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透明耐磨疏水有机硅改性丙烯酸树脂的制备及性能

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表面技术 2023年第3期52卷 345-351页

作者：陈思安朱本峰张沐萱卢晓怡杨雨萌卫国英中国计量大学材料与化学学院杭州310018

目的研究不同丙烯酸类单体以及硅烷偶联剂配比对所制得的树脂涂层自清洁性能与机械性能的影响。方法以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸丁酯(BA)3种丙烯酸类单体与硅烷偶联剂(KH570)为原材料,采用自由基聚合法制备... 详细信息

目的研究不同丙烯酸类单体以及硅烷偶联剂配比对所制得的树脂涂层自清洁性能与机械性能的影响。方法以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸丁酯(BA)3种丙烯酸类单体与硅烷偶联剂(KH570)为原材料,采用自由基聚合法制备了具有透明耐磨性质的疏水有机硅改性丙烯酸树脂,加入羟基硅油使其交联固化,增强机械性能。重点研究了树脂涂层的接触角、附着力、硬度、透光率及耐摩擦等性能。结果有机硅单体成功与丙烯酸类单体发生共聚,单因素优化后的树脂涂层的接触角为106.7°,与基体结合力为0级,硬度为H,在可见光波段内,涂覆在玻璃基底上的树脂最高透光率为92.08%,同时涂层具有良好的致密性。结论将硅烷偶联剂(KH570)与丙烯酸类单体进行共聚,硅烷偶联剂的长链明显提升了共聚物的疏水性与稳定性,经交联固化后涂层表现出良好的机械性能与稳定性,并且由于所加单体的折射率都<1.5,因而涂层表现出一定的增透效果。

关键词：透明耐磨疏水有机硅丙烯酸树脂

纳米SiO_(2)改性水性EP涂料的制备及耐磨性能研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第2期38卷 339-345页

作者：于云武肇晔李佳琪赵文慧徐长伟沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110168

目的制备纳米SiO_(2)改性水性环氧树脂涂料,并对其耐磨性能进行研究。方法在水性环氧树脂涂料的基础上添加质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的纳米SiO_(2)对涂料进行改性,将一部分制得的纳米SiO_(2)改性水性环氧树脂涂料涂在处理好的马口... 详细信息

目的制备纳米SiO_(2)改性水性环氧树脂涂料,并对其耐磨性能进行研究。方法在水性环氧树脂涂料的基础上添加质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的纳米SiO_(2)对涂料进行改性,将一部分制得的纳米SiO_(2)改性水性环氧树脂涂料涂在处理好的马口铁片上,其余部分则浇筑在自制的哑铃型模具中,制备出两种不同的试样,用来进行红外光谱表征、SEM、涂层力学性能测试、涂层耐磨性测试、涂层吸水性测试以及涂料黏度测试。结果当纳米SiO_(2)质量分数为2%时,涂层硬度达到6 H,附着力等级为0,耐冲击高度达50 cm,拉伸强度为43.27 MPa,磨耗质量为0.0002g,摩擦系数为0.0375,涂料适用期为40 min,涂层抗弯曲性、吸水性良好。结论改性后涂层的吸水性下降,力学性能、耐磨性显著提高,纳米SiO_(2)的分散性良好,未发生团聚现象。

关键词：水性环氧树脂涂料纳米SiO_(2) 改性耐磨

MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层的制备和摩擦学行为研究

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表面技术 2024年第11期53卷 90-99页

作者：刘秀芳罗鑫齐玉明崔学军曾山山眭剑四川轻化工大学材料科学与工程学院四川自贡643000

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Rama... 详细信息

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱对膜层的微观形貌和组成进行表征。利用摩擦试验机测试试样的摩擦性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕形貌。结果MAO膜层主要由Al_(2)O_(3)构成,含有少量SiO_(2),表面为典型的多孔结构,存在大量微孔,粗糙度较大。MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层中的MoS_(2)颗粒较均匀地填充在MAO微孔中,并覆盖在凹陷内,使得表面平整光滑而致密。摩擦测试结果表明,MAO涂层能够提高基体的承载能力,但其摩擦因数较大,波动较大。MoS_(2)膜层为MAO提供了良好的润滑改性作用,使其摩擦因数减小。结论MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层能够显著提高基体的摩擦磨损性能。在低载荷下,MAO硬质涂层起着很好的承载作用,MoS_(2)颗粒层起着润滑减磨作用,使摩擦因数始终较低且平稳;在高载荷下,MAO层表面的微凸体在应力作用下破碎,硬质磨粒和MoS_(2)颗粒分布在磨损面,部分被挤出磨痕区,导致摩擦因数不断增大。

