改性納米材料在功能涂料中的應(yīng)用

1.緒論中文摘要研究了有機(jī)硅改性的納米SiO2和納米TiO2在涂料中的應(yīng)用。通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米粉體進(jìn)行有機(jī)改性，增強(qiáng)納米材料和涂料的混溶性和穩(wěn)定性。利用紅外對(duì)改性后的納米材料經(jīng)行改性后的標(biāo)征，確認(rèn)改性的可靠性。再通過(guò)物理分散的方法將納米材料穩(wěn)定在涂料中。硅烷改性的SiO2對(duì)環(huán)氧聚酰胺防腐涂料各項(xiàng)性能的提高，通過(guò)紅外光譜、透射電鏡分析、體積電位阻、防腐能力以及其他各項(xiàng)涂料基本性能的考察，研究了不同硅烷改性的SiO2在環(huán)氧聚酰胺防腐涂料中的不同添加量對(duì)漆膜性能的影響。紅外光譜特征峰顯示，納米SiO2可以在環(huán)氧聚酰胺防腐涂料復(fù)合體中生成了連結(jié)點(diǎn)；體積電位阻數(shù)據(jù)顯示添加納米SiO2明顯改變環(huán)氧樹(shù)脂成膜后的體積電阻率。當(dāng)硅烷改性納米SiO2/環(huán)氧聚酰胺小于4%時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂成膜后的體積電阻率隨納米SiO2添加量的增大有著明顯地提高,而當(dāng)硅烷改性納米SiO2添加量大于4%時(shí)又出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，這點(diǎn)說(shuō)明了硅烷改性納米SiO2/環(huán)氧聚酰胺在4%這個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)了拐點(diǎn)。當(dāng)電化學(xué)阻抗譜特征顯示添加不同百分比的納米Si02的環(huán)氧涂層擬合后的涂層，在浸泡過(guò)程中大小順序?yàn)?4%添加量>6%添加量>2%添加量>未添加。隨著硅烷改性納米SiO2添加量的不斷增大，擴(kuò)散系數(shù)逐漸變小，腐蝕介質(zhì)傳輸?shù)淖枇﹄S之變大，涂層致密性也隨之提高，然而改性納米SiO2需要一個(gè)合理的添加量，使得擴(kuò)散系數(shù)最小，其中4%為最合適的添加量。1.緒論通過(guò)紅外譜圖、耐磨性、人工加速老化和其他性能影響的考察，研究硅烷改性的TiO2對(duì)丙烯酸聚氨酯涂料各項(xiàng)性能的影響。硅烷改性納米Ti02含量為1%、2%、3%和5%時(shí)丙烯酸聚氨酯涂層的耐磨性的差距不是很明顯。但當(dāng)丙烯酸聚氨酯涂層含有4%金紅石型普通鈦白粉時(shí)的耐磨性與含4%硅烷改性納米Ti02丙烯酸聚氨酯涂層相比卻要相差很大。當(dāng)硅烷改性納米Ti02含量為1.000%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，也能對(duì)丙烯酸聚氨酯涂層的抗老化能力有明顯的優(yōu)化作用。當(dāng)硅烷改性納米Ti02含量為2.000-3.000%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的改性涂料經(jīng)人工老化破化后其涂層黃變色差b值有顯著地降低，這一點(diǎn)反映出涂層材料的抗老化能力有顯著地提高。關(guān)鍵詞:納米TiO2;納米SiO2;防腐涂料；汽車(chē)涂料1.緒論目錄第一章緒論 81.1概述 81.2納米顆粒材料 81.2.1納米TiO2 91.2.2納米SiO2 101.3納米材料表面改性 111.3.1納米材料的物理改性 111.3.2納米材料的化學(xué)改性 121.4涂料 131.4.1防腐涂料 131.4.2汽車(chē)涂料 131.5立題意義與主要研究?jī)?nèi)容 19第二章納米SiO2改性及在防腐涂料中的應(yīng)用 202.1引言 202.2實(shí)驗(yàn)部分 252.2.1主要試劑 252.2.2分析表征儀器 262.2.3納米SiO2的表面改性 262.2.4親油化度的測(cè)定 272.2.7性能測(cè)試 302.3結(jié)果討論 312.3.9其他性能 40第三章納米TiO2改性及在汽車(chē)涂料中的應(yīng)用 413.1引言 413.2實(shí)驗(yàn)部分 423.2.1主要試劑 423.2.2分析表征儀器 423.2.3納米TiO2改性 431.緒論3.2.4有機(jī)硅改性納米TiO2/丙烯酸聚氨酯涂料的制備 433.2.5試板的制作 453.2.6性能測(cè)試 463.3結(jié)果與討論 473.3.1紅外 473.3.2丙烯酸聚氨酯涂層耐磨性 483.3.3人工老化 503.3.5遮蓋力性能 513.3.6機(jī)械性能 513.4小結(jié) 51參考文獻(xiàn) 53附錄 55攻讀學(xué)位期間研究成果 56致謝 571.緒論第一章緒論1.1概述1.2納米顆粒材料納米材料廣義上是三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或者由該尺度范圍的物質(zhì)為基本結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的\o"材料"材料的總稱(chēng)。由于\o"納米"納米尺寸的物質(zhì)具有與宏觀物質(zhì)所迥異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，因而納米材料具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學(xué)、機(jī)械等性能。納米材料的性能往往由量子力學(xué)決定，歐盟委員會(huì)則將納米材料定義為一種由基本顆粒組成的粉狀或團(tuán)塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個(gè)或多個(gè)三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個(gè)材料的所有顆粒總數(shù)中占50%以上。根據(jù)物理形態(tài)劃分，納米材料大致可分為納米粉末（\o"納米顆粒"納米顆粒）、納米纖維（\o"納米管"納米管、納米線）、納米膜、納米塊體和納米相分離液體等五類(lèi)。三維尺寸均為納米量級(jí)的納米粒子或人造原子被稱(chēng)為零維納米材料，納米纖維為一維納米材料，而納米膜（片、層）可以稱(chēng)為二維納米材料，而有納米結(jié)構(gòu)的材料可以稱(chēng)為三維納米材料。目前\o"碳納米管"碳納米管（carbonnanotube）是\o"納米科技"納米科技的研究熱點(diǎn)之一。目前只有納米粉末實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)（如\o"碳酸鈣"碳酸鈣、\o"白炭黑"白炭黑、\o"氧化鋅"氧化鋅等），其它納米材料基本上還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。1.2.1納米TiO2納米二氧化鈦是白色疏松粉末，屏蔽紫外線作用強(qiáng)，有良好的分散性和耐候性?？捎糜诨瘖y品、功能纖維、塑料、涂料、油漆等領(lǐng)域，作為紫外線屏蔽劑，防止紫外線的侵害。也可用于高檔汽車(chē)面漆，具有隨角異色效應(yīng)。納米TiO2具有十分寶貴的光學(xué)性質(zhì)，在汽車(chē)工業(yè)及諸多領(lǐng)域都顯示出美好的發(fā)展前景。納米TiO2還具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無(wú)毒性、超親水性、非遷移性，且完全可以與食品接觸，所以被廣泛應(yīng)用于抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、涂料、油墨、食品包裝材料、造紙工業(yè)、航天工業(yè)中、鋰電池中。1.緒論殺菌功能在光線中紫外線的作用下長(zhǎng)久殺菌。實(shí)驗(yàn)證明，以0.1mg/cm3濃度的銳鈦型納米TiO2可徹底地殺死惡性海拉細(xì)胞，而且隨著超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化殺死癌細(xì)胞的效率也提高。對(duì)枯草桿菌黑色變種芽孢、綠膿桿菌、大腸桿菌、金色葡萄球菌、沙門(mén)氏菌、牙枝菌和曲霉的殺滅率均達(dá)到98%以上；用TiO2光催化氧化深度處理自來(lái)水，可大大減少水中的細(xì)菌數(shù)，飲用后無(wú)致突變作用，達(dá)到安全飲用水的標(biāo)準(zhǔn)；在涂料中添加納米TiO2可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，應(yīng)用于醫(yī)院病房、手術(shù)室及家庭衛(wèi)生間等細(xì)菌密集、易繁殖的場(chǎng)所，可凈化空氣、防止感染、除臭除味。能夠有效殺滅等等有害細(xì)菌。防紫外線功能納米TiO2既能吸收紫外線，又能反射、散射紫外線，還能透過(guò)可見(jiàn)光，是性能優(yōu)越、極有發(fā)展前途的物理屏蔽型的紫外線防護(hù)劑。納米二氧化鈦的抗紫外線機(jī)理：按照波長(zhǎng)的不同，紫外線分為短波區(qū)190～280nm、中波區(qū)280～320nm、長(zhǎng)波區(qū)320～400nm。短波區(qū)紫外線能量最高，但在經(jīng)過(guò)離臭氧層時(shí)被阻擋，因此，對(duì)人體傷害的一般是中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)紫外線。