納米粒子的改性及其在涂料中的應(yīng)用研究.pdf

1、納米粒子應(yīng)用于傳統(tǒng)涂料中形成新型功能復合涂料,己成為涂料領(lǐng)域研究的熱點。與傳統(tǒng)涂料相比,納米涂料具有明顯的優(yōu)異性,如更好的耐腐蝕性,抗紫外線老化性,耐擦洗性,較高的附著力,開罐性能等優(yōu)良的綜合性能。由于納米粒子表面極強的活性,使它們很容易團聚在一起形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團聚體,這大大降低甚至消除了納米粒子的實際應(yīng)用效果,同時由于納米粒子表面親水疏油,在有機高分子樹脂中難于均勻分散,界面上會出現(xiàn)空隙,當空氣中的水分進入空隙中就

2、會觸發(fā)界面處高分子的降解、脆化,導致涂層失效。所以,對納米粒子進行表面改性,削弱或者消除團聚現(xiàn)象,提高納米粒子在有機高分子中的分散性,是其在涂料中應(yīng)用的前提。本文首先探討了納米TiO2粒子改性的方法,采用了油酸、月桂酸鈉、辛基三乙氧基硅烷(A-137)、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)來對納米粒子進行表面改性。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)油酸,月桂酸鈉改性效果不理想,改性產(chǎn)物不穩(wěn)定;硅烷偶聯(lián)劑可以很好的改善納米粒子的表面性質(zhì),使納米粒

3、子均勻的分散到有機溶劑中,但γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性效果略優(yōu)于辛基三乙氧基硅烷,故本文采用γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷對納米粒子進行表面改性。通過對改性后粒子的性能進行測試獲得最佳改性工藝為:將溶劑異丙醇與水按一定比例均勻混合,加入硅烷偶聯(lián)劑KH-570,機械攪拌1h,加入待改性納米粒子,在80℃下烘干12h,之后在120℃烘2h至完全烘干。對產(chǎn)物進行沉降實驗發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性后的納米TiO2粒子可以在

4、油性溶液中穩(wěn)定懸浮7d以上;透射電鏡(TEM)觀測到改性后的納米TiO2粒子在油性溶劑中呈納米級分散狀態(tài),團聚體的粒徑基本控制在100nm以內(nèi);通過潤濕性測試及紅外分析觀察到顆粒表面由親水性變?yōu)槭杷?使納米粒子與有機溶劑料具有較好的親和相容性。將改性后的納米粒子添加到氟碳涂料中,通過對涂膜的附著力,耐沾污性,耐人工老化性能,硬度,耐酸性,耐堿性進行測試,發(fā)現(xiàn)添加納米粒子的涂料附著力,耐沾污性,硬度,耐酸耐堿性均遠遠高于國家標準,完全符

5、合金屬表面外用漆的行業(yè)標準。耐人工氣候老化性能測試為加速老化試驗,光照強度遠遠高于普通自然光,時間為360h,在此期間涂膜均未出現(xiàn)失光,變色或粉化。此外,通過接觸角測試發(fā)現(xiàn)加入納米粒子后,氟碳涂料的表面疏水效果增強,接觸角增大到90°,達到了表面自清潔的功效。將改性好的納米粒子添加到滲透型有機硅防水防護劑中,通過對涂層的吸水率,滲透深度,水珠效應(yīng)進行測試,發(fā)現(xiàn)涂層的吸水率大大下降,與基準比吸水率下降率可以達到85％。同時涂層的滲透深度和