关键词：微弧氧化二硫化钼耐磨减摩复合涂层磨损机理

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抑冰功能型表面耐磨耐蚀特性研究

航空学报 2023年

作者：崔静白娟牛书鑫王一凡杨广峰王立文中国民航大学航空宇航学院

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁，也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段，对表面进行微织构功能化处理是从机理上实现主动抗结冰的方法，已经得到普遍认可和广泛应用，但微织构后表面的耐蚀耐磨... 详细信息

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁，也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段，对表面进行微织构功能化处理是从机理上实现主动抗结冰的方法，已经得到普遍认可和广泛应用，但微织构后表面的耐蚀耐磨等宏观应用性能尚有待深入研究。基于激光微织构技术在航空用材Ti-6Al-4V试样表面分别用扫描速度为50mm/s,100mm/s,150mm/s,200mm/s,250mm/s的纳秒激光织构出三角纹理微纳结构。利用扫描电子显微镜和共聚焦电子显微镜对微织构表面的微区形貌、元素含量、粗糙度进行表征，利用接触角测量仪对微织构表面的静/动态浸润特性进行了分析，利用低温显微实验平台研究微结构表面静态水滴冻结行为，利用自制循环摩擦实验系统和电化学工作站研究微结构表面耐磨耐蚀性能。结果表明，扫描速度为100mm/s的微织构表面延迟水滴冻结性能最佳，循环摩擦下疏水耐候性最佳，但表面耐腐蚀性能最差。这是由于表面丰富的微观拓扑结构形貌增加了表面的导热热阻，延迟了了表面液滴冻结时间，但在弱酸性腐蚀环境下，表面丰富的微织构形貌又减小了氢氧化钛和氧化钛氢氧根等氧化物水合产物的吸附抑制，表现出较强的活性。

关键词： Ti-6Al-4V(TC4) 超疏水抑冰耐腐蚀耐磨

激光直接沉积T800钴基合金耐磨块显微组织及硬度研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：焦宗戈付鑫付俊常建卫廖忠祥滕跃飞中国航发商用航空发动机有限责任公司

T800钴基合金具有优异高温耐磨性能，广泛应用航空发动机热端部件表面耐磨强化。本文基于激光直接沉积技术优势，成功在K417G基体上制备无缺陷T800钴基合金耐磨块。为考察激光直接沉积T800钴基合金耐磨块的组织性能，对耐磨块进行显微... 详细信息

T800钴基合金具有优异高温耐磨性能，广泛应用航空发动机热端部件表面耐磨强化。本文基于激光直接沉积技术优势，成功在K417G基体上制备无缺陷T800钴基合金耐磨块。为考察激光直接沉积T800钴基合金耐磨块的组织性能，对耐磨块进行显微组织分析和显微硬度分析，并与某零件传统堆焊耐磨块进行了对比。结果表明：激光直接沉积耐磨块自耐磨块顶部到基材，显微硬度逐渐降低并光滑过渡到基材区，呈非线性连续下降趋势，无堆焊中热影响区硬度高于耐磨块硬度的现象；激光直接沉积耐磨块显微硬度高达704HV，远高于堆焊耐磨块的410HV；激光直接沉积耐磨块对基材热影响较小，热影响区深度约为180μm，远小于堆焊热影响区。

关键词：激光直接沉积 T800 钴基合金耐磨

飞机透明件表面耐磨聚氨酯涂层的制备及其耐紫外老化性能的研究

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涂料工业 2024年第1期54卷 30-35,43页

作者：魏超田永丰李建飞李斌顾剑东沙伟华徐润斌中昊北方涂料工业研究设计院有限公司兰州730100

为研制具有良好耐磨性和耐紫外老化性能的飞机座舱透明件表面用透明涂层,以聚己内酯多元醇、二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)为主要原料,模拟笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)结构合成了一种“聚氨酯笼状多元醇”,对其进行了表征。考察了含氟... 详细信息

