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紫外光固化导电聚合物功能涂层的制备及研究

时间: 2015-01-17 编号:sb201501171771 作者:蜂朝网
类别:在职硕士论文 行业: 字数:52001 点击量:1244
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文章摘要:
本文是在职硕士论文,通过原位聚合法制备了导电聚吡咯,分析了导电聚吡咯的电导率影响因素,反应时间为12h产物的电导率达到最优值。

第一章 绪论


随着电子通讯、广播、计算机网络、电磁医疗和家用电磁设备的普及,电磁波对人类构成的危害和一些设备对日常生活中构成的干扰已经引起了各界的广泛关注。另外,航空电子技术的快速发展,未来战争的较量也逐渐演变成了高新技术的较量。世界各军事大国为了提高军用武器的生存能力和战斗能力,都在努力发展低可见度的技术,从而使“隐形技术”应运而生 [1-2] 。而在现代战争中,目前探测目标的最可靠手段还是雷达,因此隐身技术的重点还是提高对于雷达探测技术的隐身效果。它是能使目标的雷达散射截面(RCS)达到降低效果为核心,主要有两条途径:第一,外形技术,是通过对不同外形的设计来降低RCS;第二,吸波技术,利用(RAM)雷达吸波材料来降低目标的RCS,是通过在目标表面涂覆一层可以吸收雷达波的材料来实现。在飞机隐身技术中,和外形技术相比,雷达吸波材料不论在成本还是运用都占有更重要的地位。运用吸波材料对电磁波的吸收,减少电磁波的反射,相比于改造物品的外形,它具有设计费用低,耗费的成本小的特点而更容易实现。现在,吸波材料的研究和运用早就已经超出了军事使用的范围,被广泛运用到电池屏蔽、微波暗室、避免通讯设备干扰等方面 [3] 。

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第二章 钡铁氧体掺杂聚吡咯的制备及其性能研究


2.1引言

因为吡咯单体的氧化电势较低,所以吡咯对氧化剂的选择比较广泛。它在α位和β位的氧化聚合能力都比较强,从而产生多种的氧化方式,可能是α位聚合,也可能是β位聚合,还可能是交叉的聚合方式。本章采用氧化聚合法制备聚吡咯,用正交试验系统性的讨论了反应时间,氧化剂的用量,乳化剂用量和钡铁氧体与吡咯的掺杂比例对产物电导率的影响。用XRD、FT-IR、SEM对产物的结构和形貌进行表征,用四探针法测量比较各个产物的电导率。再优化掺杂的反应,制备出具有良好适应性的电导率的产物,再用阻抗材料分析仪测试产物的电性能。


2.2 实验试剂及仪器

将钡铁氧体 BaFe12O19和十二烷基苯磺酸钠加入装有 0.1 mol/L 的盐酸烧瓶中,超声波分散 1h,再加入吡咯,然后用继续超声波分散 1 h 后,得到分散均匀的混合溶液,保持溶液在 0-5℃的冰水浴条件下,向溶液中缓慢滴加过硫酸铵的盐酸溶液,15min左右滴完,保持 0-5℃反应。反应完成后抽滤,用乙醇和去离子水依次洗涤至滤液无色为止,反应产物在60℃真空干燥24 h后研磨均匀,得到钡铁氧体掺杂聚吡咯。说明聚合物电导率的影响因素为APS含量>BaF的引入量>反应的时间>乳化剂的量再分别比较各因素不同水平的平均效果值:反应时间:T3>T2>T1,说明反应时间有利于聚合物电导率的提高APS 的量:T2>T3>T1,说明引发剂量在1molPy 比例中2g最适合乳化剂量:T1>T2>T3,说明在1mol的Py体系中乳化剂不超过 1.75gBaF 的量:T3>T2>T1,说明BaF:Py 的比例小有利于电导率的提高可以得出影响电导率大小的最优水平为A3B2C1D3但是不能确定BaF:Py在何种比例时能达到最优值,因此附加实验为扩大 BaF:Py,其质量比为 1:10(电导率为 7.02),1:20(电导率为 7.933)寻求电导率的最佳值。当BaF 的质量比越少,产物的电导率越高,但是增长率趋于缓慢。


