航太無機 / 有機的塗層基材

航太無機/有機的塗層基材 班級：化材三甲組員：東英諭組員：葉朝翔老師：黃永慈

目錄 • 飛行器的塗層 • 如何改善其現況 • 溶膠-凝膠的研究 • 結論

飛行器的塗層 一.頂層(topcoat layer) • 聚氨酯 • 環氧樹脂二.促進接著塗層(primer layer) • 環氧樹脂與胺或聚醯胺交聯 • 侵蝕抑制劑-提高侵蝕抵抗三.保護塗層(conversion layer) • 導電電流陽極處理 • 帶有鋁三價和六價的鉻酸鹽溶液

如何改善其現況 環保非鉻酸鹽抑制劑的結合鉻酸鹽-致癌物耐久性低價格

溶膠-凝膠的研究

Formation of sol-gel network 1.水解作用 M(OR)z+H2O → M(OR)z-1M-O-M(OR)z-1+H2O 2M(OR)z-1(OH) → (OR)z-1M-O-(OR)z-1+H2O

2.無機縮合 R’Si(OR)3+H2O → R’Si(OR)2(OH)+R(OH) Al(OR)3+H2O →OH-Al(OR)2+ROH ~~~R’Si(OR)2(OH) +HOAl(OR)2~~~ → ~~~~R’Si(OR)2-O-Al(OR)2~~~~

Interaction of sol-gel network with metal surfaces • 鋁氧化層的表面羥基與溶膠-凝膠進行縮合反應。 2M(OR)z-1(OH) → (OR)z-1M-O-M(OR)z-1+H2O

Interaction of sol-gel network with the primer or topcoat • 環氧樹脂可形成溶膠-凝膠網狀的一部份。 • 金屬基板與有機塗層之間呈現平滑。

Water-based sol-gel systems

Corrosion inhibitors • 醋酸鈰 • 草酸鈰 • 硼酸鈣 • 偏釩酸鉀 • 釩酸鈰目的: 清洗及脫氧鋁合金基板

Hybrid inorganic/organic coatings • 內容：溶膠-凝膠與水性樹脂官能基。 • 用途：顏料、增量劑、塗佈液。

Sol-gel thin coating as metal surface treatment • 提供良好的接著面 • 抗腐蝕性佳 • 性能相似鉻酸鹽 • 得知室溫下，交聯塗層不耐水。 • 接著試驗結果。 • 化學計量不均衡。

Table 接著試驗結果

1.Corrosion resistance • 非鉻酸鹽腐蝕抑制劑在含有乙烯基的薄溶膠-凝膠有很大的不同溶解度。 • 溶解度，會影響抑制劑的效用。

鹽水噴霧室 一週後一週後

2.Abrasion resistance • 高固含量(~45%)環氧胺矽烷的溶膠-凝膠。 • 具有良好的耐磨、耐腐蝕性。 • 產生均勻的塗層。 • 對醇類有抵抗力。

Fig. Abrasion and corrosion testing of System 4 coating. Sol–gel coating on lower half of panel. (A) after 200 revolutions of Taber Abraser. (B) After 336 h salt spray exposure. 資料來源：Inorganic/organic hybrid coatings for aircraft aluminum alloy substrates, Progress in Organic Coatings 41 (2001) 226–232

Sol-gel/epoxy resin hybrid coatings • 溶膠-凝膠系統 • 清洗與脫氧鋁合金表面。 • 提高對金屬表面的接著。

混合塗層的優點 • 無機網狀塗層，具有持久的生命週期且能抵抗紫外光照射。 • 增加塗層的機械強度。 • 能促使無機鹽與填料充分的結合。 • 表面呈現光滑、防水性且厚度相對提高。

Sol-gel/epoxy resin

Summary • 高固含量的溶膠-凝膠有良好的機械強度、接著及耐腐蝕性能。 • 在高溫下，氨基與環氧基樹脂有強烈的交互作用。 • 環氧基或乙烯基為基礎的溶膠-凝膠，在室溫下交聯可形成耐水性塗層。 • 溶膠-凝膠/環氧基樹脂混合塗層，增加機械強度。未來研究的挑戰關鍵提高性能解決室溫交聯

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