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纳米SiO2杂化环氧基氟代树脂涂层的制备与性能

时间:2017-07-31 16:50:25  来源:精细化工  作者:权利军,安秋凤,荆晶晶

    氟碳涂料具有极好的憎水憎油性,优良的耐腐蚀性、稳定性、耐候性、低磨擦性及不粘性等,越来越受到涂料界的关注。然而,国内可供选择的氟单体种类少、价格昂贵,影响了氟碳涂料的广泛应用。纳米SiO2粒子具有强的体积、量子隧道及小尺寸效应,利用渗透作用,能填补涂膜的微孔,增强涂层的致密性,从而显著提高其力学、韧性、抗渗透及防腐蚀性能等。研究者发现,通过纳米改性氟碳树脂制备的涂料,既能保持氟碳涂料独有的特性,又能赋予其新性能,同时还能降低生产成本,为氟碳涂料的应用拓宽了道路。

    近年来,人们普遍采用纳米二氧化硅来提高纳米涂料的硬度、抗冲击能力、耐磨等机械性能,在不锈钢表面处理和保护中也表现出了较大的应用价值和意义。虽然纳米粒子能够较大地提高涂料的性能,但是在制备过程中容易团聚,严重影响涂料的性能,因此纳米粒子的分散与改性是制备纳米复合涂料的关键。目前,通常采用物理共混、表面改性、化学接枝等方法,提高纳米粒子在涂层中的分散性,但存在涂料中纳米粒子添加比例较少、涂料稳定性差、纳米涂层的交联性不好等问题。

    因此,本文通过选择合适的改性剂和树脂,将表面改性和化学接枝的方法结合起来制备出纳米粒子分布均一、稳定性较好且具有较多活性交联基团的纳米复合材料。通过溶胶-凝胶法,设计合成了一种分散性好,稳定性高,含有活性氨基的纳米硅溶胶,在对其微观状态研究的基础上,引入到环氧基含氟树脂中,与树脂中的侧链环氧基进行开环交联,形成多羟基的纳米改性含氟树脂,并将其应用于涂料中,以期获得较优异的综合性能。

结论

    1)以正硅酸乙酯(TEOS)和双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺(BTA)为水解前驱体,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,利用溶胶-凝胶法制得一种氨基改性的纳米硅溶胶(TB)。当SDBS添加量为0.5g/L时,纳米硅溶胶微观存在状态的稳定性较好,粒径较均匀。

    2)采用纳米TB中的氨基与树脂上的环氧基开环共聚,制得纳米杂化树脂NA-FB,在扫描高度为10nm,扫描范围为1μm×1μm的条件下该膜的均方根粗糙度(q)2.567nm,微观上呈现出高低不齐、有众多凸起峰状物的形貌结构。

    3)随着纳米TB添加量的增加,NA-FB涂层的疏水性、硬度、附着力等应用性能增强。当质量分数为10%时,涂层的接触角由98°提高到138°,硬度由2H增加到5H,附着力仍保持0级,且涂层表现出较高的透明性。

   

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