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近年来随着纳米技术迅猛发展,纳米材料以其特殊的物理和化学性能倍受青睐.将纳米材料加入涂料中,可显著改善涂料的性能(硬度、耐磨性、韧性等)或赋予涂料新的功能,因此纳米复合涂料的研究成为一个重要课题.本文在成功分散纳米二氧化硅的基础上,制备了纳米二氧化硅复合涂料,并对涂料的防腐性能、吸水性以及力学性能进行了研究.
在超声场中,分别采用硅烷偶联剂A858、乙二醇和丙三醇对纳米二氧化硅粒子进行表面改性,获得分散性能良好的纳米二氧化硅.原子力显微镜(AFM)下观察到,改性后的纳米二氧化硅粒子分散均匀,粒径均一,直径约50nm.
在超声波与机械搅拌共同作用下,通过共混法将纳米二氧化硅粒子复合到聚氨酯清漆和醇酸清漆中,制得纳米复合涂料,通过失重腐蚀实验(直接腐蚀实验)、阳极极化曲线和交流阻抗考察了纳米二氧化硅粒子复合量对涂料性能的影响.实验结果表明,改性纳米二氧化硅粒子添加量为0.7wt﹪时,纳米复合涂料在3.5﹪NaCl溶液中的耐蚀性最好.由AFlM测试结果可知,当纳米二氧化硅复合量为0.7wt﹪时,纳米粒子在涂料中分散均匀,未出现团聚;但复合量大于0.7wt﹪后,纳米二氧化硅粒子明显发生团聚,造成涂层薄弱区增加,反而加速腐蚀.
文中采用重量法和恒电位阶跃法研究了醇酸清漆/纳米二氧化硅复合涂料的吸水性,实验结果表明,纳米二氧化硅粒子添加量为0.7wt﹪时,复合涂料的吸水量最小.
由于涂料的耐腐蚀性能同其与基体的附着力密切相关,本文通过测试涂层的剪切力和剥离力考察了纳米二氧化硅对涂料附着力的影响,实验结果表明纳米二氧化硅的加入有效提高了涂料与基体的附着力.
为了进一步提高涂层的疏水性,在聚氨酯清漆中加入疏水剂HF200和P61,测试数据显示,虽然疏水剂可提高聚氨酯清漆的防腐性能,但与纳米二氧化硅粒子同时使用后,并没有显著提高复合涂料的防腐性能.
论文还利用冰醋酸对纳米二氧化钛进行了表面改性;改性后的纳米二氧化钛粒子分散均匀,粒径均一,约为20nm左右.在醇酸清漆中加入纳米二氧化钛粒子后,得到醇酸清漆/纳米二氧化钛复合涂料,其耐蚀性较醇酸清漆有显著的提高.