納米二氧化鈦的強(qiáng)抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機(jī)理與其粒徑有關(guān)：當(dāng)粒徑較大時(shí)，對(duì)紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對(duì)中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)紫外線均有效。防曬機(jī)理是簡(jiǎn)單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光線能透過(guò)納米二氧化鈦的粒子面，對(duì)長(zhǎng)波區(qū)紫外線的反射、散射性不明顯，而對(duì)中波區(qū)紫外線的吸收性明顯增強(qiáng)。其防曬機(jī)理是吸收紫外線，主要吸收中波區(qū)紫外線。由此可見(jiàn)，納米二氧化鈦對(duì)不同波長(zhǎng)紫外線的防曬機(jī)理不一樣，對(duì)長(zhǎng)波區(qū)紫外線的阻隔以散射為主，對(duì)中波區(qū)紫外線的阻隔以吸收為主。納米二氧化鈦在不同波長(zhǎng)區(qū)均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸收性能，與其他有機(jī)防曬劑相比，納米二氧化鈦具有無(wú)毒、性能穩(wěn)定、效果好等特點(diǎn)。納米二氧化鈦由于粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從而對(duì)紫外線有更強(qiáng)的阻隔能力。與同樣劑量的一些有機(jī)紫外線防護(hù)劑相比，VK-T021.緒論納米二氧化鈦在紫外區(qū)的吸收峰更高，更可貴的是它還是廣譜屏蔽劑，不象有機(jī)紫外線防護(hù)劑那樣只單一對(duì)UVA或UVB有吸收。它還能透過(guò)可見(jiàn)光，加入到化妝品使用時(shí)皮膚白度自然，不象顏料級(jí)TiO2，不能透過(guò)可見(jiàn)光，造成使用者臉上出現(xiàn)不自然的蒼白顏色。利用納米TiO2的透明性和紫外線吸收能力還可用作食品包裝膜、油墨、涂料、紡織制品和塑料填充劑，可以替代有機(jī)紫外線吸收劑，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。1.2.2納米SiO2納米氧化硅（俗稱(chēng)氣相白炭黑）產(chǎn)品為人工合成物無(wú)定形白色流動(dòng)性粉末，具有各種比表面積和容積嚴(yán)格的粒度分布。本產(chǎn)品是一種白色、松散、無(wú)定形、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)嗅，無(wú)污染的非金屬氧化物。其原生粒徑介于7～80nm之間，比表面積一般大于100m2/g。由于其納米效應(yīng)，在材料中表現(xiàn)出卓越的補(bǔ)強(qiáng)、增稠、觸變、絕緣、消光、防流掛等性質(zhì)，因而廣泛的應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、密封膠等高分子工業(yè)領(lǐng)域。納米氧化硅用途1、涂料及飽和樹(shù)脂的增稠劑和觸變劑2、平光劑：家具漆有向亞光方向發(fā)展的趨勢(shì)，列淪清漆或色漆均可使用超細(xì)二氧化硅凝膠產(chǎn)品作為平光劑，另外卷材涂層、PVC、塑料壁紙、雨衣帳篷等平光劑亦可使用此類(lèi)產(chǎn)品。3、聚乙烯、聚苯烯、無(wú)毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞劑/開(kāi)口納米氧化硅在高分子工業(yè)中的應(yīng)用1在橡膠中的應(yīng)用：補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠，效果最好的是氣相二氧化硅。當(dāng)添加氣相二氧化硅之后其強(qiáng)度最高可提高40倍，屈服點(diǎn)模量可提高1O倍左右，伸長(zhǎng)率、蠕變性能也能得到十分顯著的改善。2在密封膠和膠粘劑中的應(yīng)用：可用作增稠劑和觸變劑，可以增加粘結(jié)強(qiáng)度，保證自由流動(dòng)，具有防止結(jié)塊及在固化期間的流掛、塌散、凹陷，保持透明度，補(bǔ)強(qiáng)，抗剪切等作用。1.緒論3在塑料中的應(yīng)用：可提高塑料制品的致密性、光潔度和耐磨性能。若通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻娓男?，則可以達(dá)到對(duì)塑料同時(shí)增強(qiáng)增韌的目的。將氣相法白炭黑添加到聚乙烯中，通過(guò)特殊的方法，可使二氧化硅在基體中分散均勻，制得高耐磨。4在觸變性聚酯和膠衣樹(shù)脂中的應(yīng)用：使制品厚度更加均勻、收縮小，更加符合設(shè)計(jì)的要求；5在原子灰中的應(yīng)用：具有很好的防沉效果和極佳的觸變性。6在涂料中的應(yīng)用：提供防結(jié)塊、防流掛、乳化性、消光性、懸浮、增稠和觸變等功能。1.3納米材料表面改性1.3.1納米材料的物理改性所謂物理改性是指通過(guò)范德華力、氫鍵力等分子間作用力將無(wú)機(jī)或有機(jī)改性劑吸附在納米粒子表面,在表面形成包覆層,從而降低表面張力,減少納米粒子間的團(tuán)聚,達(dá)到均勻穩(wěn)定分散的目的。一般采用表面活性劑對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子表面的修飾就是屬于這一類(lèi)方法。在表面活性劑分子中含有兩類(lèi)性質(zhì)截然不同的官能團(tuán),一是極性集團(tuán),具有親水性,另一個(gè)是非極性集團(tuán),具有親油性。無(wú)機(jī)納米粒子在水溶液中分散,表面活性劑的非極性的親油基吸附到粒子表面,而極性的親水集團(tuán)與水相溶,這就達(dá)到了無(wú)機(jī)納米粒子在水中分散的目的。通常使用各種表面活性劑或聚合物型分散劑來(lái)提高納米粒子在各種液體介質(zhì)中的分散性。另一種納米粒子的物理表面改性方法,叫表面沉積法,是在納米粒子的表面沉積一層與表面無(wú)化學(xué)結(jié)合的異質(zhì)包覆層。1.3.2納米材料的化學(xué)改性通過(guò)納米粒子表面與處理劑之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附,改變納米粒子表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài),達(dá)到表面改性的目的,就稱(chēng)之為納米粒子的表面化學(xué)改性。納米粒子比表面積大,表面鍵態(tài),電子態(tài)不同于粒子內(nèi)部,配位不全導(dǎo)致掛鍵大量存在,這就為用化學(xué)反應(yīng)方法對(duì)納米粒子表面進(jìn)行改性提供了有利的條件。表面化學(xué)改性法在納米粒子表面改性中占有極其重要的地位,是目前最常用的表面改性方法。（1）偶聯(lián)劑法當(dāng)無(wú)機(jī)納米粒子與有機(jī)物進(jìn)行復(fù)合時(shí),納米粒子的表面改性十分重要。一般情況下,無(wú)機(jī)納米粒子的表面能較高,其與表面能較低的有機(jī)體親和性差,1.緒論兩者在相互混合時(shí)不能混溶,導(dǎo)致界面出現(xiàn)空隙。這時(shí),可采用偶聯(lián)技術(shù)改善其相容性。偶聯(lián)改性是納米粒子表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng),兩組分之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外,還有離子鍵或共價(jià)鍵的結(jié)合。納米粒子表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后可與有機(jī)物產(chǎn)生很好的相容性。一般偶聯(lián)劑分子必須具備兩種基團(tuán):一種與無(wú)機(jī)物納米粒子表面或制備納米粒子的前驅(qū)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng);另一種(有機(jī)官能團(tuán))與有機(jī)物基體具有反應(yīng)性或相容性,如二(二辛基焦磷酸酯)氧乙酸酯鈦酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷等。由于偶聯(lián)劑改性操作較容易,偶聯(lián)劑選擇較多,故該方法在納米復(fù)合材料中應(yīng)用較多。常用的偶聯(lián)劑有如下幾種:（2）酯化反應(yīng)法金屬氧化物與醇的反應(yīng)稱(chēng)為酯化反應(yīng),利用酯化反應(yīng)對(duì)納米粒子表面改性最重要的是使原來(lái)親水疏油的表面變?yōu)橛H油疏水的表面,這種表面功能的改性在實(shí)際應(yīng)用中十分重要。徐存英等用硬脂酸對(duì)納米TiO2進(jìn)行表面改性,發(fā)現(xiàn)硬脂酸中的羧基與納米TiO2表面的羥基發(fā)生類(lèi)似于酸和醇的酯化反應(yīng),在其表面形成單分子膜,使納米TiO2表面由極性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菢O性。杜振霞等用有機(jī)酸處理納米CaCO3,得到在有機(jī)溶劑中分散良好的親油性CaCO3。