第三章 紫外光固化金属涂层配方的研究..................................................25

3.1 引言.........................25

3.2 实验部分.............................25

第四章:紫外光固化吸波涂料的制备和性质研究.......................35

4.1 引言.....................35

4.2 涂料制备和测试方法.....................35

第五章:结论...................................48

5.1用钡铁氧体掺杂聚吡咯的制备及其性质的研究................48

5.2紫外光固化金属涂层配方的研究...............................48

5.3紫外光固化吸波涂料的制备和性能研究.............................49


第四章:紫外光固化吸波涂料的制备和性质研究


4.1 引言

在前面实验中发现当吸波剂作为单一填料存在于 PUA/EA 体系中时,复合涂料体系的储存稳定性不佳,吸波剂容易沉降。本章以制备可紫外光固化吸波涂料为目的,借鉴传统热固化型耐热混合填料涂料体系的配方思路,将吸波剂与比表面积大、表面能高的纳米 TiO2和超细滑石粉物理共混,在不破坏吸波剂的性质情况下改善它在涂料体系中的分散性,制备出一种多组分填料的复合光固化吸波涂料。本章先分别将纳米 TiO2、超细滑石粉和与吸波剂共混后的复合填料加入到PUA/EA 光固化体系中制备出复合涂料,研究这些填料各自对光固化涂层的硬度、与钢铁基材表面间的附着力、耐冲击性能和耐酸碱耐高温性能的影响规律。


4.2 涂料制备和测试方法

由表4.2可见,随着纳米 TiO2添加量的增大,涂层的硬度也逐渐随着增加,当添加的量达到3%时,涂层的硬度能达到5H,这是涂层的耐冲击性也接近了最高值。当添加量进一步的增加时,涂层的硬度和耐冲击性呈现出了相同的变化趋势,即涂层的硬度和耐冲击性随着 TiO2添加量的增加先提高然后下降。当添加量达到 3%时,涂层有接近最好的硬度和耐冲击性,分别为 5H和40cm。纳米粒子本身就具有较高的硬度,它对涂层的补强作用程度和粒子在涂料体系中的分散程度有很大关系。从涂层的硬度和耐冲击性测试的变化趋势可以得出,当添加量较低时,纳米粒子在体系中分散均匀,对涂层的补强作用能得到很好的发挥。当添加的量超过3%后,涂层的硬度和耐冲击性都会下降,其原因可能是添加量太大导致在涂料体系不能充分的分散,纳米粒子的团聚使得固化后在涂层中产生结构缺陷和应力集中。[58-60]涂层的机械性能下降。

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第五章:结论


5.1用钡铁氧体掺杂聚吡咯的制备及其性质的研究

1. 通过原位聚合法制备了导电聚吡咯,分析了导电聚吡咯的电导率影响因素,反应时间为12h产物的电导率达到最优值。2. 用FT-IR 和XRD 证实了PPy/BaF 复合物,BaF 的引入影响了PPy 链的规整性和连续性。说明复合材料是由 PPy和BaFe12O19组成,并且BaFe12O19被PPy聚合过程中包覆起来,形成了一种类似于壳核结构的形态。3. SEM 形貌分析清楚的看出,聚吡咯是呈“爬山虎”的形式在在铁氧体纳米粒子表面生长的。不同的比例条件下铁氧体粒子被聚吡咯包覆的程度不同,产物的电导率不同。


5.2紫外光固化金属涂层配方的研究

1. 制备了以聚氨酯树脂为主体的紫外光固化金属涂层,考察了光引发剂1173对固化速率的影响。2.使用单一活性稀释剂TPGDA的固化膜硬度太高,柔韧性不好。而TMPTA单一作为稀释剂使用5%~10%固化膜的附着力才最佳,但是负面效果是光固化体系的粘度太大,不适合储存和喷涂。将两种稀释剂20%TPGDA 和5%TMPTA混合使用,在降低体系粘度的同时还能提高固化膜的柔韧性,有较强的附着力。3. 用汽车修补漆作为底漆,两种活性稀释剂混合使用并不能满足固化膜的各项性能要求。引入 PETA作为第三种活性稀释剂,最佳用量为 4%。能进一步改善体系的粘度和固含量,使固化膜的柔韧性、附着力和硬度达到最佳值。4. 用EA和3官能度的 PUA 混合作为基体树脂改进配方,加入的稀释剂为TMPTA:TPGDA=1:4 时固化膜在金属表面有非常好的附着力和柔韧性。

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参考文献(略)


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