高温机械力化学改性氧化铁对环氧涂层防腐性能的影响研究

摘要

氧化铁作为一种广泛应用的颜填料，添加到树脂中可以提高环氧涂层的性能，但氧化铁是无机物，它与有机树脂之间的界面相容性较差，在树脂中难以分散均匀，使涂层中的缺陷增多，从而影响了涂层的防腐性能。本文以环氧树脂为改性剂，采用机械能与热能相结合的方法对氧化铁进行改性。将改性的氧化铁粉末添加到环氧树脂中制成涂层，对涂层的防腐性能进行了研究，并探讨了改性氧化铁对涂层防护性能机制的影响。
　　对环氧树脂改性氧化铁的可行性进行了探索，并通过对研磨温度、研磨时间和研磨转速等参数的研究，探索了不同球磨条件对氧化铁改性效果的影响规律，从而得出最佳的研磨改性工艺。
　　对高温球磨改性的氧化铁粉末进行了表征。高温球磨并没有改变氧化铁的晶体结构，但氧化铁粉末的亲水性下降，亲油性增强，氧化铁颗粒在环氧树脂溶液中的分散稳定性提高，实现了氧化铁颗粒的表面改性，使氧化铁颗粒表面覆盖了环氧树脂薄膜。
　　将改性氧化铁粉末添加到涂层中，对涂层的性能进行了表征。与添加未改性氧化铁粉末的涂层相比，改性氧化铁粉末在树脂中的分散均匀性提高，团聚现象减弱，氧化铁与树脂的界面相容性提高，界面结合作用增强；EIS测试结果表明，改性后的氧化铁涂层浸泡3896h后，涂层低频端的阻抗模值仍然保持在1010Ω.cm2以上，相对于未改性的氧化铁涂层高出将近4个数量级；涂层的附着力测试结果表明，改性氧化铁涂层浸泡3000h后涂层与金属基体仍具有较高的附着力；拉伸测试结果显示，改性氧化铁涂层的抗拉伸强度明显提高。这些结果都说明添加改性氧化铁粉末可提高涂层的防腐性能。
　　未改性和改性氧化铁添加量为5％、10％、20％和30％时，涂层对水扩散的抑制作用不同。相同添加量，改性氧化铁涂层对水扩散的抑制作用更强，添加量为10％的改性氧化铁涂层抑制作用最强；EIS数据和附着力结果都表明，相同添加量，改性氧化铁涂层的防护性能提高，屏蔽作用增强，且添加量为10％的改性氧化铁涂层的防护作用最好；改性氧化铁涂层抗拉伸强度高于未改性氧化铁涂层，改性氧化铁涂层的抗拉伸强度随氧化铁含量的增加而增强。综合以上结果，认为氧化铁含量为10％时改性氧化铁涂层的防护性能最好。
　　利用不同球磨温度下的氧化铁粉末的TG数据，对氧化铁表面环氧树脂的接枝量进行计算。随着研磨温度的升高，接枝量增大，当温度达到120℃时接枝量达到极值，继续升温接枝量反而下降。氧化铁表面接枝量的增加使氧化铁颗粒在树脂中的分散性提高，其与树脂的界面相容性增强，进而使涂层的防护性能提高。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 环氧树脂涂料

1.3 氧化铁红

1.4 无机填料的改性

1.5 机械力化学法

1.6 本论文研究的目的及意义

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验材料及实验设备

2.2 实验方法

2.3 氧化铁粉末的表征

2.4 环氧树脂的表征

2.5 涂层性能的测试

2.6 本章小结

第3章 氧化铁表面环氧树脂改性的可行性及工艺研究

3.1 机械力化学法改性氧化铁

3.2 高温机械力化学法改性氧化铁

3.3 高温球磨改性氧化铁的工艺研究

3.4 本章小结

第4章 改性氧化铁对涂层性能的影响

4.1 改性氧化铁性能的表征

4.2 改性氧化铁涂层性能的研究

4.3 改性氧化铁对涂层保护机制影响的理论分析

4.4 本章小结

第5章 氧化铁添加量对环氧涂层性能的影响

5.1 改性前后不同添加量氧化铁对涂层力学性能的影响

5.2 改性前后不同添加量氧化铁对水在涂层中扩散行为的影响

5.3 改性前后不同添加量氧化铁对涂层耐蚀性能的影响

5.4 本章小结

第6章 氧化铁的改性温度对环氧涂层性能的影响

6.1 改性温度与接枝量的关系

6.2 不同接枝量的氧化铁对涂层力学性能的影响

6.3 不同接枝量的氧化铁对水在涂层中扩散行为的影响

6.4 不同接枝量的氧化铁对涂层耐蚀性能的影响

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