稀土盐掺杂水性硅烷薄膜及其在涂装防护体系中的应用

【摘要】有机涂层技术是一种常用的金属材料腐蚀防护手段,具有适用性广,制备简单,成本低廉等优点。一个完整的涂层体系一般包括两部分,即预处理层和防护涂层。传统的表面预处理技术包括铬酸盐钝化和磷酸盐转化处理,虽然两者具有良好的性能,但前者具有很强的致癌性,后者则是引发水体富营养化主要原因。随着环境问题日益严峻,这两种技术的使用逐渐受到限制,开发新型环保表面预处理技术迫在眉睫。硅烷化工艺是近年来新出现的一种绿色表面预处理技术,硅烷能有效增强基体与涂层的结合力,同时当硅烷分子中含有特定基团时,硅烷薄膜能够有效阻挡腐蚀性粒子到达基体,为基体提供一定的短期防护能力。传统浸涂法制备的硅烷膜厚度很薄,起到的物理阻挡作用有限。为了提高硅烷的稳定性和溶解性,在制备过程中需要加入大量的有机溶剂,提高了生产成本,同时也增加了操作过程中的危险性。针对上述缺点,本论文提出了利用硝酸铈掺杂水性硅烷薄膜为预处理层,并以此为基础构建环氧涂层防护体系。本论文主要研究内容有：(1)利用浸涂法在铝合金基体表面制备了硝酸铈掺杂的γ-(2.3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)薄膜,通过湿热箱实验和盐水浸泡实验研究了硝酸铈和GPTMS浓度对于薄膜性能的影响。结果显示,铈盐掺杂显著提高水性硅烷薄膜的防护性能。利用原位红外光谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、X射线光电子能谱、椭偏仪等技术手段研究了硝酸铈掺杂能够提高硅烷防护性能的机理。(2)以硝酸铈掺杂水性硅烷薄膜为预处理层分别在铝合金和低碳钢基体上构建了环氧涂层防护体系,利用电化学阻抗谱、盐水浸泡实验、铁离子溶出等方法,对整个涂层体系的耐腐蚀性能进行了评价。实验测试结果表明：硅烷能够有效提高基体与环氧涂层的结合力；与传统乙醇体系硅烷溶液相比,以水性硅烷预处理层构建的涂层体系能够提高相当的耐腐蚀性能；硝酸铈掺杂则能够进一步提高涂层体系防护性能。
【作者】陈伟；
【导师】曹楚南；胡吉明；
【作者基本信息】浙江大学，化学，2014，硕士
【关键词】腐蚀防护；涂层体系；水性硅烷；铈盐；预处理层；

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