（3）表面接枝改性法此方法通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將高分子聚合物鏈接到無(wú)機(jī)納米粒子的表面,可充分發(fā)揮有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)納米粒子各自的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化,制備出具有新功能的納米微粒。表面接枝改性法可分為3種類(lèi)型:a.聚合與接枝同步進(jìn)行b.顆粒表面聚合生長(zhǎng)接枝c.偶聯(lián)接枝納米粒子經(jīng)表面接枝改性后,很大程度提高了它們?cè)谟袡C(jī)溶劑和高分子中的分散性,這就使人們有可能根據(jù)需要制備納米粒子含量大、分布均勻的納米高分子材料。1.4涂料1.4.1防腐涂料1.緒論防腐涂料，一般分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下，對(duì)金屬等起到防腐蝕的作用，保護(hù)有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對(duì)常規(guī)防腐涂料而言，能在相對(duì)苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用，并具有能達(dá)到比常規(guī)防腐涂料更長(zhǎng)保護(hù)期的一類(lèi)防腐涂料。防腐涂料已成為涂料領(lǐng)域的重要的生力軍，防腐涂料發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，發(fā)展前景可觀。但傳統(tǒng)產(chǎn)品逐漸改進(jìn)完善，新的產(chǎn)品不斷研發(fā)問(wèn)世，要適應(yīng)防腐市場(chǎng)和環(huán)保法規(guī)發(fā)展中新的標(biāo)準(zhǔn)和要求，尚需積極進(jìn)取，持續(xù)創(chuàng)新。

根據(jù)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家人士分析：現(xiàn)今防腐涂料價(jià)格明顯呈上升趁勢(shì)，這和對(duì)船舶涂料，海洋開(kāi)發(fā)有關(guān)。近幾年國(guó)家一直在對(duì)地球十分之七的海洋加大投資力度，其中防腐涂料就是這一塊中的一個(gè)突出點(diǎn)。

2007年以來(lái)，防腐涂料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，物品國(guó)防腐蝕涂料市場(chǎng)出現(xiàn)了喜人的局面，其生產(chǎn)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大。

根據(jù)《中國(guó)防腐涂料行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告前瞻》顯示，早在2010年，我國(guó)防腐涂料應(yīng)用量就已超過(guò)300萬(wàn)噸，成為世界上防腐涂料產(chǎn)量和使用量第一的國(guó)家。2007-2011年，我國(guó)防腐涂料工業(yè)總產(chǎn)值持續(xù)上升，2011年我國(guó)防腐涂料工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到659.17億元。

加大對(duì)海洋石油投資力度。海洋采油平臺(tái)是固定和半固定在海洋中的大型鋼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期受到海洋環(huán)境的嚴(yán)重腐蝕。由于平臺(tái)遠(yuǎn)離大陸維修困難，所以要求防腐涂料對(duì)平臺(tái)的保護(hù)壽命至少在15年以上，因此要采用重防腐涂料和耐久性高的長(zhǎng)效防腐涂層配套體系。通常，平臺(tái)的海平面以下部分主要采用犧牲陽(yáng)極或外加電流電化學(xué)保護(hù)，其余則采用高性能防腐蝕涂料涂層進(jìn)行保護(hù)。

有權(quán)威表示防腐涂料的科研早以啟動(dòng)。人類(lèi)對(duì)于海洋的研究一直不斷，而在海洋中的資源，海洋的探索也在慢慢突進(jìn)，在海洋中進(jìn)展離不開(kāi)表面涂層。中國(guó)對(duì)防腐涂料還有一段很長(zhǎng)的路要走！1.4.2汽車(chē)涂料汽車(chē)涂料，其有賦予汽車(chē)色彩以及對(duì)整車(chē)身系統(tǒng)保護(hù)的功能，比如底漆防止車(chē)體的銹蝕，中涂起到抗石擊的作用，而面漆起到裝飾保護(hù)作用等。在面漆方面，汽車(chē)剛剛問(wèn)世的那段時(shí)間里，汽車(chē)的顏色僅有白色和黑色。然而在顏色更新速度更快的現(xiàn)在，有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每年約有將近1500種新的顏色產(chǎn)生并被用于汽車(chē)面漆中。而近10年的時(shí)間里，汽車(chē)面漆顏色庫(kù)里大約保存了將近十萬(wàn)種各色的顏色。以這樣的形式，我們可以把汽車(chē)面漆歸于顏色科學(xué)的范疇。1.緒論汽車(chē)面漆與其他領(lǐng)域的面漆不大一樣，主要有清漆和色漆，而在色漆領(lǐng)域中又可細(xì)分為含有普通的賦色顏料的實(shí)色漆、實(shí)色為底色的面漆和含效應(yīng)顏料的金屬閃光漆等。眾所周知，汽車(chē)的色漆主要由成膜物質(zhì)（交聯(lián)型樹(shù)脂或非交聯(lián)型樹(shù)脂）、顏填料、溶劑以及助劑所構(gòu)成。汽車(chē)面漆的生產(chǎn)，按其加工工藝的不同，可以分為傳統(tǒng)的主色漿法和近些年發(fā)展起來(lái)的單色漿法。所謂的單色漿法就是預(yù)先將各種顏料分別分散在成膜樹(shù)脂中制成有色漿料，然后再按照配方，將主成膜樹(shù)脂、各種顏色的色漿、各種作用的助劑以及不同沸點(diǎn)的溶劑等加以混合均勻，調(diào)配成各式各樣的色漆。而所謂的傳統(tǒng)的色漆生產(chǎn)工藝稱(chēng)為混合色漿法。這種工藝的配制方法是將按配方中所需要的所有顏料粉體，一并全數(shù)加人到研磨漆料中，再進(jìn)行分散、研磨工作，等到研磨細(xì)度合格后再補(bǔ)加主體成膜樹(shù)脂、各種作用的助劑、不同作用的溶劑等調(diào)配成漆。最后一步就是根據(jù)肉眼或測(cè)色儀器的判斷幫助，添加各色的單色漿以對(duì)其顏色進(jìn)行微調(diào)，配制成目標(biāo)色漆2.3.1潤(rùn)濕分散原理及分散劑的種類(lèi)涂料與油墨制造過(guò)程中的顏料分散劑是指在機(jī)械力的作用下，顏料的二次團(tuán)粒經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、分散在展色劑中，得到一個(gè)穩(wěn)定的顏料分散懸浮體。懸浮體的穩(wěn)定性與顏料、樹(shù)脂、溶劑三者的性質(zhì)及其相互作用有關(guān)。要想制得個(gè)良好的顏料分散體，有時(shí)須要借助于潤(rùn)濕分散劑的幫助顏料的潤(rùn)濕、分散和穩(wěn)定這三個(gè)過(guò)程是緊密相連、不可分離的。潤(rùn)濕是一個(gè)顏料表面置換的過(guò)程;分散是顏料的聚集體在外力作用下分離的過(guò)程;穩(wěn)定是顏料經(jīng)分散后不再發(fā)生絮凝(返粗)的過(guò)程潤(rùn)濕劑和分散劑都是界面活性劑，潤(rùn)濕劑能降低液/固之間的界面張力，增強(qiáng)顏料表面的親液性，提高機(jī)械研磨效率，分散劑吸附在顏料的表面上構(gòu)成電荷作用或空間位阻效應(yīng)，使分散體處于穩(wěn)定狀態(tài)潤(rùn)濕和分散，盡管這兩個(gè)詞就詞義而言是不完全相同的，但其作用達(dá)到的結(jié)果卻是極其相似的，往往很難區(qū)分，尤其是高分子分散劑，同時(shí)兼具潤(rùn)濕和分散作用，因此，人們常稱(chēng)其為潤(rùn)濕分散劑。1.緒論潤(rùn)濕分散劑按分子量的差異可分成低分子量的傳統(tǒng)型的表面活性劑和高分子量的新型的具有表面活性的聚合物。低分子量的潤(rùn)濕分散劑是指分子量為數(shù)百(800-1000)的低分子化合物口高分子量的潤(rùn)濕分散劑是指分子量在數(shù)千至幾萬(wàn)的具有表面活性的高分子化合物按其應(yīng)用領(lǐng)域，又被劃分為水性潤(rùn)濕分散劑和油性潤(rùn)濕分散劑。還有既可在水性領(lǐng)域也可在油性領(lǐng)域中應(yīng)用的水油兩性潤(rùn)濕分散劑(1)低分子量潤(rùn)濕分散劑這類(lèi)潤(rùn)濕分散劑屬于傳統(tǒng)型的表面活性劑，分子具有兩親結(jié)構(gòu)，其活性是由非對(duì)稱(chēng)的分子結(jié)構(gòu)決定的。①陰離子型，其親水基是陰離了，帶負(fù)電。例如油酸鈉。主要親水基有魏酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基等口②陽(yáng)離子型，其親水基是陽(yáng)離子，帶正電口例如油酸鐵。主要是鐵鹽、季餒鹽③非離子型，不電離、不帶電。主要有聚乙二醇型和多元醇型兩大類(lèi)。例如脂肪族聚酚C,zHaaCOCOCHxCHz>..0H多用于水性體系。④兩性潤(rùn)濕分散劑，分散劑同時(shí)具有兩種離子性質(zhì)。例如卵確脂⑤電中性是指化合物中陰離子和陽(yáng)離子都有大小相同的有機(jī)基團(tuán)，整個(gè)分子呈電中性，但卻有極性。這種助劑在涂料中應(yīng)用相當(dāng)廣泛.