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飛機鋁合金基材 - 無機 / 有機混合塗料

飛機鋁合金基材 - 無機 / 有機混合塗料. 演講人 : 王建升 吳怡萱 呂嘉霖 指導老師 : 黃永慈 報告日期： 6/11. Outline. Introduction Sol-gel coating systems Sol-gel thin coating as metal surface treatment Sol-gel/epoxy resin hybrid coating Summary. Introduction. 外 層. 接著層. 保護塗 層. 以鋁合金來做飛機的塗料：耐腐蝕性、耐磨性和裝飾的功能. Coating.

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飛機鋁合金基材 - 無機 / 有機混合塗料

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Presentation Transcript

  1. 飛機鋁合金基材-無機/有機混合塗料 演講人: 王建升 吳怡萱呂嘉霖 指導老師:黃永慈 報告日期：6/11

  2. Outline • Introduction • Sol-gel coating systems • Sol-gel thin coating as metal surface treatment • Sol-gel/epoxy resin hybrid coating • Summary

  3. Introduction 外層 接著層 保護塗層 以鋁合金來做飛機的塗料：耐腐蝕性、耐磨性和裝飾的功能

  4. Coating 外層：由聚胺酯和環氧樹脂所構成 接著層：(1)環氧樹脂和氨或聚醯胺交聯的媒介 (2) 添加鍶或鉻酸鹽的抗腐蝕劑可以增加抗腐蝕能力 保護塗層：(1)陽極處理法產生陽極 (2)用三價和六價鉻酸鹽溶液做化學處理 ＊注意：使用鉻酸鹽的塗料會有危險的問題，因為六價鉻酸鹽會致癌

  5. Main point 非鉻酸鹽、環保、良好的塗料 低成本、環保、非鉻酸的腐蝕抑制劑 塗料的耐久性 提升機械或物理性質

  6. Formation of sol-gel network 在溶膠-凝膠過程中會有兩個反應發生： • 水解作用：M(OR)z-1(OH) → M(OR)z-1(OH)+ROH • 縮合反應：2M(OR)z-1(OH) → (RO)z-1M-O-M(OR)z-1+H2O 三烷氧基矽烷為固化劑（可以利用在很多的官能基）： • 金屬醇鹽形成混合的無機/有機聚合物： R’Si(OR)3+H2O →R’Si(OR)2(OH)+ROH Al(OR)3+H2O → HO-Al(OR)2+ROH ~~R’Si(OR)2(OH)+HOAl(OR)2~~ →~~R’Si(OR)2-O-Al(OR)2~~

  7. Interaction of sol-gel network with the primer or topcoat 溶膠-凝膠網狀結構的表面與官能基反應： • 環氧基與底漆或面漆的胺基反應，變成有機薄膜網狀物 • 化學鍵，可以使一個光滑層在金屬基板和有機塗料中形成，優良的附著性和增加環境的壽命。

  8. Sol-gel coating systems Table 1：不同溶膠-凝膠溶液的性質

  9. Sol-gel coating systems • 系統一、氧化鋁： 溶膠-凝膠的電荷為陽極，添加陰離子可以增加溶液的黏度，隨著時間、溶液的溫度和pH值改變而改變。 • 系統二、矽烷、矽酸鋁： 固含量約2.5%，這個塗料是不透明而且大區域的表面都是暗的，且在室溫下交聯得到的塗料是不耐水性的，因為氨基有親水的性質。

  10. Sol-gel coating systems • 系統三、環氧矽烷、氧化鋁/矽土： 固含量(約17%) ，這個凝膠是由氧化鋁/烷氧化和 (3-glycidoxypropyl)Trimethoxysilane或2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane 進行水解而產生。此塗料在120℃下交聯，可抵抗適當的刮傷。 • 系統四、環氧樹酯和氨基-矽烷、矽土： 固含量45%，環氧樹酯和氨基-矽烷進行水解作用，在室溫下穩定至少3個月。

  11. Corrosion inhibitors 偏釩酸鉀 草酸鈰 硼酸鈣 醋酸鈰 釩酸鈰 清洗和還原鋁面板的表面 在室溫或高溫下交聯

  12. Hybrid inorganic/organic coating • 合成塗料：溶膠-凝膠和水溶性環氧樹酯來產生。 • EPI-REZ5522-WY-55會有一個在室溫下當交聯劑的胺系。 • EPT-CURETM是用來連結不同的染料、添加劑、腐蝕抑制劑和去準備塗料溶液。

  13. Table 2 ： 溶膠-凝膠/環氧樹脂

  14. Sol-gel thin coating as metal surface treament • 取代鉻酸鹽的塗料: (1)提供金屬和底漆有極好的附著力 (2)提供一個類似鉻酸鹽的防腐蝕性能 • 系統二的溶膠-凝膠取代鉻酸鹽的塗料，但不能通過24h的濕附著性測試，結果發現不耐水性，因此此塗料不能當作飛機的塗料。

  15. Table 3 ：不同官能基加入溶膠-凝膠，濕附著性測試的結果

  16. Corrosion resistance • 抑制劑的溶解度為最重要的問題： 太好溶的話，抑制劑會迅速的喪失在塗料的功能 不好溶的話，又不能維持一定的濃度去防止腐蝕 • 使用偏釩酸鉀去塗抹在基板上，發現一週之後無明顯的腐蝕，證明有較好的抗腐蝕能力，但偏釩酸鉀為水溶性會影響濕附著性能。

  17. Abrasion and corrsion testing 一星期 環氧胺基矽烷 環氧胺基矽烷

  18. Abrasion resistance • 由系統四來說，高固含量會有好的耐磨性和抗腐蝕性，在130℃下交聯2h，塗料就會有極好的耐磨性。 • 此外還發現塗料能抵抗醇類，還有5%的HCl水溶液和0.1N NH4OH水溶液。

  19. Sok-gel/epoxy resin hybrid coatings • 傳統的有機聚合物上的混合塗料有以下優點: 在無機網狀物部分結合環氧樹脂，在UV下更持久 增加塗料的機械應力(像抗磨性) 無機鹽腐蝕抑制劑和填料的合併 尋找更適合的保護層、接著層和外層的官能基

  20. Sok-gel/epoxy resin hybrid coatings • 混合塗料由兩成分所組成： 環氧樹脂和二氧化鈦當作填料和非鉻酸鹽腐蝕劑 交聯的部分，以極稀薄水溶液，噴灑在鋁合金面板上 • 易溶於水的偏釩酸鉀經過鹽霧測試，兩個禮拜內就失敗了 • 難溶於水的磷酸鋅，在噴灑一個月後可以用來抵抗腐蝕 • 充滿多樣性的混合塗料，則需要加入額外的測試

  21. Summary 去增加性質 室溫下進行交聯 • 各種官能基(像氨基、環氧基、乙烯基和烯丙基)與凝膠網狀物和有機聚合物互相作用，得到極好的機械應力、抗磨性和抗腐蝕性。 • 溶膠-膠體/環氧樹脂可以增加機械應力像硬度和耐磨性，然而大部分在室溫下交聯的混合塗料都是不耐水性的。

  22. The end 請多多指教

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