纳米光固化功能涂料设计与研制

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1、纳米光固化功能涂料设计与研制张宜辉139060024一、前言光固化涂料主要指在光照射下可以迅速交联固化成膜的一类新型涂料,因其高效涂装和环境友好等特征,已在涂料行业得到广泛应用。与溶剂型涂料相比,光固化涂料具有固化速度快、无挥发性溶剂、节约能源、费用低、可自动化生产等特点。自从20世纪60年代德国Bayer公司开发了第一代紫外光固化涂料以来,光固化涂料技术上不断成熟,原材料、品种、性能不断发展。早期的光固化涂料主要应用于木器涂装,而现在所适用的基材已扩展至纸张、塑料、金属、石材、水泥、织物、皮革等;涂料的外观也由最初的高光型,

2、发展出亚光型、磨砂型、金属闪光型、珠光型、烫金型、纹理型等;适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂、丝印、胶印、柔印、凹印等。纳米粒子以其独特的物理、化学性能及常规材料所不具备的性质,使涂料产品的各种性能得到很大的提高。纳米填料在提高涂层耐腐蚀性方面的运用也引起了研究人员的注意。VNNguyen,等采用溶胶-凝胶方法制得有机-无机杂化丙烯酸/TiO2涂层,用阻抗方法讨论了该涂层的防腐蚀性能,发现所得的涂层具有优异的防腐蚀性能。本实验用偶联剂6040对纳米SiO2进行了改性,并讨论了填料纳米SiO2的改性对涂层耐腐蚀性的影响。二

3、、实验部分按一定配比向四口烧瓶中加入无水乙醇溶液、偶联剂6040、磷酸、纳米SiO2,调节电加热套温度为34℃,开搅拌器开始搅拌。反应8h后倒出反应产物,将得到的反应产物静置陈化,研磨,无水乙醇清洗,离心机内离心分离,留取下层固体相。继续用无水乙醇清洗,离心机分离,反复上述操作5次。将得到的固体在80℃下烘干,并研磨,得到纯净的表面改性纳米SiO2粉末。按一定的配比将有机硅改性环氧丙烯酸酯、TMPTA、TPG-DA、HEMA、三乙醇胺、分散剂、流平剂、消泡剂混合均匀。将上述混合体系分为两等份,分别加入SiO2纳米颗粒、表面改性

4、SiO2纳米颗粒。向上述两种体系中加入光引发剂1173,搅拌均匀。GB/T1727)1992将制好的两种涂料分别均匀涂在准备好的马口铁片上,于光固化机中固化。三、结果与讨论对改性前后的SiO2进行了XRD分析，发现改性后的SiO2XRD图上出现了馒头峰，说明其表面结构发生了改变。通过对不同填料涂层的SEM分析，可以看出含未改性填料的涂层中含有较大的粒子团,而且分散性也不是很均匀;含改性填料的涂层中的粒子都比较小,且分散性也比较均一。这说明了填料的改性使其在涂层中分散性得到较好的改善。本文通过交流阻抗方法考察了填料改性对涂层耐腐

5、蚀性能的影响。交流阻抗方法是用小幅度正弦交流信号扰动电解池,并观察体系在稳态时对扰动的跟随情况,同时测量电极的阻抗。用阻抗来评价耐腐蚀效果,实际上是比较传递阻率即当频率趋于无穷大时的阻抗值,而阻抗值与阻抗测试曲线的高度和宽度有关,高度越高或宽度越大,阻抗值就越大。在本实验中阻抗值越大就表示涂层的耐腐蚀性越好。通过对涂层的阻抗测试图分析可以看出，在涂层浸泡相同时间后,加入改性填料涂层的阻抗值都是大于加入未改性填料的阻值。而且随着时间的延长,加入改性填料涂层阻抗值的降低比加入未改性填料涂层要慢得多,说明其耐腐蚀性要好。这可能是因为

6、未改性的填料加入到涂料中后由于相容性的问题团聚在一起,自身留有孔隙,并且在填料相与成膜物质基体之间产生空隙,导致了水和O2等其他小分子较容易地穿越涂层,最终造成金属基材的腐蚀。而改性后的填料加入到涂层中后可以避免上述问题,所以其对金属基材的保护要好很多。四、结论(1)改性后纳米SiO2由晶态转变为非晶态,表面带有偶联剂的特征基团。(2)填料改性后在光固化涂层中的分散性得到改善,涂层耐腐蚀性大大提高光固化涂料是一种高效节能的环保材料,目前已广泛应用于各种领域,随着对各种光固化材料的深入研究和创新,光固化涂料正进一步向传统涂料的各

7、应用领域扩展。相信广大科研工作者也会努力研究出各种具有优良性能,能够满足不同需求的光固化涂料。