幾乎侮個(gè)涂料助劑生產(chǎn)廠家都有幾個(gè)電中性的產(chǎn)品。例如}-cr工s--<CIIe)-CHz一NHa}COOCCHe-(CHe),.CHs〕。按應(yīng)用效果，可將這類(lèi)分散劑劃分成解絮凝型和控制絮凝型兩大類(lèi)解絮凝的潤(rùn)濕分散劑多數(shù)只有一個(gè)極性吸附基，能夠牢固地吸附在顏料表面上口另一端伸展在分散介質(zhì)中起穩(wěn)定作用。這類(lèi)分散劑多推薦用在面漆中，可降低涂料的貓度，改善涂料的流動(dòng)性，提高涂膜光澤等。1.緒論控制絮凝的潤(rùn)濕分散劑，是通過(guò)分散劑的架橋作用，把數(shù)個(gè)分散的顏料粒子聯(lián)接接在一起。一般是通過(guò)以下幾種方式連接的.a．以游離的分散劑為橋，通過(guò)極性分散劑與吸附在顏料較子上的分散劑的極性基相連接構(gòu)成單元賀凝體b．分散劑形成雙重層，第二層分散劑通過(guò)極性基相連接構(gòu)成單元絮凝體口c．通過(guò)吸附在顫料粒子上的分散劑的極性基直接連接在一起構(gòu)成絮凝休。連接形成如圖所示.這種絮凝是分散劑通過(guò)氫鍵力或范德華力把顏料粒子連接起來(lái)的。結(jié)合力比較弱，在高剪切速率下會(huì)受到破壞，結(jié)構(gòu)鉆性降低當(dāng)剪切停止時(shí)，鉆性會(huì)恢復(fù)。正是這種微弱的觸變性賦予了涂料許多良好的性能。能起到防沉、防浮色發(fā)花和防流掛的作用，彌補(bǔ)了因分子量低、空間位阻效應(yīng)不足的塊陷低分子量潤(rùn)濕分散劑對(duì)無(wú)機(jī)顏料有很強(qiáng)的親和力。因?yàn)闊o(wú)機(jī)顏料通常是金屬氧化物或含有金屬陽(yáng)離子及氧陰離子的化合物，表面具有酸性、堿性或兩性兼具的活性中心，它們與陰離子、陽(yáng)離子表面活性具有很強(qiáng)的化學(xué)吸附作用，能夠形成表面鹽，牢固地錨定在無(wú)機(jī)顏料的表面上。這種酸、堿基的相互作用對(duì)于有機(jī)顏料是不可能的。因?yàn)橛袡C(jī)顏料的分子是由C,H,O,N等元素組成的。這些原子不能被電荷化，所以有機(jī)顏料表面沒(méi)有像無(wú)機(jī)顏料那樣的活性中心。因此，傳統(tǒng)型的潤(rùn)濕分散劑不能穩(wěn)定有機(jī)顏料分散體，而多數(shù)被推薦用于無(wú)機(jī)顏料的分散。對(duì)于有機(jī)顏料需要使用高分子量潤(rùn)艱分散劑。1.緒論(2)高分子量潤(rùn)濕分散劑傳統(tǒng)型的低分子量的潤(rùn)濕分散劑有確定的分子結(jié)構(gòu)和分子量。但高分子量分散劑卻與其不同，分子結(jié)構(gòu)和分子量都不固定。它是不同分子結(jié)構(gòu)和不同分子量的分子集合分子量大的在5000-30000之間，有的可能比這還高些。多數(shù)是嵌段共聚的聚氨酷和長(zhǎng)鏈線型的聚丙烯酸醋化合物。它具有與顏料表面親和的錨定基和構(gòu)成空間位阻的伸展鏈。錨定基必須能夠牢固地吸附在顏料表面上，伸展鏈又必須能與樹(shù)脂溶液相容很顯然均聚物滿足不了這兩個(gè)常常是相互矛盾的要求，所以必須是某種形式的官能化聚合物或共聚物高分子量分散劑的伸展鏈多數(shù)是聚醋構(gòu)成的，它能在多種溶劑中有效較高分子量的聚醋在芳香烴類(lèi)溶劑中可溶。而較低分子量的聚醋在酮、醋類(lèi)溶劑及二甲苯/丁醉棍合之類(lèi)溶劑中有很好的溶解性。所以聚醋化合物會(huì)在諸多溶劑中提供良好的空間位阻效應(yīng)制成一種與某種溶劑相容的聚合物穩(wěn)定化鏈，并不是設(shè)計(jì)高分子量分散劑的最終結(jié)果。而是要設(shè)計(jì)出既能與溶劑相容又能與溶劑揮發(fā)后的樹(shù)脂相容，而又不影響涂料各項(xiàng)性能指標(biāo)的穩(wěn)定化伸展鏈才是最重要的口所以在選擇使用高分子量潤(rùn)濕分散劑時(shí)除要注意其與樹(shù)脂溶液的相容性，同時(shí)還要側(cè)試加人分散劑后干涂膜的光澤與基材的附著力、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)口高分子量分散劉的錨定基是吸附在顏料粒子表面上的基團(tuán)口是根據(jù)顏料表面的特殊性和吸附機(jī)理而設(shè)計(jì)的。對(duì)于具有酸、堿性吸附中心的顏料可以采用胺類(lèi)、按、季鐵基團(tuán);翔基、磺酸基、磷酸基及其他鹽類(lèi)，酸式磷酸鹽、磷酸醋等均可為錨定基通過(guò)酸/堿或離子對(duì)吸附在顏料粒子表面上。對(duì)于具有氫鍵給予體和接受體的顏料表面可采用多胺和多醉為錨定摹。對(duì)于依靠極性吸附和范德華力吸附的顏料可采用聚氨醋類(lèi)化合物為錨定基。對(duì)于像酞著藍(lán),=u}嘴紫類(lèi)有機(jī)頗料可采用它們自身的衍生物為錨定基了解高分子量分散劑的結(jié)構(gòu)對(duì)選擇使用是至關(guān)重要的。要獲得良好的涂料、油墨分散體，一定要選擇適宜的潤(rùn)濕分散劑2.3.2分散劑的選擇1.緒論2.3.3分散劑用量的選擇丙烯酸樹(shù)脂，英文名：poly(1-carboxyethylene)或Poly(acrylicacid)。是由丙烯酸酯類(lèi)和甲基丙烯酸酯類(lèi)及其它烯屬單體共聚制成的樹(shù)脂，通過(guò)選用不同的樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、不同的配方、生產(chǎn)工藝及溶劑組成，可合成不同類(lèi)型、不同性能和不同應(yīng)用場(chǎng)合的丙烯酸樹(shù)脂，丙烯酸樹(shù)脂根據(jù)結(jié)構(gòu)和成膜機(jī)理的差異又可分為熱塑性丙烯酸樹(shù)脂和熱固性丙烯酸樹(shù)脂。熱固性丙烯酸樹(shù)脂是丙烯酸系單體（丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯等）為基本成分，經(jīng)交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不溶不熔丙烯酸系聚合物。除具有丙烯酸樹(shù)脂的一般性能以外，耐熱性、耐水性、耐溶劑性，耐磨耐劃性更優(yōu)良。有本體澆鑄造材料、溶液型、乳液型、水基型多種形態(tài)。本體澆鑄材料由甲基丙烯酸酯與多官能丙烯酸系單體或其他多官能烯類(lèi)單體共聚制漿，經(jīng)鑄型聚合制得。主要用作飛機(jī)艙蓋、風(fēng)擋。溶液型、半乳型、水基型熱固性丙烯酸樹(shù)脂，需加熱烘烤交聯(lián)固化成膜，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。交聯(lián)方式分為兩類(lèi)：（1）反應(yīng)交聯(lián)型，聚合物中的官能團(tuán)沒(méi)有交聯(lián)反應(yīng)能力，必須外加至少有2個(gè)官能團(tuán)的交聯(lián)組分（如三聚氰胺樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、脲樹(shù)脂和金屬氧化物等）經(jīng)反應(yīng)而交聯(lián)固化，交聯(lián)組分加入后不能久貯，應(yīng)及時(shí)使用；（2）自交聯(lián)型，聚合物鏈上本身含有兩種以上有反應(yīng)能力的官能團(tuán)（羥基、羧基、酰胺基、羥甲基等），加熱到某一溫度（或同時(shí)添加催化劑），官能團(tuán)間相互反應(yīng)，完成交聯(lián)。這類(lèi)熱固性丙烯酸樹(shù)脂主要用作織物、皮革、紙張?zhí)幚韯?、工業(yè)用漆及建筑涂料熱塑性丙烯酸樹(shù)脂由丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物（如酯類(lèi)、腈類(lèi)、酰胺類(lèi)）聚合制成的一類(lèi)熱塑性樹(shù)脂?？煞磸?fù)受熱軟化和冷卻凝固。一般為線型高分子化合物，可以是均聚物，也可以是共聚物，具有較好的物理機(jī)械性能，耐候性、耐化學(xué)品性及耐水性?xún)?yōu)異，保光保色性高。涂料工業(yè)用的熱熱性丙烯酸樹(shù)脂分子量一般為75000～120000，常用硝酸纖維素、乙酸丁酸纖維素和過(guò)氯乙烯樹(shù)脂等與其拼用，以改進(jìn)涂膜性能。1.緒論熱塑性丙烯酸樹(shù)脂是溶劑型丙烯酸樹(shù)脂的一種，可以熔融、在適當(dāng)溶劑中溶解，由其配制的涂料靠溶劑揮發(fā)后大分子的聚集成膜，成膜時(shí)沒(méi)有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，屬非反應(yīng)型涂料。為了實(shí)現(xiàn)較好的物化性能，應(yīng)將樹(shù)脂的分子量做大，但是為了保證固體分不至于太低，分子量又不能過(guò)大，一般在幾萬(wàn)時(shí)，物化性能和施工性能比較平衡。以上兩種丙烯酸樹(shù)脂都是汽車(chē)涂料重要的成膜物質(zhì)。聚氨酯涂料是目前較常見(jiàn)的一類(lèi)涂料，可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預(yù)聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羥基樹(shù)脂兩部分組成，通常稱(chēng)為固化劑組分和主劑組分。這一類(lèi)涂料的品種很多，應(yīng)用范圍也很廣，根據(jù)含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機(jī)械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發(fā)展前途的一類(lèi)涂料品種。