基本信息
- 项目名称：
- 火焰喷涂HDPE/n-SiO2复合涂层流变及力学性能的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 研究火焰喷涂HDPE/ n-SiO2复合涂层流变及力学性能的影响。利用转矩流变仪等考察n-SiO2对HDPE流变性能的影响；利用FTIR、XRD考察火焰喷涂工艺对涂层结构的影响；利用电子拉力机、老化试验机等分析n-SiO2对涂层力学及耐老化性能的影响。
- 详细介绍：
- 聚乙烯粉末涂料具有非常好的耐化学腐蚀性，可作为防腐蚀涂料，以用来保护贮存和输送各种化学品和试剂的容器、管子和输油管线及食品架、网篮、洗碗机、冷冻机、管道、洗衣机等的涂装。但由于其为非极性材料，对金属或其它底材的粘附力较差的缺点限制了其使用范围，可通过基体的预处理及添加附着力促进剂等措施以改进。本文以河南大学特种功能材料重点实验室生产的可分散型n-SiO2作为填料，采用火焰喷涂法制备HDPE/n-SiO2复合涂层。利用转矩流变仪等考察n-SiO2对HDPE流变性能的影响；利用FTIR、XRD考察火焰喷涂工艺对涂层结构的影响；利用电子拉力机、老化试验机等分析n-SiO2对涂层力学及耐老化性能的影响。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究火焰喷涂HDPE/ n-SiO2复合涂层流变及力学性能的影响。利用转矩流变仪等考察n-SiO2对HDPE流变性能的影响；利用FTIR、XRD考察火焰喷涂工艺对涂层结构的影响；利用电子拉力机、老化试验机等分析n-SiO2对涂层力学及耐老化性能的影响。
科学性、先进性及独特之处
- HDPE有优异的耐腐蚀及良好的成型加工性能，可作为涂层材料来改善基件的表面性能，实施材料维护及保护。n-SiO2与聚合物复合，可改善材料的物理机械性能。目前聚合物/ n-SiO2复合涂层的研究大多都是探讨n-SiO2对聚合物摩擦学性能的影响，关于聚合物涂层流变学影响的研究较少，本课题探讨n-SiO2对HDPE力学及流变学的影响，有关结果为扩大n-SiO2及HDPE的应用领域提供理论依据。
应用价值和现实意义
- 塑料火焰喷涂是将粉末通过喷枪火焰加热至熔融状态后喷射到工件表面而形成涂层的一种喷涂技术。塑料火焰喷涂主要用于改善材料表面的物理、化学和机械性能，并兼有装饰表面的作用。目前，该技术已逐步应用于产品制造、设备维修以及防腐涂层的制备等方面。随着各行各业现代化建设的需要和塑料火焰喷涂技术的发展塑料火焰的应用将会愈来愈广。
学术论文摘要
- 采用火焰喷涂的方法制备了高密度聚乙烯（HDPE）及HDPE/纳米二氧化硅(n-SiO2)复合涂层；利用转矩流变仪、熔体流动速率仪考察n-SiO2对HDPE粉末流变行为的影响。利用电子拉力机、红外光谱仪（FTIR）、X-射线衍射仪(XRD)、紫外老化箱等对涂层的结构与力学性能进行了分析、测试。结果表明：HDPE及HDPE/n-SiO2复合粉末在火焰喷涂过程中均没有发生氧化或降解反应，表明火焰喷涂法适宜制备HDPE及HDPE/n-SiO2复合涂层；少量n-Si02的加入使复合涂层的自拉伸强度和耐老化性能均有明显提高，且当n-Si02添加量在1.0wt%时力学性能最佳；利用熔体流动速率仪和转矩流变仪对HDPE／n-Si02复合材料的流变性能进行研究，结果表明随着n-Si02含量的逐渐增加，HDPE／n-Si02复合材料的熔融指数(MFR)值依次降低、平衡扭矩值逐渐增加。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 火焰喷涂HDPE/n-SiO2复合涂层流变及力学性能的研究作品，具有一定的理论及实际应用价值，可应用防腐蚀领域，扩大HDPE的应用范围。
参考文献
- [1] 张华东.热塑性粉末涂料[J]. 涂装与电镀,2008 (1):3-11 [2] 李亚东,杜庆柏,冯孝中等.火焰喷涂PA1010 涂层自拉伸强度测量模具.材料保护,2004 ,37(8):51-52. [3] 倪立勇, 孙宏飞, 毕继鑫, 等. 热喷涂专用纳米材料及其涂层制备的研究现状[J]. 材料保护, 2007, 40(9): 45-48 [4] 李亚东.大面积火焰喷涂尼龙1010/石墨复合涂层工艺及性能研究, [硕士学位论文].长沙: 国防科学技术大学,1998. [5] 杨桂娣,林巧佳,刘景宏.纳米SiO2改性脲醛树脂的研究.木材工业[J],2004,18(3): 7-9. [6] 殷年伟,陈克强,卢新安.超声波无皂乳液制备BA/AM/纳米SiO2复合材料.高分子材料科学与工程[J]2004, 20(3): 216-219. [7] 李亚东,谢冰,马亿珠等.火焰喷涂尼龙1010/纳米SiO2复合涂层的力学及老化性能[J].郑州轻工业学院学报,2005,20(3):7-9.
同类课题研究水平概述
- 火焰喷塑技术适用于材料表面防护、表面强化及表面装饰。利用火焰喷涂技术可在金属等固体表面喷涂多种聚合物涂层，用以改善基体表面性能，制备基体与表层性能各异的多种复合材料，将高分子材料诸多的优异性能(如耐腐蚀、自润滑、耐磨及减摩等) 得到充分而合理的应用。HDPE具有优异的耐腐蚀及良好的成型加工性能可作为涂层材料用以改善基件的表面性能，实施材料的维护及保护。n-SiO2具有一些独特的性能，将其与聚合物材料复合，可改善材料的物理机械性能。目前关于聚合物/ n-SiO2复合涂层的研究大多是关于工程塑料PA11、PA12、PA1010、PEEK等，大多都是探讨n-SiO2对PA11、PA12等的摩擦学性能的影响，而关于n-SiO2火焰喷涂聚合物涂层流变学影响的方面研究较少，本课题是探讨n-SiO2对HDPE力学及流变学的影响，有关研究结果为扩大n-SiO2及HDPE的应用领域提供理论及实验依据。 参考文献： [1] Yadong Li,Yizhu Ma ,BingXie,Shao Kui Cao,Zhi shen Wu.Dry friction and wear behavior of flame-sprayed polyamide 1010/ n-SiO2 composite coatings .wear,2007(262) 1232-1238 [2] ZhangG,LiaoH,LiH,et al. On dry sliding friction and wear behavior of PEEK and PEEK/ composite coatings [J].Wear, 2006 ,260(6):594-600. [3]Li,YaDong;Yan,FuFeng;Qinang,Kegang;Yizhu,Ma;Cao,Shaokui .Effect of zirconium dioxide on crystallization and melting behavior of flame sprayed polyamide 1010 .Polymer Composites,2008,29(4);458-463
