摘要
本文以环氧树脂在大型机械、水利水电、汽车等领域的广泛应用前景为背景，着重研究了改性环氧树脂防腐耐磨的机理。从摩擦磨损、涂层防腐等方面出发，通过控制变量及物理模型研究，探讨了聚氨酯、纳米氧化铝用量对环氧树脂相关性能的影响，揭示了环氧树脂的增韧补强机理，并通过优化配比，制备了纳米氧化铝/聚氨酯/环氧树脂复合涂层。 通过亚甲基二苯基异氰酸酯（MDI）和乙二醇（EG），合成聚氨酯预聚体，将聚氨酯预聚体和扩链剂加入到环氧树脂中；45℃磁力搅拌下，将改性的纳米氧化铝分批等量加入到混合树脂中，搅拌1h后，得到复合涂料，并在室温下制备涂层。 通过高温烧结实验，发现120℃烧结2h的氧化铝/环氧树脂复合材料的硬度及耐磨性得到进一步提高，此条件下的复合材料硬度为29.5HV，磨损失重为469mg。这主要是因为120℃条件下的复合材料已经软化，此时复合材料介于粘流态和橡胶态之间，氧化铝颗粒可以进行扩散流动，一方面使涂层内部的气泡破灭，另一方面氧化铝与环氧树脂完全融为一体，从而提高了复合材料的致密性。 通过磨损实验，发现纳米氧化铝的添加量为5%，聚氨酯的添加量为10%时，复合涂层的耐磨性较纯环氧树脂提高了52.7%，这主要是因为，聚氨酯与环氧树脂发生了交联反应，形成了互穿聚合物网络（IPN），增强了体系的内聚力；另外，刚性的纳米氧化铝在摩擦过程中起到阻碍作用，氧化铝、聚氨酯协同提高环氧树脂的耐磨性。 通过附着力实验，发现氧化铝/聚氨酯/环氧树脂涂层的附着力比纯环氧树脂提高了53.3%，这主要是因为与钢铁基材接触的氧化铝，其自身的-OH和钢铁基材之间形成了氢键，从而增强了涂层的附着力。 通过电化学分析，对比三种复合材料的特征频率fb，发现制备的氧化铝/聚氨酯/环氧树脂复合涂层的耐腐蚀性能明显优于氧化铝/环氧树脂和聚氨酯/环氧树脂涂层，这主要是因为，纳米氧化铝填充了聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络中的介孔，从而使整个体系更加致密，有效阻止了腐蚀介质的渗透，从而提高了涂层的防腐能力。
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