主要應(yīng)用方向有木器涂料、汽車(chē)修補(bǔ)涂料、防腐涂料、地坪漆、電子涂料、特種涂料、聚氨酯防水涂料等。缺點(diǎn)是施工工序復(fù)雜，對(duì)施工環(huán)境要求很高，漆膜容易產(chǎn)生弊病。單組分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料等品種。應(yīng)用面不如雙組分涂料廣，主要用于地板涂料、防腐涂料、預(yù)卷材涂料等，其總體性能不如雙組分涂料全面。雙組分聚氨酯涂料具有成膜溫度低、附著力強(qiáng)、耐磨性好、硬度大以及耐化學(xué)品、耐候性好等優(yōu)越性能，廣泛作為工業(yè)防護(hù)、木器家具和汽車(chē)涂料。水性雙組分聚氨酯涂料將雙組分溶劑型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相結(jié)合，成為涂料工業(yè)的研究熱點(diǎn)。水性雙組分聚氨酯涂料是由含－OH基的水性多元醇和含－NCO基的低黏度多異氰酸酯固化劑組成，其涂膜性能主要由羥基樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)決定。1.5立題意義與主要研究?jī)?nèi)容在現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的今天，各種新型材料的產(chǎn)生不斷產(chǎn)生，各種工藝條件也在不斷地也在不斷地更新。但新的問(wèn)題也同樣產(chǎn)生，不如新的原材料的使用以1.緒論及他真正的作用就是一個(gè)新的研究方向。作為一個(gè)涂料的從業(yè)者，有幸能應(yīng)用自己的所學(xué)在新的納米材料應(yīng)用領(lǐng)域做出自己的貢獻(xiàn)。納米材料一直是近些年熱門(mén)的材料話題，各種新生產(chǎn)品不斷誕生，納米材料有著巨大的比表面積，1.緒論第二章納米SiO2改性及在防腐涂料中的應(yīng)用2.1引言已知，硅烷偶聯(lián)劑的水解速度取于硅能團(tuán)Si-X，而與有機(jī)聚合物的反應(yīng)活性則取于碳官能團(tuán)C-Y。因此，對(duì)于不同基材或處理對(duì)象，選擇適用的硅烷偶聯(lián)劑至關(guān)重要。選擇的方法主要通過(guò)試驗(yàn)預(yù)選，并應(yīng)在既有經(jīng)驗(yàn)或規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行。例如，在一般情況下，不飽和聚酷多選用CHZ=CMeC00,Vi及CHZ-CHOCH20一的硅烷偶聯(lián)劑;環(huán)氧樹(shù)脂多選用含CH2-CHCH20及HZN一硅烷偶聯(lián)劑;酚醛樹(shù)脂多選用含HZN一及HZNCONH一硅烷偶聯(lián)劑;聚烯烴多選用乙烯基硅烷;使用硫黃硫化的橡膠則多選用烴基硅烷等。由于種材料問(wèn)的x接可度受到一系列因素的影響，諸如潤(rùn)濕、表面能、界面層及極性吸附、酸堿的作用、互穿網(wǎng)絡(luò)及共價(jià)鍵反應(yīng)等。因而，光靠試驗(yàn)預(yù)選有時(shí)還不夠精確，還需綜合考慮材料的組成及其對(duì)硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感度等。為了提高水解穩(wěn)定性及降低改性成本，硅烷偶聯(lián)劑中可摻入三烴基硅烷使用;對(duì)于難x材料，還可將硅烷偶聯(lián)劑交聯(lián)的聚合物共用。硅烷偶聯(lián)劑用作增x劑時(shí)，主要是通過(guò)與聚合物生成化學(xué)鍵、氫鍵;潤(rùn)濕及表面能效應(yīng);改善聚合物結(jié)晶性、酸堿反應(yīng)以及互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的生成等而實(shí)現(xiàn)的。增x主要圍繞3種體系:即(1}無(wú)機(jī)材料對(duì)有機(jī)材料;}2}無(wú)機(jī)材料對(duì)無(wú)機(jī)材料;<3)有機(jī)材料對(duì)有機(jī)材料。對(duì)于第一種x接，通常要求將無(wú)機(jī)材料x(chóng)接到聚合物上，故需優(yōu)先考慮硅烷偶聯(lián)劑中Y與聚合物所含官能團(tuán)的反應(yīng)活性;后兩種屬于同類(lèi)型材料問(wèn)的x接，故硅烷偶聯(lián)劑白身的反親水型聚合物以及無(wú)機(jī)材料要求增x時(shí)所選用的硅烷偶聯(lián)劑。如同前述，硅烷偶聯(lián)劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一是處理有機(jī)聚合物使用的無(wú)機(jī)填料。后者經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理，即可將其親水性表面轉(zhuǎn)變成親有機(jī)表面，既可避免體系中粒了集結(jié)及聚合物急劇稠化，還可提高有機(jī)聚合物對(duì)補(bǔ)強(qiáng)填料的潤(rùn)濕性，通過(guò)碳官能硅烷還可使補(bǔ)強(qiáng)填料與聚合物實(shí)現(xiàn)牢固鍵合。但是，硅烷偶聯(lián)劑的使用效果，還與硅烷偶聯(lián)劑的種類(lèi)及用量、基材的特征、樹(shù)脂或聚合物的性質(zhì)以及應(yīng)用的場(chǎng)合、方法及條件等有關(guān)。本節(jié)側(cè)重介紹硅烷偶聯(lián)劑的兩種使用方法，即表面處理法及整體摻混法。前法是用硅烷偶聯(lián)劑稀溶液處理基體表面;后法是將硅烷偶聯(lián)劑原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特別適用于需要攪拌混合的物料體系。1.緒論1、硅烷偶聯(lián)劑用量計(jì)算被處理物(基體)單位比表面積所占的反應(yīng)活性點(diǎn)數(shù)目以及硅烷偶聯(lián)劑覆蓋表面的厚度是決定基體表面硅基化所需偶聯(lián)劑用量的關(guān)鍵因素。為獲得單分了層覆蓋，需先測(cè)定基體的Si-OH含量。已知，多數(shù)硅質(zhì)基體的Si-OH含是來(lái)4-12個(gè)/um}，因而均勻分布時(shí)，lmol硅烷偶聯(lián)劑可覆蓋約7500m2的基體。具有多個(gè)可水解基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，由于白身縮合反應(yīng)，多少要影響計(jì)算的準(zhǔn)確性。若使用Y3SiX處理基體，則可得到與計(jì)算值一致的單分了層覆蓋。但因Y3SiX價(jià)昂，且覆蓋耐水解性差，故無(wú)實(shí)用價(jià)值。此外，基體表面的Si-OH數(shù)，也隨加熱條件而變化。例如，常態(tài)下Si-OH數(shù)為5.3個(gè)/um’硅質(zhì)基體，經(jīng)在4000C或8000C下加熱處理后，則Si-OH值可相應(yīng)降為2.6個(gè)/um’或<1個(gè)/um}。反之，使用濕熱鹽酸處理基體，則可得到高Si-OH含量;使用堿性洗滌劑處理基體表面，則可形成硅醇陰離了。硅烷偶聯(lián)劑的可潤(rùn)濕面積(WS)，是指1g硅烷偶聯(lián)劑的溶液所能覆蓋基體的面積(m}/g}。若將其與含硅基體的表面積值Cm}/g)關(guān)連，即可計(jì)算出單分了層覆蓋所需的硅烷偶聯(lián)劑用量。以處理填料為例，填料表面形成單分了層覆蓋所需的硅烷偶聯(lián)劑w(g)與填料的表面積SCm}/g)及其質(zhì)量成正比，而與硅烷的可潤(rùn)濕面積WSCm}/g，可由表4-29查得)成反比。據(jù)此，得到硅烷偶聯(lián)劑用量的計(jì)算公式如下:2、表面處理法1.緒論此法系通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑將無(wú)機(jī)物與聚合物兩界面連結(jié)在一起，以獲得最佳的潤(rùn)濕值與分散性。表面處理法需將硅烷偶聯(lián)劑酸成稀溶液，以利與被處理表面進(jìn)行充分接觸。所用溶劑多為水、醇或水醇混合物，并以不含氟離了的水及價(jià)廉無(wú)毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外，由其他硅烷配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，并將pH值調(diào)至3.5-5.5。長(zhǎng)鏈烷基及苯基硅烷由于穩(wěn)定性較差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙酞氧基硅烷水解過(guò)程中，將伴隨嚴(yán)重的縮合反應(yīng)，也不適于制成水溶液或水醇溶液使用。對(duì)于水溶性較差的硅烷偶聯(lián)劑，可先加入0.1%-0.2(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的非離了型表面活性劑，而后再加水加工成水乳液使用。為了提高產(chǎn)品的水解穩(wěn)定性的經(jīng)濟(jì)效益，硅烷偶聯(lián)劑中還可摻入一定比例的非碳官能硅烷。處理難x材料時(shí)，可使用混合硅烷偶聯(lián)劑或配合使用碳官能硅氧烷。配好處理液后，可通過(guò)浸漬、噴霧或刷涂等方法處理。一般說(shuō)，塊狀材料、粒狀物料及玻璃纖維等多用浸漬法處理;粉末物料多采用噴霧法處理;基體表面需要整體涂層的，則采用刷涂法處理。下面介紹兒種具體的處理方法。