不同链长聚二甲基硅氧烷改性对环氧涂层性能的影响(附件)【字数：12469】
摘 要摘 要实现有机硅与环氧的化学连接并制备综合性能优异的复合涂层一直是人们研究的热点和市场的需求，本文以二官能度的异氰酸酯作为媒介合成了不同分子链长度有机硅改性环氧涂层，主要进行了以下几个方面的研究探索了MDI与PDMS及环氧E-51反应反应活性的快慢，制备出了MDI/PDMS预聚体并用其改性小分子量的环氧树脂。将初步改性产物与大分子量的环氧混合制备了不同预聚物含量的复合涂层。FTIR测试表明制备的-NCO封端的PDMS预聚体为预期产物。交流阻抗和盐雾测试的结果表明改性涂层的耐蚀性远远优于未改性涂层。同一链长度的PDMS改性涂层的阻抗值随着预聚体含量的增加而增加，具有长分子链PDMS的改性产物的阻抗值略大于短链PDMS改性涂层的阻抗值。盐雾实验的结果也有相同趋势。SEM对复合涂层的微观形貌分析揭示了不同含量和不同分子链长度的聚二甲基硅氧烷在环氧基体中的分散状态不同。随着PDMS含量的增加以及聚二甲基硅氧烷分子链长度的增加，其在环氧母体中的分散尺度增大，其相分离行为越明显。相比于MDI固化的环氧树脂，改性涂层水接触角值增大。随着PDMS含量的增加，改性环氧涂层的接触角值递增，其表面能降低。长链PDMS改性的环氧涂层接触角值略大于短链PDMS改性涂层的接触角。关键词链长；有机硅；改性；环氧；相分离
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 环氧树脂概述 1
1.2.1 环氧树脂 1
1.2.1 环氧树脂的特点 2
1.3 环氧树脂的改性现状 2
1.4 有机硅改性环氧树脂研究现状 5
1.4.1 有机硅共混改性环氧 6
1.4.2 有机硅共聚改性环氧 6
1.5 本课题选题的意义和主要内容 7
第二章 实验部分 9
2.1 实验药品 9
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.4测试与表征 12
2.4.1傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试 12
2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）测试 12
2.4.3 交流阻抗测试（EIS） 12
2.4.4 盐雾测试 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 2.5.5 接触角测试 13
第三章 结果与讨论 14
3.1 MDI与PDMS及环氧E51反应活性的探讨 14
3.2 –NCO封端的预聚体和改性产物的红外光谱分析 15
3.3 交流阻抗（EIS）分析 17
3.4 扫描电子显微镜（SEM）分析 19
3.5 盐雾分析 20
3.6 改性涂层的表面特性 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 前言
材料在使用过程中，受到环境介质中氧气、水分或其他物质离子的侵蚀，容易造成金属锈蚀、木材腐化、水泥风化等破坏现象。金属的腐蚀是世界上的最大浪费之一，它不仅腐蚀金属及其部件，而且还会造成因腐蚀而引发的严重事故[1]。在许多的防止材料腐蚀的手段或者延长材料使用寿命的途径中，在物体表面涂覆涂层是最为普遍和常用的。在所有的涂层中，有机涂层因其施工工艺简单便捷、作用显著、成本低廉、性能突出以及寿命长等特点在材料的防腐蚀应用中扮演者越来越重要的角色。在有机涂层应用的过程中，单一的成膜物质或者树脂往往不能很好地解决金属所面临的腐蚀问题，或者不能满足环境对有机涂层的其它要求。因此对有机涂层的成膜物质或者树脂进行改性就成了解决上述问题的有效途径。然而在改性的过程中又会带来其它的很多问题，最为常见的就是不同高分子树脂的混合所造成的体系不相容的现象。不相容的现象或者相分离的结果将对有机涂层的性能，特别是防腐蚀性能带来不同的影响。如何从分子设计的角度，通过控制物理或化学改性树脂体系中相分离的行为来调控分散相在体系中的结构以及相关界面的性质，成为了提高有机涂层性能的核心问题。本文立足于最常用的环氧树脂体系，探讨了不同链长聚二甲基硅氧烷在其中的相分离行为对环氧/有机硅复合涂层性能的影响。
