论文题目：有机硅复合功能涂层及其功能化应用研究
摘要：随着现代社会科技与工业的迅猛发展,人们对涂层的综合性能要求越来越高。单一性质的涂层已无法满足人们的各种需求,复合化是现代涂料科学发展的一个重要趋势。有机树脂由于其优异的成膜性、良好的基材附着力、较好的柔韧性和低成本等优点一直是涂料的首选成膜物质,但其使用寿命通常较短且硬度往往难以满足使用要求。无机材料虽然具有寿命长,强度高的优点,但也存在高成本,韧性差和难以加工的缺点。通过不同有机材料与无机材料的复合、互补和协同优化,可以制备出性能更优越的新型涂层。本文的主要研究内容如下:（1）目前有很多关于纳米粒子同树脂共混来制备超疏水涂层的研究,主要是以树脂为涂层主要成膜物质,纳米粒子作为填充剂,然而存在难控制和不耐磨的问题。本文首先在基材表面上涂覆一层环氧树脂,然后在树脂的顶部抛洒荧光改性纳米二氧化硅粉末（F-Si O2）,获得F-Si O2/EP双层涂层体系,然后,用一定浓度的PDMS溶液浸涂F-Si O2/EP双层涂层体系得到PDMS/F-Si O2/EP三层涂层体系。涂层的耐磨性和耐腐蚀性分别通过磨损实验,浸泡实验和电化学实验测试。结果表明磨耗实验400次后,在盐溶液（3.5%Na Cl）,酸溶液（p H=3）和碱溶液（p H=11）中分别浸泡5天后,涂层表面接触角大于150°,滚动角小于10°,依然保持较好的超疏水性能。通过电化学实验可知,盐水浸泡4天后,复合涂层依然具有较好的耐腐蚀性能。（2）传统高污染溶剂型涂料环境不友好问题日益突出,应用越来越受限。而醇溶性丙烯酸树脂涂料作为一种新型涂料,相比较于传统溶剂型树脂涂料和水性树脂涂料具有明显优势。本文研究设计以酒精为溶剂的有机/无机复合树脂,即以酒精为溶剂通过自由基聚合制备得到丙烯酸树脂,然后将其与硅溶胶进行物理冷拼,调节二者的质量百分比得到最佳配方。对得到的树脂进行测试表征,研究了硅溶胶的不同掺入量以及片状锌粉的加入对复合涂层性能的影响。结果表明,硅溶胶掺入质量百分比为40%时,能得到综合性能优良的有机/无机复合树脂。基于该复合树脂体系,将片状锌粉加入其中,使其可适用于重防腐。本研究制备的涂料,制备方法简便,得到的涂层性能优越。可应用于环境苛刻、要求较高的重防腐领域。此外,涂料所选用的乙醇溶剂对环境几乎没有危害,这与未来涂料发展方向高度契合。（3）常见传统功能涂层体系是由用作粘合剂的底漆,提供功能的中间层涂层和顶部疏水性保护涂层组成。然而,传统的涂层体系比较复杂,具有高费用和高污染等诸多缺点。本文以具有优良综合性能的环氧树脂和具有较好耐热性及疏水性能的氨基硅油为主要原料。首先利用TPE-2CH2NH2的氨基和环氧基团之间的反应对环氧树脂进行标记,然后利用氨基硅油上的氨基与环氧树脂的环氧基团反应,得到复合树脂。根据两种树脂的汉森溶解度参数选择合适溶剂稀释复合树脂,加入适量二乙烯三胺固化剂,一次涂覆使得涂料在固化过程中自发的形成具有两层结构的荧光疏水涂层体系。实验过程中通过荧光特性监测反应进程并研究自分层发生机理。
关键词：有机/无机复合涂层;醇溶性丙烯酸树脂;自分层涂层;超疏水涂层
学科专业：材料工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 有机/无机复合材料概述
1.1.1 有机/无机复合材料及其发展
1.1.2 有机/无机复合材料制备方法
1.1.3 有机/无机复合材料的特点
1.2 有机/无机复合材料在超疏水涂层中的应用发展
1.2.1 超疏水涂层概述
1.2.2 有机/无机复合材料在超疏水涂层中的应用
1.3 聚集诱导发光材料简介
1.3.1 聚集诱导发光材料的发展
1.3.2 聚集诱导发光材料的应用
1.4 研究的意义和内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
第2章 实验仪器药品与测试方案
2.1 实验原料
2.2 测试仪器
2.3 性能分析及表征
2.3.1 合成表征
2.3.2 性能测试
第3章 超疏水PDMS/F-Si O2/EP三层体系复合涂层的制备及其性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 超疏水荧光纳米二氧化硅(F-Si O2)的制备
3.2.2 PDMS/F-Si O2/EP复合涂层的制备
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 荧光超疏水纳米二氧化硅(Si O2)测试
3.3.2 环氧树脂测试
3.3.3 复合涂层形貌测试分析
3.3.4 复合涂层疏水性能测试
3.3.5 复合涂层耐磨性能测试
3.3.6 复合涂耐腐蚀性能测试
3.3.7 复合涂层荧光热响应性测试
3.3.8 复合涂层自清洁测试
3.4 本章小结
第4章 醇溶性有机/无机复合树脂的制备及其在重防腐领域的应用研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 醇溶性丙烯酸树脂的合成
4.2.2 硅溶胶的制备
4.2.3 有机/无机复合树脂的制备
4.2.4 醇溶性富锌防腐涂料制备及其涂装
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 有机/无机复合树脂红外光谱分析
4.3.2 有机/无机复合树脂XRD测试
4.3.3 有机/无机复合树脂热性能测试
4.3.4 有机/无机复合涂层力学性能测试
4.3.5 有机/无机复合涂层三维形貌观察
4.3.6 有机/无机复合涂层耐蚀性能测试
4.4 本章小结
第5章 聚集诱导发光有机/无机复合自分层涂层的制备及其性能研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 TPE-2CH2NH2制备
5.2.2 自分层预测
5.2.3 氨基硅油改性荧光环氧树脂(ASO-g-FEP)的制备
5.2.4 ASO-g-FEP涂层的制备
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 荧光监测ASO-g-FEP的合成及涂层固化过程
5.3.2 红外光谱测试分析
5.3.3 X射线衍射测试分析
5.3.4 X射线光电子能谱测试分析
5.3.5 涂层热性能测试分析
5.3.6 硅油含量对涂层接触角的影响
5.3.7 扫描电镜测试分析
5.3.8 二甲苯含量对接触角的影响
5.3.9 激光共聚焦测试分析
5.3.10 涂层耐酸碱测试
5.3.11 涂层自清洁功能测试
5.3.12 涂层电化学测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