金属基环氧聚氨酯梯度耐磨涂层的制备及性能研究

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1、硕士学位论文摘要本文综述了梯度功能材料(FGM)的发展现状、设计理论及制备技术：介绍了高分子梯度功能材料的分类、制备技术、表征方法及应用。本实验采用正交法把环氧树脂及其几种常见固化剂、聚氨酯预聚体及其几种常见固化剂共混固化，探索出了符合环氧／聚氨酯梯度体系要求的固化体系：E44环氧树脂及其固化剂三乙醇胺、聚氨酯预聚体及其固化剂MOCA。本论文对混合树脂的固化机理、固化动力学及热裂解过程进行了研究。同时确定了固化效果最好的一组配方：环氧树脂：三乙醇胺一100：15；聚氨酯预聚体：MOCA=100：14。本论文根据制备梯度功能材料成分分布的非线

2、性理论，计算出聚氨酯在混合树脂中体积比的分布函数。将涂层分成11层，对此体积比分布函数积分就得到各层中聚氨酯的体积含量。分别对各混合树脂涂层的密度、表面硬度、耐磨性的测试及体视镜、SEM显微结构的观察，发现随着聚氨酯含量的增加，各涂层的性能和微观结构总体呈连续变化。本论文结合叠层热熔压法与液膜直接成型法中的二次成型法，制备出了环氧／聚氨酯梯度功能涂层。首先将第一层混合树脂涂敷在处理过的A3钥片上，在温度为80。C的条件下进行预固化，待达到表干时间后涂敷第二层混合树脂，和第一层一样，在温度为80℃的条件下进行预固化第二层，待达到表干时间后涂敷

3、第三层，重复以上过程，待各层涂敷、预固化完毕，再在120℃的温度下进行整体固化1h，可以制备出理想的梯度涂层。通过对该涂层不同厚度处SEM显微结构的观察，可以清楚的看到：涂层的底层呈大鳞片状，中间层呈小颗粒状，表面层呈纤维状，且涂层没有出现异相界面，这表明涂层形成了理想的梯度。论文同时研究了梯度功能涂层的耐磨防腐性能。结果表明：金属基体表面经过KH一550型硅烷偶联剂处理后，涂层具有更好的耐磨、耐蚀性能；环氧／聚氨酯梯度涂层兼有环氧树脂与基体结合紧密的优点和聚氨酯良好的耐冲蚀磨损性能：附着力达到了1级；耐冲击性达到65kg·cm、磨损率为0

4、．042。关键词：金属基：环氧／聚氨酯；梯度功能材料；耐磨涂层；冲蚀磨损金属基环氧／聚氨酯梯度耐磨涂层的制备及性能研究AbstractThispapergaveabriefoverviewonthepresentdevelopment，thedesigntheoriesandthepreparationmethodofFunctionallyGradedMaterials(FGM)．Theclassifications，thepreparationmethods，thecharacterizationtechniquesandtheappl

5、icationsofpolymerFGMwereintroduced．Inordertofindafoundamentalformulameetingtherequirementsofepoxy／polyurethane(EP／PU)FGMsystem，EEPUandsomeordinarilyusedsolidifiedagentsofthetowresinswereselectedtOmixtocurebyusingorthogonalmethod．TriethanolamineandMOOAweretestedtobethesuita

6、blesolidifiedagentsrespectivelyforEPandPUbytheexperiments．Thecuringmechanisms，thecuringkineticsandthethermalcrackingprocessofthismixedcoatingwereinvestigatedindepth．Theoptimumformulawasachieved：PU：MOCA=100：14andEP：确ethanolamine=100：15．Accordingtothenon-lineartheoryofcompos

7、itionofthegradedfunctionmaterialsdistribution，thevolumecontentfunctionofpolyurethaneinthemixedresinwasachieved．Afterthecoatingwasdividedinto11layers，thevolumecontentofpolyurethaneineachlayerCallbecalculatedoutbyintegraledthevolumecontentfunction．Bytestedthedensity,thesurfa

8、cehardness，andtheabradabilityofthecoatingsandsearchedSEMandstereoscope，withtheincreasingo