1.2 环氧树脂概述
1.2.1 环氧树脂
环氧树脂(Epoxy Resin，EP）是从环氧化合物衍生而来的齐聚物或聚合物[2]。其微观分子构成中含有不少于一个环氧树脂的特性基团——环氧基。环氧树脂的主链一般还含有其他结构，如工业中最常用的双酚A型环氧树脂的分子结构主链上有苯环（芳香族类链节）等。室温甚至200℃以下温度的EP不会自交联固化,只有在适当的物质以及特定的条件下，会形成三维交联状的固化化合物[3]。
1.2.1 环氧树脂的特点
正如材料领域公知的真理——材料的结构决定其性质一样，EP拥有众多优异的性质是因为其微观组成中拥有独特的官能结构（O、OH等）。其主要特点有：
（1）与涂覆底材的依附能力强。在一定物质和条件下交联的产物赋予环氧固化物极高的粘接强度，加之环氧树脂高的内聚强度使环氧树脂的粘接强度特别强，可作为结构胶粘剂。
（2）固化收缩率小。环氧基作为EP的特征基团，在EP的固化的过程其自身的开环反应不会生成分子量低的附加产物，故EP固化收缩率小，通常为l％～2％，远小于不饱和聚酯树脂（4％～6％）、酚醛树脂（8％～10％）和有机硅树脂（4％～8％）等其他常用树脂。
（3）力学性能高：EP微观结构排列致密，其分子间的相互作用力很强，这促使其力学性能比其他常用的热固性树脂优异。
（4）电气性能优良。在热固性树脂中环氧树脂的电气性能优异。
（5）化学稳定性好。
（6）使用范围大、对其改性比较容易。许多树脂和其他物质与EP有很好的相容性，在一定条件下可以与EP上的部分基团发生反应从而在保证EP性质的基础上赋予改性体其他方面的特殊性能。在当今社会生产生活和各个行业中，EP的应用范围极广，其改良种类琳琅满目、性能也稂莠不齐。
1.3 环氧树脂的改性现状
环氧树脂广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料树脂基体。EP使用范围虽广，但是未改性的EP不仅粘度大，流动性差，醚键的亚甲基易受光氧化、光稳定性差。固化后交联密度高，存在内应力大、质脆等缺点。此外，环氧树脂拥有众多优点的同时也有其无法避免的缺点，如其耐湿热性、耐开裂性较差、耐冲击性、耐疲劳性和耐热性不好。这使EP在使用过程中不能满足特殊行业以及随着社会的发展而涌现出其他应用环氧树脂行业的苛刻要求，也限制了环氧树脂在某些高技术领域的应用特别是制约了环氧树脂不能很好的用于结构材料等类型的复合材料。故而通过添加热塑性物质共聚或者向环氧基体中加入拥有特殊性能的颜填料实现对环氧树脂应对不同行业需求的性质改善，显得十分迫切和必要。如何掌握和加强对EP改性机理和方法的设计，以满足使用要求，一直是人们研究的热点与重点[4]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 环氧树脂概述 1
1.2.1 环氧树脂 1
1.2.1 环氧树脂的特点 2
1.3 环氧树脂的改性现状 2
1.4 有机硅改性环氧树脂研究现状 5
1.4.1 有机硅共混改性环氧 6
1.4.2 有机硅共聚改性环氧 6
1.5 本课题选题的意义和主要内容 7
第二章 实验部分 9
2.1 实验药品 9
2.2 实验仪器 10
2.3 实验过程 11
2.4测试与表征 12
2.4.1傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试 12
2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）测试 12
2.4.3 交流阻抗测试（EIS） 12
2.4.4 盐雾测试 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 2.5.5 接触角测试 13
第三章 结果与讨论 14
3.1 MDI与PDMS及环氧E51反应活性的探讨 14
3.2 –NCO封端的预聚体和改性产物的红外光谱分析 15
3.3 交流阻抗（EIS）分析 17
3.4 扫描电子显微镜（SEM）分析 19
3.5 盐雾分析 20
