磷酸鹽耐熱涂層的制備及固化機理的研究.pdf

1、磷酸鹽粘結劑以其良好的熱穩(wěn)定性被廣泛應用于耐高溫涂層的成膜物，但對粘結劑固化機理的研究仍然貧乏，而且磷酸鹽涂層強度低、脆性大、光澤度低等缺陷也沒有得到很好的解決。本文在深入對粘結劑固化機理研究的同時，解決磷酸鹽涂層的固有缺點。 本實驗以磷酸、氫氧化鋁、三氧化鉻為原料，合成磷酸鋁和磷酸鋁鉻粘結劑。對磷酸鋁粘結劑的固化機理進行了深入地研究，利用IR圖譜詳細分析了粘結劑固化時P-O單鍵、P=O雙鍵和P-OH鍵等主要官能團的峰型及峰位的

2、變化。磷酸鋁粘結劑加入Cr元素后，一方面能夠加速磷酸鋁的脫水過程，在促進非晶結構形成的同時，抑制磷酸鋁的結晶。另一方面降低了相變過程產(chǎn)生的應力和應變，并且增加了體系的無序度，從而提高體系的穩(wěn)定性。采用熱分析(TG-DSC)技術，對Al(H2PO4)3，AlCr(H2PO4)5，.Al3Cr(H2PO4)12粘結劑，尤其是Al(H2PO4)3粘結劑熱分解過程的反應機理和動力學行為進行了研究。結果表明Al(H2PO4)3粘結劑的熱分解主要分

3、為四個階段，并且反應都以成核及核生長為控制步驟。根據(jù)Doyle方程計算的各階段活化能(E)及頻率因子(A)的結果，得到四個階段相應的動力學方程。對AlCr(H2PO4)5和Al3Cr(H2PO4)12粘結劑在80～208℃的熱分解動力學機理的分析表明，相對于Al(H2PO4)3粘結劑的第一段熱分解過程，反應活化能隨Cr含量的增加逐漸降低，脫水縮聚過程逐漸加快。 以磷酸鹽粘結劑為成膜物，電熔石英為骨料制備磷酸鹽涂層。涂層經(jīng)過熱固化

4、和化學固化后具有較高的結合強度。涂層與金屬基體在界面處相互擴散形成過渡層以及宏觀上的機械聯(lián)鎖使涂層與基體在界面處牢固結合。而與陶瓷基體的界面，在低溫時，以物理結合為主，高溫處理后，涂層與基體通過固相反應形成對結合表面具有一定粘結性能的致密磷酸鋁晶體，以化學粘結為主。通過加入酸性硅膠制備復合成膜物，及加入煅燒滑石、煅燒氧化鎂等其它填料，改善了原有配方所制備涂層韌性差的缺點，韌性可達1mm。以磷酸鋁鉻粘結劑為成膜物制備的涂層，室溫干燥后，不