(一)使用硅烷偶聯(lián)劑醇一水溶液處理法此法工藝簡(jiǎn)便，首先由95%的EtOH及5%的H20配成醇一水溶液，加入AcOH使pH為4.5-5.5。攪拌下加入硅嘗偶聯(lián)劑使?jié)舛冗_(dá)2%，水解Smin后，即生成含Si-OH的水解物。當(dāng)用其處理玻璃板時(shí)，可在稍許攪動(dòng)下浸入1-2min，取出并浸入EtOH中漂洗2次，晾干后，移入1100C的烘箱中烘干5-lOmin，或在室溫及相對(duì)濕度}60%條件下干燥24h，即可得產(chǎn)物。如果使用氨烴基硅烷偶聯(lián)劑，則不必加HOAc。但醇一水溶液處理法不適用于氯硅烷型偶聯(lián)劑，后者將在醇水溶液中發(fā)生聚合反應(yīng)。當(dāng)使用2%濃度的三官能度硅烷偶聯(lián)劑溶液處理時(shí)，得到的多為3-8分了厚的涂層。(二)使用硅烷偶聯(lián)劑水溶液處理工業(yè)上處理玻璃纖維大多采用此法。具體工藝是先將烷氧基硅烷偶聯(lián)劑溶于水中，將其配成0.5%-2.0%的溶液。對(duì)于溶解性較差的硅烷，可事先在水中加入0.1%非離了型表面活性劑配制成水乳液，再加入A1.緒論cOH將pH調(diào)至5.5。然后，采用噴霧或浸漬法處理玻璃纖維。取出后在110-1200C下固化20-30min，即得產(chǎn)品。由于硅烷偶聯(lián)劑水溶液的穩(wěn)定性相差很大，如簡(jiǎn)單的烷基烷氧基硅烷水溶液僅能穩(wěn)定數(shù)小時(shí)，而氨烴硅烷水溶液可穩(wěn)定兒周。由于長(zhǎng)鏈烷基及芳基硅烷水溶液僅能穩(wěn)定數(shù)小時(shí)，而氨烴硅水溶液可穩(wěn)定兒周。由于長(zhǎng)鏈烷基及世基硅烷的溶解度參數(shù)低，故不能使用此法。配制硅烷水溶液時(shí)，無(wú)需使用去離了水，但不能使用含所氟離了的水。(三)使用硅烷偶聯(lián)劑一有機(jī)溶劑配成的溶液處理使有硅烷偶聯(lián)劑溶液處理基體時(shí)，一般多選用噴霧法。處理前，需掌握硅烷用量及填料的含水量。將偶聯(lián)劑先配制成25%的醇溶液，而后將填料置入高速混合器內(nèi)，在攪拌下泵入呈細(xì)霧狀的硅烷偶聯(lián)劑溶液，硅烷偶聯(lián)劑的用量約為填料質(zhì)量的0.2%一1.5，處理20min即可結(jié)束，隨后用動(dòng)態(tài)干燥法干燥之。除醇外，還可使用酮、酉旨及烴類(lèi)作溶劑，并配制成1%-5(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的濃度。為使硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行水解或部分水解，溶劑中還需加入少量水，甚至還可加入少許HOAc作水解催化劑，而后將待處理物料在攪拌下加入溶液中處搏，再經(jīng)過(guò)濾，及在80-1200C下干燥固化數(shù)分鐘，即可得產(chǎn)品。采用噴霧法處理粉末填料，還可使用硅烷偶聯(lián)劑原液或其水解物溶液。當(dāng)處理金屬、玻璃及陶瓷時(shí)，宜使0.5%-2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))濃度的硅烷偶聯(lián)劑醇溶液，并采用浸漬、噴霧及刷涂等方法處理，根據(jù)基材的處形及性能，既可隨即干燥固化，也可在80-1800C下保持1-5min達(dá)到干燥固化。(四)使用硅烷偶聯(lián)劑水解物處理即先將硅烷通過(guò)控制水解制成水解物而用作表面處理劑。此法可獲得比純硅烷溶液更佳的處理效果。它無(wú)需進(jìn)一步水解，即可干燥固化。3、整體摻混法整體摻混法是在填料加入前，將硅烷偶聯(lián)劑原液混入樹(shù)脂或聚合物內(nèi)。因1.緒論而，要求樹(shù)脂或聚合物不得過(guò)早與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，以免降低其增x效果。此外，物料固化前，硅烷偶聯(lián)劑必須從聚合物遷移到填料表面，隨后完成水解縮合反應(yīng)。為此，可加入金屬梭酸酷作催化劑，以加速水解縮合反應(yīng)。此法對(duì)于宜使用硅烷偶劑表面處理的填料，或在成型前樹(shù)脂及填料需經(jīng)混勻攪拌處理的體系，尤為方便有效，還可克服填料表面處理法的某些缺點(diǎn)。有人使用各種樹(shù)脂對(duì)比了摻混法及表面處理法的優(yōu)缺點(diǎn)。認(rèn)為:在大多數(shù)情況下，摻混法效果亞于表面處理法。摻混法的作用過(guò)程是硅烷偶劑從樹(shù)脂遷移到纖維或填料表面，并過(guò)而與填料表面作用。因此，硅烷偶聯(lián)摻入樹(shù)脂后，須放置一段時(shí)問(wèn)，以完成遷移過(guò)程，而后再進(jìn)行固化，方能獲得較佳的效果。還從理論上推測(cè)，硅烷偶聯(lián)劑分了遷移到填料表面的理，僅相當(dāng)于填料表面生成單分了層的量，故硅烷偶聯(lián)劑用量?jī)H需樹(shù)脂質(zhì)量的0.5%-1.0%。還需指出，在復(fù)合材料配方中，當(dāng)使用與填料表面相容性好、且摩爾質(zhì)量較低的添加劑，則要特別注意投料順序，即先加入硅烷偶聯(lián)劑，而后加入添加劑，才能獲得較佳的結(jié)果。1.緒論2.2實(shí)驗(yàn)部分2.2.1主要試劑名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家納米SiO2粒徑自制1001-X-75殼牌1001殼牌分散劑EFKA4010BASF-Ciba防沉劑DeuRheo202P德謙881-B有機(jī)膨潤(rùn)土流平劑BYK-361BYK滑石粉工業(yè)云母粉工業(yè)鋅鉻黃工業(yè)磷酸鋅工業(yè)鈦白粉工業(yè)S-100工業(yè)丁醇工業(yè)1.緒論2.2.2分析表征儀器表5-2主要儀器及設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)生產(chǎn)廠家電子天平DSL6000常州梅特勒托利多平儀器有限公司多功能分散機(jī)SDF400德國(guó)西門(mén)子電控有限公司球磨機(jī)RK/PWL武漢洛克粉末制造有限公司鉛筆硬度計(jì)CT-291T3昆山市錦鴻科儀有限公司涂層測(cè)厚儀DKD-K-33101東莞市三軸儀器測(cè)量公司漆膜沖擊試驗(yàn)儀JX-AHB常州市偉業(yè)涂料機(jī)械廠漆膜附著力試驗(yàn)儀QFZ天津市精科材料試驗(yàn)廠電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9076A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司掃描電鏡JSM-6360LA日本電子熱重示差掃描量熱儀SDTQ600美國(guó)TA公司傅里葉紅外光譜儀PROTEGE460美國(guó)Nicolet公司2.2.3納米SiO2的表面改性將50克的干燥的納米SiO2和30ml的無(wú)水乙醇（分析級(jí)）置于干凈250ml燒杯中，用超聲波分散15-25min后倒入25Oml三口燒瓶中。然后將含有一定量預(yù)分散完成的硅烷偶聯(lián)劑的無(wú)水乙醇溶液倒入該燒瓶中，水浴加熱至一定溫度，回流反應(yīng)4小時(shí)，再用離心機(jī)離心分離，得到的固體產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌4次，以保證改性多余的硅烷偶聯(lián)劑清除干凈，最后將改性并清洗干凈的納米SiO2放入烘箱內(nèi)，升溫至100℃，干燥lO小時(shí)，得到改性納米Si02，用碾缽碾碎，最后用400目篩子過(guò)篩，得到最終的改性納米SiO2粉體。1.緒論2.2.4親油化度的測(cè)定親油化度值的數(shù)值大小可以用來(lái)作為評(píng)價(jià)納米SiO2粒子有機(jī)化改性效果的標(biāo)準(zhǔn)之一。將一定量經(jīng)面處理的納米SiO2置于50ml的水中，加入無(wú)水分析甲醇。記錄漂浮于水面上的粉體完全潤(rùn)濕時(shí)甲醇的加入量記作V(mL)，則有下列公式:親油化度=V/（50+V）*100%1.緒論2.2.5有機(jī)硅改性納米SiO2/環(huán)氧聚酰胺涂料的制備按下表的配方依次加入固定容器中，準(zhǔn)確稱(chēng)量，按相同體積及加入直徑為2-2.5毫米的玻璃珠，容器加蓋密封后用振蕩機(jī)振蕩3-4小時(shí)。到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，用細(xì)度板測(cè)試細(xì)度，要求為：細(xì)度小于35微米，如未能達(dá)到，繼續(xù)密封后振蕩，延時(shí)1小時(shí)，直至細(xì)度小于35微米。按表中的配方配制聚酰胺溶液，按配方加入原料，并用分散盤(pán)分散20-30分鐘，得到均一的聚酰胺溶液，與環(huán)氧漆需要按環(huán)氧漆/聚酰胺溶液=4/1的比例配制后使用，使用窗口為2小時(shí)。表原料原材料描述配方未添加添加2%添加4%添加6%納米SiO201020301001-X-75樹(shù)脂175.0175.0175.0175.0EFKA4010分散劑5.05.566.5DeuRheo202P防沉劑5.05.05.05.0881-B防沉劑1.5滑石粉填料26.726.726.726.7云母粉填料26.726.726.726.7鋅鉻黃填料19.019.019.019.0磷酸鋅填料28.428.428.428.4鈦白粉國(guó)產(chǎn)金紅石52.1S-100溶劑14.2二甲苯溶劑42.637.632.627.6丁醇溶劑42.637.632.627.61.