磷酸鹽耐熱涂層的制備及固化機(jī)理的研究.pdf

1、磷酸鹽粘結(jié)劑以其良好的熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于耐高溫涂層的成膜物，但對(duì)粘結(jié)劑固化機(jī)理的研究仍然貧乏，而且磷酸鹽涂層強(qiáng)度低、脆性大、光澤度低等缺陷也沒(méi)有得到很好的解決。本文在深入對(duì)粘結(jié)劑固化機(jī)理研究的同時(shí)，解決磷酸鹽涂層的固有缺點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)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(jié)劑。對(duì)磷酸鋁粘結(jié)劑的固化機(jī)理進(jìn)行了深入地研究，利用IR圖譜詳細(xì)分析了粘結(jié)劑固化時(shí)P-O單鍵、P=O雙鍵和P-OH鍵等主要官能團(tuán)的峰型及峰位的

2、變化。磷酸鋁粘結(jié)劑加入Cr元素后，一方面能夠加速磷酸鋁的脫水過(guò)程，在促進(jìn)非晶結(jié)構(gòu)形成的同時(shí)，抑制磷酸鋁的結(jié)晶。另一方面降低了相變過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，并且增加了體系的無(wú)序度，從而提高體系的穩(wěn)定性。采用熱分析(TG-DSC)技術(shù)，對(duì)Al(H2PO4)3，AlCr(H2PO4)5，.Al3Cr(H2PO4)12粘結(jié)劑，尤其是Al(H2PO4)3粘結(jié)劑熱分解過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明Al(H2PO4)3粘結(jié)劑的熱分解主要分

3、為四個(gè)階段，并且反應(yīng)都以成核及核生長(zhǎng)為控制步驟。根據(jù)Doyle方程計(jì)算的各階段活化能(E)及頻率因子(A)的結(jié)果，得到四個(gè)階段相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)AlCr(H2PO4)5和Al3Cr(H2PO4)12粘結(jié)劑在80～208℃的熱分解動(dòng)力學(xué)機(jī)理的分析表明，相對(duì)于Al(H2PO4)3粘結(jié)劑的第一段熱分解過(guò)程，反應(yīng)活化能隨Cr含量的增加逐漸降低，脫水縮聚過(guò)程逐漸加快。 以磷酸鹽粘結(jié)劑為成膜物，電熔石英為骨料制備磷酸鹽涂層。涂層經(jīng)過(guò)熱固化

4、和化學(xué)固化后具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。涂層與金屬基體在界面處相互擴(kuò)散形成過(guò)渡層以及宏觀上的機(jī)械聯(lián)鎖使涂層與基體在界面處牢固結(jié)合。而與陶瓷基體的界面，在低溫時(shí)，以物理結(jié)合為主，高溫處理后，涂層與基體通過(guò)固相反應(yīng)形成對(duì)結(jié)合表面具有一定粘結(jié)性能的致密磷酸鋁晶體，以化學(xué)粘結(jié)為主。通過(guò)加入酸性硅膠制備復(fù)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(diǎn)，韌性可達(dá)1mm。以磷酸鋁鉻粘結(jié)劑為成膜物制備的涂層，室溫干燥后，不