为研制具有良好耐磨性和耐紫外老化性能的飞机座舱透明件表面用透明涂层,以聚己内酯多元醇、二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)为主要原料,模拟笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)结构合成了一种“聚氨酯笼状多元醇”,对其进行了表征。考察了含氟单体和含丙烯酸链段改性“聚氨酯笼状多元醇”对涂层耐紫外老化性能、水接触角、附着力的影响以及改性纳米氧化铈、紫外线吸收剂用量对涂层性透光率、雾度、耐紫外老化、涂层表面状态的影响。结果表明:制备了符合预期的“聚氨酯笼状多元醇”结构链段;制备的透明涂层透光率≥90%,耐磨效果良好,且耐磨性随着涂层厚度的增加而增加;采用十三氟辛醇改性“聚氨酯笼状多元醇”链段,涂层耐紫外老化性能和疏水性提升;采用甲基丙烯酸异氰基乙酯改性“聚氨酯笼状多元醇”链段,制备的涂层耐紫外老化性能和附着力提升;添加0.4%的改性纳米氧化铈和0.8%的紫外线吸收剂UV-1577后,涂层的耐紫外老化性能提升明显,且对涂层透光率、雾度影响较小。

关键词：透明件有机玻璃聚氨酯耐磨耐老化

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氧化石墨烯改善陶瓷釉面硬度 / 耐磨性

中国陶瓷 2024年第3期60卷 74-82页

作者：周安超胡梦晨赵勇袁富祥邱玉鹏闫江丽尹诗斌广西大学化学化工学院南宁530004 广西蒙娜丽莎新材料有限公司梧州543300

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,具有超强的机械性能和丰富的含氧官能团。利用GO改性陶瓷釉面,并研究GO含量对陶瓷釉面硬度和耐磨性的影响。研究结果表明:GO的最佳用量为0.05 wt%,哑光陶瓷釉面的硬度提升为11.4%(从642.9至716.3 H... 详细信息

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,具有超强的机械性能和丰富的含氧官能团。利用GO改性陶瓷釉面,并研究GO含量对陶瓷釉面硬度和耐磨性的影响。研究结果表明:GO的最佳用量为0.05 wt%,哑光陶瓷釉面的硬度提升为11.4%(从642.9至716.3 Hv),磨耗从0.12 g降至0.04 g,然而亮光陶瓷釉面的性能却没有明显提升。通过XRD、TG-DSC和EDS等进一步分析,发现釉面性能提升的原因是GO能够诱导釉面析出硬度较高的SiO_(2)晶体,增强玻璃网络结构,抑制钠长石相的析出,并减少釉面的孔洞率。揭示了GO对陶瓷釉面性能影响的作用机制,这对于GO在陶瓷领域的应用具有重要的参考价值。

关键词：釉面氧化石墨烯硬度耐磨陶瓷

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抑冰功能型表面的耐磨耐蚀特性

航空学报 2023年第S02期44卷 235-244页

作者：崔静白娟牛书鑫王一凡杨广峰王立文中国民航大学航空工程学院天津300300

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁,也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段,对表面进行微织构功能化处理是从机制上实现主动抗结冰的方法,该方法已经得到普遍认可和广泛应用,但微织构后表面的耐蚀耐... 详细信息

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁,也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段,对表面进行微织构功能化处理是从机制上实现主动抗结冰的方法,该方法已经得到普遍认可和广泛应用,但微织构后表面的耐蚀耐磨等宏观应用性能有待深入研究。基于激光微织构技术在航空用材Ti-6Al-4V试样表面分别用扫描速度为50、100、150、200、250 mm/s的纳秒激光织构出三角纹理微纳结构。利用扫描电子显微镜和共聚焦电子显微镜对微织构表面的微区形貌、元素含量、粗糙度进行表征,使用接触角测量仪对微织构表面的静/动态浸润特性进行了分析,依托低温显微实验平台研究微结构表面静态水滴冻结行为,采用自制循环摩擦实验系统、电化学工作站研究微结构表面耐磨耐蚀性能。结果表明,扫描速度为100 mm/s的微织构表面延迟水滴冻结性能最佳,循环摩擦下疏水耐候性最佳,但表面耐腐蚀性能最差。这是由于表面丰富的微观拓扑结构形貌增大了表面的导热热阻,延迟了表面液滴冻结时间,但在弱酸性腐蚀环境下,表面丰富的微织构形貌又减小了氢氧化钛、氧化钛氢氧根等氧化物水合产物的吸附抑制,表现出较强的活性。

关键词： Ti-6Al-4V(TC4) 超疏水抑冰耐腐蚀耐磨

耐磨自修复型聚氨酯的构筑、性能及其机理研究

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耐磨自修复型聚氨酯的构筑、性能及其机理研究

作者：殷青陕西科技大学

学位级别：硕士

聚氨酯因其优异的综合性能而被广泛应用于多个领域。但是,其在使用过程中难免会受到磨损,导致性能大幅度下降。因此,开发具有自修复功能的聚氨酯材料具有重要的意义。基于可逆共价键的本征型自修复材料具有较好的机械性能,但是其修复过... 详细信息