緒論BYK361流平劑0.91001-X-75樹(shù)脂54.554.554.554.5二甲苯溶劑5.1表原料原材料描述配方NX-2015樹(shù)脂70.0DMP-30催化劑5.0二甲苯溶劑18.0丁醇溶劑7.01.緒論2.2.6試板的制作按下表步驟制作試板步驟工序內(nèi)容質(zhì)量要求及注意事項(xiàng)除灰使用氣管吹除灰塵及其它雜質(zhì)用干燥高壓空氣徹底清除底材表面灰塵、及雜質(zhì)，為下一步清潔工序做好充分的準(zhǔn)備。清潔清除內(nèi)外表面油污，脫模劑，蠟其它雜物。保持更換棉布以免重復(fù)污染試板，表面清潔干凈注意在溶劑尚未表干時(shí)用另一塊干凈棉布擦凈，用手或干凈棉布擦試檢驗(yàn)。打磨鋼板—P80，鍍鋅板鋼板打磨到位，不可漏磨，打磨材料表面的光澤去除，表面留有排列規(guī)則的砂紙痕，表面無(wú)銹跡，氧化層，用鋼絲刷刷凈縫雜物邊緣棱角打磨倒角，否則影響附著力。除油徹底清潔用除油劑徹底清潔表面，特別是邊角，死角，縫隙處。注意在清潔劑尚未表干時(shí)及用另一塊干凈棉布擦凈，否則防腐性降低調(diào)配底漆、固化劑、溶劑，充分混合攪拌均勻按比例配漆：調(diào)配前原漆應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆?，才可按配比加入固化劑和稀料，必須充分?jǐn)嚢杈鶆?，依?jù)環(huán)境溫度靈活選擇稀釋劑，噴涂在需要的試板上噴第一遍噴涂均勻，無(wú)漏噴，無(wú)流掛，濕膜不少于20-25微米閃干涂層與涂層之間溶劑揮發(fā)8-15分鐘保證漆膜的厚膜性，干燥時(shí)間取決噴房風(fēng)速，溫度、濕度。噴涂在需要的試板上噴第二遍噴涂均勻，無(wú)漏噴，無(wú)流掛，濕膜不少于20-25微米表面光滑，不粗糙。干燥烘烤70℃/60分鐘；85℃/45分鐘。自然環(huán)境中干燥7天1.緒論2.2.7性能測(cè)試2.4.22.5測(cè)試方法2.5.1紅外光譜(IR)用FTS3000型FT-IR光譜儀2.5.2熱重-差熱(TG-DTA)分析用ZRY綜合熱分析儀,溫度范圍25～800℃,試樣量5mg左右,升溫速度為10℃/min。2.5.3沖擊強(qiáng)度測(cè)試用CHARPRYXCJ-500型沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī),6mm×4mm的沖擊樣條,按GB-1043-79標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.5.4體積電阻率測(cè)試用ZC36型1017超高阻10-14A微電流測(cè)試儀。2.5.5掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)試用PHILIPSXL30型環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM),測(cè)試面為鍍金處理后的沖擊斷口。1.緒論2.3結(jié)果討論2.3.1硅烷偶聯(lián)劑用量對(duì)親油化度的影響硅烷偶聯(lián)劑用量(按在SiO2中的質(zhì)量百分比)對(duì)改性納米Si02親油化度的的影響如圖所示。由圖1可以看出，隨著硅烷偶聯(lián)劑劑用量的增加，納米Si02粒子親油化度先增大后減小，用量為6%時(shí)，親油化度最大，為15.2。因?yàn)殡S著硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，硅烷偶聯(lián)劑與Si02表面的羥基基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使得Si02表面羥基基團(tuán)減少，從而導(dǎo)致親油化度增加;硅烷偶聯(lián)劑用量過(guò)大，納米顆粒容易凝聚，羥基基團(tuán)取代減少，親油化度有明顯的下降，所以硅烷偶聯(lián)劑用量為6%為最佳使用量。2.3.2改性溫度對(duì)親油化度的影響1.緒論改性過(guò)程的溫度對(duì)改性產(chǎn)物親油化度的影響如圖所示。根據(jù)圖2列出的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：隨著反應(yīng)過(guò)程溫度的升高，改性產(chǎn)物的親油化度也隨著逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)溫度到達(dá)92℃時(shí)親油化度達(dá)到最高值，而后隨后反應(yīng)溫度的繼續(xù)升高，親油化度隨之下降。有圖表的數(shù)據(jù)得出，當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，因不能提供反應(yīng)進(jìn)行所必需的能量造成反應(yīng)不充分，親油化度低；而當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高，又會(huì)引起硅烷改性劑的分解，從而使親油化度降低。因此最佳的反應(yīng)溫度應(yīng)控制在90℃左右，親油化度能在20-21%。2.3.3改性納米SiO2紅外光譜分析圖B為改性納米SiO2紅外譜圖，而A為未改性納米Si02的紅外譜圖。由圖1不難看出：利用硅烷偶聯(lián)劑改性的Si02在1736cm-1位置出現(xiàn)了C=O雙鍵的振動(dòng)收縮峰，在2985cm-1位置出現(xiàn)—CH3（甲基）與C-H（亞甲基）的振動(dòng)伸縮峰，這兩點(diǎn)說(shuō)明了硅烷偶聯(lián)劑通過(guò)化學(xué)鍵鍵合到了納米SiO2顆粒表面。2.3.4透射電鏡分析1.緒論圖中B為改性納米SiO2，A為改性的納米SiO2透射電鏡的照片。從圖不難看出:未改性的納米SiO2的粒子呈圓球形，粒徑大約為105nm，有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象；而改性后的納米SiO2粒子在粒徑方面與未改性的納米SiO2的粒徑相差不大，但團(tuán)聚現(xiàn)象有較明顯的改善，這是因?yàn)镾iO2球形表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后，表面大量的羥基被有硅烷偶聯(lián)劑上的有機(jī)鏈段所取代，使粒子團(tuán)聚現(xiàn)象有所減輕，提高了納米SiO2顆粒的分散性。2.3.5硅烷改性SiO2/環(huán)氧聚酰胺涂膜的紅外分析由圖可見(jiàn)，納米SiO2在1100cm-1和467cm-1的附近有著明顯的特征峰Si-O-Si的出現(xiàn)，在3445cm-1處有著-OH特征峰，這表明納米SiO2表面存在較多的-OH基團(tuán)。將環(huán)氧和納米SiO2的紅外曲線對(duì)比，納米SiO2/環(huán)氧在1100cm-1位置(環(huán)狀Si-O-Si的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng))、1070至1090cm-1位置(線性Si-O-Si的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng))、800cm-1位置(Si-O-Si的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng))以及465cm-1位置(Si-O-Si的彎曲振動(dòng))的吸收峰較為強(qiáng)烈,并在1736cm-1和1676cm-1位置出現(xiàn)新的吸收峰,在3052,1300,1043,825cm-1這些位置的環(huán)氧特征吸收峰消失,表明環(huán)氧與納米SiO2形成了復(fù)合體。將線形Si-O-Si(1070～1090cm-1)與環(huán)狀Si-O-Si(1100～1110cm-1)的特征吸收峰對(duì)比來(lái)分析,加入納米SiO2可以在復(fù)合體中生成了連結(jié)點(diǎn)。1.緒論2.3.6體積電位阻的測(cè)試納米SiO2含量體積電阻率0%2.562%39.004%378.436%344.43添加納米SiO2明顯改變環(huán)氧樹(shù)脂成膜后的體積電阻率。當(dāng)納米SiO2/環(huán)氧小于4%時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂成膜后的體積電阻率隨納米SiO2添加量的增大有著明顯地提高,而當(dāng)納米SiO2添加量大于4%時(shí)又出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。因?yàn)榻橘|(zhì)的電導(dǎo)率大小是由載流子的數(shù)目、遷移速率和所代電荷決定的，而環(huán)氧成膜物的導(dǎo)電載流子主要來(lái)源是雜質(zhì)離子電導(dǎo)，但是以為納米粒子擁有較高的表面能,納米SiO2能與環(huán)氧樹(shù)脂基體進(jìn)行較好的復(fù)合,起到良好的連結(jié)作用,使成膜后的環(huán)氧基體的結(jié)構(gòu)更為緊密,限制了載流子的遷移；另一方面的原因是納米SiO2可吸附基體中的雜質(zhì)和殘余的水分子,從而降低基體材料的電導(dǎo)率。由于納米粒子體積的緣故，團(tuán)聚的趨勢(shì)較大,當(dāng)納米SiO2添加量增大到一定量時(shí)，在成膜后的環(huán)氧基體中起到連結(jié)作用的有效粒子減少,會(huì)導(dǎo)致材料電導(dǎo)率的升高。但是添加量過(guò)大，會(huì)將更多的雜質(zhì)引入,并破壞成膜后的環(huán)氧基體的致密性,形成的缺陷也會(huì)逐漸增多,從而引起電導(dǎo)率升高。1.