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1不同溶剂对涂层表面性能的影晌
分别考察了乙醇、丙酣、乙醇和乙酸乙醋的1昆合肖子被、乙醇和丙酬的?昆合溶液作榕剂时对涂层表面性能的影响。结果如表l所示。
从表1可以看出乙醇单独作溶剂时,涂层表面有麻点出现,原因是由于乙醇极性强,所制得的溶胶对树脂基板漫润性不好,以至会有麻点出现。丙酣和含有丙酬的海合恪液作溶剂时,涂层易产生裂纹。涂层干燥过程中裂纹的产生原因很多,一般来说与溶胶内微区所受的应力有关,而应力的产生又有很多原因,如液相挥发过程中的表面张力,界面热膨胀系数的差异等,因为丙嗣沸点低,挥发性极强,所以在溶胶干燥过程中,由于溶剂和水分脱去的很快,极易造成膜层张力不均而导致涂层开裂。乙醇和乙酸乙醋的1昆合洛液作溶剂时,既改善了溶胶对树脂基板的提润性,又能抑止溶剂和水分的快速挥发,从而使涂层均匀收缩而不至于开裂,所以制得的涂层表面光滑平整。
2不同偶联荆对溶胶稳定性及涂层附着力的影响
研究了不使用偶联剂和分别使用KH-550、KH-560、KH-570作偶联剂时,对溶胶的稳定性和涂层附着力的影响一结果如表2所示。
纯粹的元机氧化物膜层与环氧树脂之间缺乏牢固的结合cl容胶中引人硅皖偶联剂,其水解后在元件表面上形成了有机硅化合物薄膜,其结合强度是依靠极性链的亲合力。以KH-560为例,其化学方程式为:
从而可以在较低温度下生成既有硅酸乙醋水解生成的Si02,又有硅烧偶联剂水解生成的有机硅网络,这样,既有助于有机硅膜层与树脂基板的结合,又保持了无机硅氧化物的耐磨特性。当然,镀膜液中的硅酸乙醋和硅烧偶联剂必须满足一定的比例,才能更好地使膜层在满足附着力的条件下,提高耐磨性。
从表2还可以看出:KH-550作偶联剂时,榕胶稳定性差,胶凝时间不足2d(通常把由陈化开始至容器倾斜液体不流动的间隔时间称为胶凝时间)。其原因是KH-550是氨基硅皖偶联剂,水解后放出氨气,氨是碱性催化剂,使溶胶过快缩聚胶凝OKH-560作偶联剂时胶凝时间较KH-570作偶联剂时短,其原因有待进一步研究。
3溶胶浓度对涂料和涂层性能的影晌
溶胶浓度的大小将直接影响涂层的厚度,进而影响涂层的耐擦伤性能。通常情况下,厚度越厚涂层耐磨性越好。表3是溶胶浓度对涂料性能的影响。由表可见,随着溶胶浓度的增加,涂层的硬度提高,但是存储时间缩短3随着溶胶浓度的增加,涂层的厚度增加,因此硬度得到了提高。但是,并不是溶胶浓度越高越好。
因为痞胶浓度过高时,由于固化成膜时所得涂层厚度过大,涂层内聚力增加,导致涂层开裂且黠结力差.硬度反而降低闷。一般情况下,溶胶浓度不应超过20%,但也不能太低,浓度太低,所得薄膜太薄,薄膜呈现五彩色。较好的溶胶浓度应该控制在12%~14%之间。
存储时间缩短是由于溶胶浓度较高,Si-OH之间以及Si-OH与Si-OR之间发生缩合反应的几率变大造成的。
4热处理温度对涂层性能的影晌
图2和图3分别为热处理温度对涂层硬度和涂层耐磨性的影响。
从图2和图3可以看出:在120℃之前,随着热处理温度的提高,薄膜的硬度和耐磨性都有明显的提高;薄膜的硬度在热处理温度达到120℃时达到大值,为SH;耐磨性在温度达到120℃时达到大值。陆界载荷为30g。但是过高的固化温度对于提高涂层的硬度并没有帮助,反而会降低涂层的耐擦伤性能。主要原因是由于过高的固化温度使得涂层中的内聚力上升,导致了涂层与基材之间的甜结力下降。从而导致涂层在受到摩擦力时容易从基材表面脱落,耐擦伤性能下降。
无论对于何种塑料,其热处理温度都不能超过其玻璃化温度,一般要低于玻璃化温度IO℃以上,否则制品变形,严重影响其面形质量。本试验采用的环氧树脂玻璃化温度为140℃,因此本试验热处理温度采用120℃。
5涂层对树脂基体表面质量的影晌
图4、图5是树脂表面的SEM图片。从图4和图5对比可以看出:由于树脂硬度较低,抗划伤能力差,对其表面抛光易产生机械划伤,不能使其表面光滑平整,在其表面涂敷一层有机硅耐磨涂层后,由于涂层硬度高,耐磨性能好,对其略微抛光,就能得到光滑平整的表面,使其表面质量明显改善。
结论
采用溶胶-凝胶法结合旋转涂覆法在环氧树脂表面制备出外层为无机层,中间为有机过渡层的有