聚氨酯因其优异的综合性能而被广泛应用于多个领域。但是,其在使用过程中难免会受到磨损,导致性能大幅度下降。因此,开发具有自修复功能的聚氨酯材料具有重要的意义。基于可逆共价键的本征型自修复材料具有较好的机械性能,但是其修复过程常需较苛刻的外界刺激且修复效率较低;而基于可逆非共价键的本征型自修复材料在温和条件下具有较高的修复效率,但是材料的机械性能较低。因此,如何开发能够在温和条件下进行自修复且兼具优异机械性能的聚氨酯材料,对于提升其材料的耐磨性及产品使用寿命具有重要的意义。基于以上问题,本论文将可逆共价键和可逆非共价键同时引入聚氨酯分子结构中,利用二者之间的协同作用,制备出能够在温和条件下实现高效自修复且具有优异机械性能的水性聚氨酯。此外,对于一些较大的损伤,损伤面难以直接接触,无法实现自修复功能的问题,本论文通过引入具有形状记忆功能的聚己内酯单元,使其能够在大损伤下进行自修复。最后,将所制备的水性聚氨酯喷涂在皮革表面,从而构筑了一系列兼具耐磨与自修复功能的皮革涂层。具体的研究工作如下:1、在聚氨酯的预聚阶段和扩链阶段分别引入5-（2-羟乙基）-6-甲基-2-氨基尿嘧啶（HMA）和4,4’-二氨基二苯二硫醚（APDS）,合成了一系列具有不同HMA和APDS引入量的水性聚氨酯（HSPU）。对比考察HMA与APDS引入量对HSPU膜机械性能与自修复性能的影响。结果表明:HMA的引入能提高其断裂伸长率,当HMA的含量为10%时,其断裂伸长率为992%,是纯水性聚氨酯HSPU-0的1.6倍;APDS的引入能显著提升其拉伸强度,当APDS的含量为15%时,拉伸强度达到29.7 MPa,是HSPU-0的5.1倍。这主要是因为HMA之间的四重氢键（UPy）赋予HSPU具有较高的能量耗散作用和较大的拉伸性,APDS中的二硫键及芳香结构可以增加HSPU的强度。UPy和芳香二硫键的协同作用,赋予HSPU良好的自修复能力（室温下修复8 h恢复95.1%的原始强度,80℃下修复30 min修复效率达98.6%）以及循环利用功能。同时,将HSPU乳液应用于皮革涂饰,涂饰后的革样显示出优异的耐磨性,并且经过磨损及自修复处理后仍然具有良好的耐磨性,其磨损等级为4级。2、用聚己内酯二醇（PCL）作为部分软段,在分子链中引入HMA,并以4-氨基吡啶（4-APD）为封端剂,合成了一系列具有不同HMA和4-APD引入量的形状记忆水性聚氨酯（SMPU）。对比考察HMA与4-APD引入量对SMPU膜机械性能、自修复性能及形状记忆性能的影响。结果表明:HMA的引入能显著提高其断裂伸长率,当HMA引入量为10%时,其断裂伸长率为908%,是纯水性聚氨酯膜SMPU-0的1.4倍;4-APD的引入能够显著提升其拉伸强度,当4-APD的引入量为15%时,拉伸强度达到39.1 MPa,是SMPU-0的5倍。这可能是因为HMA之间通过UPy在SMPU中形成了超分子物理交联网络,可以保持较高的拉伸性;4-APD中的刚性吡啶环强度较高,且链端的吡啶之间通过与Zn2+配位形成丰富的物理交联网络。UPy和配位键的协同作用,赋予SMPU良好的自修复能力（室温下修复4h修复效率为90.9%,50℃修复30 min恢复96.3%的拉伸强度,且修复时间远远低于上一体系）和可回收功能（5次重塑后拉伸强度仍可恢复90%以上,且在氯仿中可以完全溶解）。所制备的SMPU显示出优良的形状记忆效应,其形状固定率和回复率最高分别可达99.3%和98.7%。此外,SMPU乳液涂饰后的革样显示出优异的耐磨性,其磨损并经自修复处理后的革样仍展现出良好的耐磨性,该体系所制备的皮革涂层的磨损指数与上一个体系相比,其数值更低。

关键词：水性聚氨酯共价键非共价键自修复耐磨形状记忆