水性納米涂料的研制及性能研究.pdf

1、納米材料因其獨(dú)特的納米效應(yīng)，通常將納米材料加入到傳統(tǒng)的涂料中分散并對(duì)原涂料進(jìn)行改性后可以賦予涂料優(yōu)異的性能。水性涂料是指以水為分散介質(zhì)的涂料，有機(jī)溶劑揮發(fā)較少，無(wú)污染、安全無(wú)毒，是現(xiàn)代涂料發(fā)展的主流方向。所以，納米材料對(duì)水性涂料的改性由于其在環(huán)保方面的重要性近年來(lái)尤為炙手可熱。如何使納米材料真正以納米級(jí)分散于水性涂料中，發(fā)揮其納米效應(yīng)，獲得高性能、穩(wěn)定性好的水性納米涂料具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。 本文首先解決納米SiO2和納米Ti

2、O2在水性介質(zhì)中的團(tuán)聚問(wèn)題，用材料分析軟件(MSModeling3.2)對(duì)納米SiO2和納米TiO2的單分子結(jié)構(gòu)、空間分子結(jié)構(gòu)、分子中各原子的電子云和電位情況進(jìn)行了模擬。研究了納米SiO2和納米TiO2在水中的分散和改性情況，選用非離子型表面活性劑(羧甲基纖維素)、高分子聚電解質(zhì)型(731分散劑)和無(wú)機(jī)電解質(zhì)型(六偏磷酸鈉、硅酸鈉)三種類型的分散劑，討論了分散劑用量、分散劑種類、PH值和納米粒子濃度對(duì)分散效果的影響，確定納米SiO2和納

3、米TiO2的最佳分散劑分別為731分散劑和六偏磷酸鈉。然后選用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子進(jìn)行改性，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑與納米顆粒表面硅羥基縮合的方法，制備了改性的納米粒子，討論偶聯(lián)劑用量對(duì)納米粒子改性效果的影響及偶聯(lián)劑與分散劑的相容性。在確定分散劑種類的情況下，用正交試驗(yàn)確定了分散劑用量、偶聯(lián)劑用量、PH值和納米粒子濃度最佳值，采用最佳的分散工藝配制了性能穩(wěn)定的納米粒子漿料，解釋了分散劑和偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子分散和改性的機(jī)理。用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(F

4、ESEM)表征了納米粒子在水性介質(zhì)中的分散和改性效果。 以苯丙和純丙混合乳液(苯丙：純丙=2：1)作為成膜物質(zhì)、醇酯-12為成膜助劑，配制了性能優(yōu)異的水性涂料，確定了水性涂料的配方和制備工藝過(guò)程。對(duì)水性納米涂料的研制做了初步探索，將預(yù)分散的納米粒子漿料在配漆階段加入到普通的水性涂料中分散，添加各種涂料助劑，用共混法制備了水性納米涂料，確定了水性納米涂料的配方和制備工藝。用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和掃描電子顯微鏡(SEM

5、)觀察了兩類涂料的表面形貌，通過(guò)對(duì)比分析表明：采用共混法制備的水性納米涂料涂層細(xì)致、均勻，獲得了含有均勻分布納米晶粒的涂層。最后對(duì)所配制的水性涂料和水性納米涂料的性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試及研究結(jié)果表明：納米材料的引入，使得水性納米涂料的貯存穩(wěn)定性和耐沾污性能得到明顯的改善，其中水性納米SiO2涂料耐沾污性提高了近51.4﹪，而水性納米TiO2涂料耐沾污性提高了43.2﹪。另外水性納米涂料的涂膜干燥時(shí)間大大縮短，附著力、耐水性和耐堿性等優(yōu)于普