紧固件氟碳涂层制备及其防护性能研究

摘要

紧固件是各种海上工程和设施的关键部件之一。随着人类对海洋开发利用的逐步深入以及规模的不断扩大，对紧固件的需求量日益增加。但苛刻的工作环境使紧固件很容易发生腐蚀，这不仅使得各种设施维护维修的费用增加，还直接影响这些设施或设备的使用安全，甚至会造成灾难性事故。因此研究紧固件的腐蚀防护具有重要的意义。
　　 涂层是紧固件常用的防护方法。由于现有紧固件锌铝底漆耐蚀性有限，为了延长紧固件的使用寿命，通常封闭一层有机涂层作为封闭层而构成复合涂层。本文以氟碳树脂为研究对象，通过研究各种颜填料和助剂对其结合强度、耐冲击性能、柔韧性能和耐蚀性能的影响，并与现有的环氧铝粉的性能进行比较。主要结论如下：
　　 (1)对成膜树脂、颜料、助剂、固化剂等原料进行选择，并通过四因素、三水平正交实验表对涂层的结合强度、耐冲击性能、柔韧性能、耐蚀性等影响漆膜性能的四因素进行极差分析，求得最优配方为树脂含量35 g，钛白粉含量15 g，固化剂7.7 g，D酸催化剂0.1 g。并对最优配方条件下氟碳涂层的物理性能和耐蚀性能进行研究，发现其性能优于正交实验表中的九种配方涂层。
　　 (2)通过研究不同温度下漆膜在光泽度、结合力、柔韧性上的差别，发现当烘烤温度为120℃，烘烤时间为20 min时，涂层表现出了最好的物理性能。
　　 (3)拉拔式附着力测试结果表明，基体经硅烷偶联剂处理后，涂层与基体之间的结合力得到一定程度的提高。这很可能是由于硅烷水解出硅氧基团，与金属底材之间形成了Si-O-M共价键，提高了涂层与基体附着的能力；也可能是硅烷偶联剂起了表面活性剂的作用，促进涂料渗入粗糙表面上的微孔中并固化，从而增强了涂层的附着力。
　　 (4)对氟碳涂层和环氧铝粉涂层的摩擦系数及耐磨性进行比较研究，结果表明和环氧铝粉涂层相比，氟碳涂层具有较低的摩擦系数，且氟碳涂层的耐磨性更好；随着压力的增加，两种涂层的摩擦系数都表现出相同的递减规律。
　　 (5)由交流阻抗谱和涂层电容的变化结果表明，氟碳涂层由于其致密的微观结构和低渗水率，使其具有了更好的防护性能。