3.6 改性涂层的表面特性 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 前言
材料在使用过程中，受到环境介质中氧气、水分或其他物质离子的侵蚀，容易造成金属锈蚀、木材腐化、水泥风化等破坏现象。金属的腐蚀是世界上的最大浪费之一，它不仅腐蚀金属及其部件，而且还会造成因腐蚀而引发的严重事故[1]。在许多的防止材料腐蚀的手段或者延长材料使用寿命的途径中，在物体表面涂覆涂层是最为普遍和常用的。在所有的涂层中，有机涂层因其施工工艺简单便捷、作用显著、成本低廉、性能突出以及寿命长等特点在材料的防腐蚀应用中扮演者越来越重要的角色。在有机涂层应用的过程中，单一的成膜物质或者树脂往往不能很好地解决金属所面临的腐蚀问题，或者不能满足环境对有机涂层的其它要求。因此对有机涂层的成膜物质或者树脂进行改性就成了解决上述问题的有效途径。然而在改性的过程中又会带来其它的很多问题，最为常见的就是不同高分子树脂的混合所造成的体系不相容的现象。不相容的现象或者相分离的结果将对有机涂层的性能，特别是防腐蚀性能带来不同的影响。如何从分子设计的角度，通过控制物理或化学改性树脂体系中相分离的行为来调控分散相在体系中的结构以及相关界面的性质，成为了提高有机涂层性能的核心问题。本文立足于最常用的环氧树脂体系，探讨了不同链长聚二甲基硅氧烷在其中的相分离行为对环氧/有机硅复合涂层性能的影响。
1.2 环氧树脂概述
1.2.1 环氧树脂
环氧树脂(Epoxy Resin，EP）是从环氧化合物衍生而来的齐聚物或聚合物[2]。其微观分子构成中含有不少于一个环氧树脂的特性基团——环氧基。环氧树脂的主链一般还含有其他结构，如工业中最常用的双酚A型环氧树脂的分子结构主链上有苯环（芳香族类链节）等。室温甚至200℃以下温度的EP不会自交联固化,只有在适当的物质以及特定的条件下，会形成三维交联状的固化化合物[3]。
1.2.1 环氧树脂的特点
正如材料领域公知的真理——材料的结构决定其性质一样，EP拥有众多优异的性质是因为其微观组成中拥有独特的官能结构（O、OH等）。其主要特点有：
（1）与涂覆底材的依附能力强。在一定物质和条件下交联的产物赋予环氧固化物极高的粘接强度，加之环氧树脂高的内聚强度使环氧树脂的粘接强度特别强，可作为结构胶粘剂。
（2）固化收缩率小。环氧基作为EP的特征基团，在EP的固化的过程其自身的开环反应不会生成分子量低的附加产物，故EP固化收缩率小，通常为l％～2％，远小于不饱和聚酯树脂（4％～6％）、酚醛树脂（8％～10％）和有机硅树脂（4％～8％）等其他常用树脂。
（3）力学性能高：EP微观结构排列致密，其分子间的相互作用力很强，这促使其力学性能比其他常用的热固性树脂优异。
（4）电气性能优良。在热固性树脂中环氧树脂的电气性能优异。
（5）化学稳定性好。
（6）使用范围大、对其改性比较容易。许多树脂和其他物质与EP有很好的相容性，在一定条件下可以与EP上的部分基团发生反应从而在保证EP性质的基础上赋予改性体其他方面的特殊性能。在当今社会生产生活和各个行业中，EP的应用范围极广，其改良种类琳琅满目、性能也稂莠不齐。
1.3 环氧树脂的改性现状
环氧树脂广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料树脂基体。EP使用范围虽广，但是未改性的EP不仅粘度大，流动性差，醚键的亚甲基易受光氧化、光稳定性差。固化后交联密度高，存在内应力大、质脆等缺点。此外，环氧树脂拥有众多优点的同时也有其无法避免的缺点，如其耐湿热性、耐开裂性较差、耐冲击性、耐疲劳性和耐热性不好。这使EP在使用过程中不能满足特殊行业以及随着社会的发展而涌现出其他应用环氧树脂行业的苛刻要求，也限制了环氧树脂在某些高技术领域的应用特别是制约了环氧树脂不能很好的用于结构材料等类型的复合材料。故而通过添加热塑性物质共聚或者向环氧基体中加入拥有特殊性能的颜填料实现对环氧树脂应对不同行业需求的性质改善，显得十分迫切和必要。如何掌握和加强对EP改性机理和方法的设计，以满足使用要求，一直是人们研究的热点与重点[4]。
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