙度RZ低于25μm。研究了呋喃/甲基苯基硅樹脂的工業(yè)化涂料配方,對配方涂層的耐熱性、耐腐蝕性、附著力和表面粗糙度進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示:該固化物的5wt%失重溫度高于350℃,800℃的殘?zhí)柯矢哂?0%;在酸、堿和鹽中腐蝕性優(yōu)異;附著力達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)且RZ小于2μm。
【圖文】：

推向其工業(yè)化應(yīng)用。有機(jī)硅樹脂按照固化機(jī)理分類，主要分為縮合型硅脂、催化加成型硅樹脂和過氧化物型硅樹脂。其中縮合型硅樹脂由于其合成簡單，價相對便宜而被廣泛應(yīng)用。后兩者因為成本過高和合成工藝復(fù)雜限制它們的工業(yè)化應(yīng)。目前，有機(jī)硅樹脂涂料按用途可分為耐高溫涂料[20-21]、防腐涂料[22-23]、防污涂料[24-25]、緣涂料[26-27]和耐磨涂料[28-29]等，而我國主要使用的有機(jī)硅樹脂的種類為兩大類，主要甲基硅樹脂和甲基苯基硅樹脂。2.1 有機(jī)硅樹脂的結(jié)構(gòu)與性能有機(jī)硅樹脂一般是以聚硅氧烷等為原料，通過水解縮聚反應(yīng)后所制得的產(chǎn)物。以-O-Si 鍵為主鏈，且硅原子上連接有機(jī)基團(tuán)或無機(jī)基團(tuán)的具有高度交聯(lián)的聚合物，在溫下或催化劑存在的條件下，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨冉宦?lián)的無機(jī)-有機(jī)的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱固性樹脂。有機(jī)硅樹脂固化后的一般結(jié)構(gòu)式[30]如圖 1.1 所示。

HCl 作為催化出不同性能的甲基苯基硅樹大，所制備出的甲基苯基硅甲硅烷基）苯（BHB）與氯硅中具有亞苯基單元的硅酮樹酮樹脂可以用作涂層的成膜了硅樹脂的熱穩(wěn)定性，，起始[45]采用含苯基甲基有機(jī)硅樹發(fā)生了固化交聯(lián)反應(yīng)，研究機(jī)硅樹脂，獲得了更好的性熱性和抗紫外線性。Zhou 混體系發(fā)生了交聯(lián)聚合反應(yīng)。圖 1.3 為甲基苯基硅樹脂
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ630.1;TG174.4

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