緒論2.3.7電化學(xué)阻抗譜特征1.緒論圖2為未添加硅烷改性納米Si02的環(huán)氧防腐涂料在3.5%的NaCl溶液中的EIS的Bode圖。可見(jiàn)，涂層浸泡時(shí)間達(dá)到24小時(shí)后，頻率為10Hz處出現(xiàn)了第二個(gè)時(shí)間常數(shù)，并隨浸泡時(shí)間增加向左移動(dòng)。在整個(gè)1200小時(shí)浸泡期間內(nèi)，低頻阻抗模值保持在108SL·cm2左右.當(dāng)納米Si02的含量為2%時(shí)，阻抗譜的Bode圖如圖3所示，第二個(gè)時(shí)間常數(shù)的頻率明顯下左移動(dòng)，而且對(duì)應(yīng)的峰值更加明顯，表明腐蝕介質(zhì)已經(jīng)穿過(guò)涂層到達(dá)基材表面.而當(dāng)浸泡時(shí)間超過(guò)192小時(shí)后，第二個(gè)時(shí)間常數(shù)反而不明顯，可能是由于腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生和堆積，對(duì)腐蝕介質(zhì)的通路起到了閉塞作用.所以，我們從低頻的阻抗值可以看出，在192小時(shí)之后，低頻的阻抗值逐漸增加。納米Si02添加量位4%和6%的環(huán)氧涂層的阻抗譜Bode圖如圖4和圖5所示.當(dāng)納米Si02的含量為4%時(shí)，浸泡到24h時(shí)，低頻的總阻抗值下降到106SZ"c擴(kuò)左右，在頻率一相位角關(guān)系曲線上表現(xiàn)出不明顯的第二個(gè)時(shí)間常數(shù)的特征，其頻率在1-10Hz之間.浸泡24小時(shí)后，隨著浸泡時(shí)間的增加，低頻的阻抗值逐漸增加，但第二個(gè)時(shí)間常數(shù)更加不明顯，說(shuō)明腐蝕介質(zhì)雖然到達(dá)了基材的表面，但對(duì)涂層的進(jìn)一步破壞作用受到抑制，這可能是由于涂層中納米Si02的穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)造成的。與納米Si02的含量為2%時(shí)的涂層近似，在隨后的浸泡時(shí)間內(nèi)，涂層的低頻阻抗值提高，同樣的原因?yàn)樯倭康母g產(chǎn)物阻塞了介質(zhì)的通路，腐蝕受到抑制。對(duì)于納米Si02添加量為6%的涂層而言，涂層在整個(gè)浸泡過(guò)程中，阻抗譜只表現(xiàn)了一個(gè)時(shí)間常數(shù)的特征，而且具有穩(wěn)定和較高的低頻阻抗值，表現(xiàn)了對(duì)基材的最好的防護(hù)能力.用如圖6所示的等效電路分別對(duì)具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)(圖6(a))和兩個(gè)時(shí)間常數(shù)(圖6(b))的阻抗譜進(jìn)行擬合.添加不同百分比的納米Si02的環(huán)氧涂層擬合后的涂層R，在浸泡過(guò)程中大小順序?yàn)?4%添加量>6%添加量>2%添加量>未添加。表明，納米SiO21.緒論粉體的添加量越大，涂層在NaCl溶液的浸泡中防護(hù)能力越好，納米SiO2粉體添加量越大，對(duì)環(huán)氧涂層中在干燥過(guò)程中溶劑揮發(fā)所造成的缺陷的愈合能力越強(qiáng)，提供的腐蝕性介質(zhì)傳輸?shù)淖璧K的能力也同樣越強(qiáng)。而且納米SiO2在環(huán)氧體系中起到分散穩(wěn)定的作用同時(shí)還能提高整個(gè)涂膜的交聯(lián)作用，與涂層中的無(wú)機(jī)填料和有機(jī)基料更好的結(jié)合，使涂層的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，致密性更高，這一機(jī)理使得Si02的環(huán)氧涂層浸泡過(guò)程中有一個(gè)較高的RPO值。2.3.8納米Si02添加量對(duì)防腐性能的影響機(jī)理改性機(jī)理如上圖所示，改性納米SiO2表面的疏水基團(tuán)與環(huán)氧樹(shù)脂中的烷氧基發(fā)生縮合反應(yīng)，增加了樹(shù)脂中的化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，增強(qiáng)了涂層的致密性，填充了涂層中的微觀孔隙，并提高了涂層的疏水性。1.緒論隨著硅烷改性納米SiO2添加量的不斷增大，擴(kuò)散系數(shù)逐漸變小，這說(shuō)明了腐蝕介質(zhì)傳輸?shù)淖枇﹄S之變大，涂層致密性也隨之提高，然而改性納米SiO2需要一個(gè)合理的添加量，使得擴(kuò)散系數(shù)最小。當(dāng)添加量大于這個(gè)合理值時(shí)，納米粒子之間所存在的表面效應(yīng)使得納米顆粒團(tuán)聚成較大的顆粒，反而會(huì)使其與環(huán)氧基團(tuán)的反應(yīng)活性有下降的趨勢(shì)，造成得到的涂層的物理和化學(xué)交聯(lián)程度有所減少，涂膜的致密性和疏水性1.緒論等防護(hù)性能會(huì)有所下降。而另一種情況是，團(tuán)聚效應(yīng)會(huì)造成SiO2納米顆粒在最終的成膜物存在分散不均勻的部分，不但使原有的孔隙不能被得到填補(bǔ)，反而會(huì)造成新的涂膜缺陷，使得最終得到的涂層在腐蝕介質(zhì)的阻擋方面的能力會(huì)有下降。1.緒論2.3.9其他性能項(xiàng)目未添加SiO2添加2%SiO2添加2%SiO2添加2%SiO2細(xì)度/微米35353535粘度/秒60656877漆膜顏色及外觀平整光滑平整光滑平整光滑平整光滑擺桿硬度0.5鉛筆硬度（擦傷）HBFHF光澤（60o）90888780附著力/級(jí)1111柔韌性/mm1112耐沖擊性303030201.緒論第三章納米TiO2改性及在汽車(chē)涂料中的應(yīng)用3.1引言1.緒論3.2實(shí)驗(yàn)部分3.2.1主要試劑名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家FS3060樹(shù)脂EFKA4010潤(rùn)濕分散劑EFKA5065潤(rùn)濕分散劑DeuRheo202P防沉劑R706白顏料namiTiO2CAC溶劑Butac溶劑Xyl/Butac溶劑FS3060樹(shù)脂A870樹(shù)脂EFKA3777流平劑BYK306(20%)流平劑3.2.2分析表征儀器名稱(chēng)型號(hào)生產(chǎn)廠家指針式萬(wàn)用表MF47南京科華電子天平WT6001常州萬(wàn)傅天平儀器有限公司1.緒論多功能分散機(jī)SDF400上海法孚萊機(jī)電科技公司球磨機(jī)RK/PWL武漢洛克粉末制造有限公司鉛筆硬度計(jì)CT-291T3昆山市錦鴻科儀有限公司涂層測(cè)厚儀DKD-K-33101東莞市三軸儀器測(cè)量公司漆膜沖擊試驗(yàn)儀JX-AHB常州市偉業(yè)涂料機(jī)械廠漆膜附著力試驗(yàn)儀QFZ天津市精科材料試驗(yàn)廠電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9076A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司掃描電鏡JSM-6360LA日本電子熱重示差掃描量熱儀SDTQ600美國(guó)TA公司傅里葉紅外光譜儀PROTEGE460美國(guó)Nicolet公司3.2.3納米TiO2改性將10g納米TiO2(金紅石型)、以及一定量的正丁醇加入四口燒瓶中，用超聲共混30分鐘以上，然后在燒瓶中加入納米TiO2重量10%的硅烷偶聯(lián)劑，再加入少量去離子水，密封燒瓶口，在堿性條件下放入85-90℃的烘箱，并攪拌反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完成后用離心機(jī)分離，沉淀產(chǎn)物在85-90℃下干燥24小時(shí)以上。3.2.4有機(jī)硅改性納米TiO2/丙烯酸聚氨酯涂料的制備按下表的配方依次加入固定容器中，準(zhǔn)確稱(chēng)量，按相同體積及加入直徑為2-2.5毫米的玻璃珠，容器加蓋密封后用振蕩機(jī)振蕩3-4小時(shí)。到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，用細(xì)度板測(cè)試細(xì)度，要求為：細(xì)度小于10微米，如未能達(dá)到，繼續(xù)密封后振蕩，延時(shí)1小時(shí)，直至細(xì)度小于35微米。丙烯酸/聚氨酯溶液=4/1（聚氨酯溶液為N-75）的比例配制后使用，使用窗口為4小時(shí)。原料功能1234561.緒論FS3060樹(shù)脂20.020.020.020.020.020.0EFKA4010潤(rùn)濕分散劑0.70.70.70.70.70.7EFKA5065潤(rùn)濕分散劑DeuRheo202P防沉劑1.01.01.01.01.01.0R706白顏料33.032.031.030.029.028.0namiTiO2/12345CAC溶劑1.01.01.01.01.01.0Butac溶劑2.02.02.02.02.02.0Xyl/Butac溶劑3.03.03.03.03.03.0FS3060樹(shù)脂12.512.512.512.512.512.5A870樹(shù)脂24.124.124.124.124.124.1EFKA3777流平劑0.30.30.30.30.30.3BYK306(20%)流平劑1.01.01.01.01.01.0BYK331(10%)流平劑0.80.80.80.80.80.8T-12(1%)催化劑1.01.01.01.01.01.0Xylene溶劑0.50.50.50.50.50.51.緒論3.2.5試板的制作按下表步驟制作試板步