导　　师： 贺蓉

学科专业： H0502

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 上海交通大学

摘　　要： 纳米粒子应用于传统涂料中形成新型功能复合涂料,己成为涂料领域研究的热点。与传统涂料相比,纳米涂料具有明显的优异性,如更好的耐腐蚀性,抗紫外线老化性,耐擦洗性,较高的附着力,开罐性能等优良的综合性能。由于纳米粒子表面极强的活性,使它们很容易团聚在一起形成带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体,这大大降低甚至消除了纳米粒子的实际应用效果,同时由于纳米粒子表面亲水疏油,在有机高分子树脂中难于均匀分散,界面上会出现空隙,当空气中的水分进入空隙中就会触发界面处高分子的降解、脆化,导致涂层失效。所以,对纳米粒子进行表面改性,削弱或者消除团聚现象,提高纳米粒子在有机高分子中的分散性,是其在涂料中应用的前提。本文首先探讨了纳米TiO2粒子改性的方法,采用了油酸、月桂酸钠、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)来对纳米粒子进行表面改性。实验结果发现油酸,月桂酸钠改性效果不理想,改性产物不稳定;硅烷偶联剂可以很好的改善纳米粒子的表面性质,使纳米粒子均匀的分散到有机溶剂中,但γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性效果略优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对纳米粒子进行表面改性。通过对改性后粒子的性能进行测试获得最佳改性工艺为:将溶剂异丙醇与水按一定比例均匀混合,加入硅烷偶联剂KH-570,机械搅拌1h,加入待改性纳米粒子,在80℃下烘干12h,之后在120℃烘2h至完全烘干。对产物进行沉降实验发现硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米TiO2粒子可以在油性溶液中稳定悬浮7d以上;透射电镜(TEM)观测到改性后的纳米TiO2粒子在油性溶剂中呈纳米级分散状态,团聚体的粒径基本控制在100nm以内;通过润湿性测试及红外分析观察到颗粒表面由亲水性变为疏水性,使纳米粒子与有机溶剂料具有较好的亲和相容性。将改性后的纳米粒子添加到氟碳涂料中,通过对涂膜的附着力,耐沾污性,耐人工老化性能,硬度,耐酸性,耐碱性进行测试,发现添加纳米粒子的涂料附着力,耐沾污性,硬度,耐酸耐碱性均远远高于国家标准,完全符合金属表面外用漆的行业标准。耐人工气候老化性能测试为加速老化试验,光照强度远远高于普通自然光,时间为360h,在此期间涂膜均未出现失光,变色或粉化。此外,通过接触角测试发现加入纳米粒子后,氟碳涂料的表面疏水效果增强,接触角增大到90°,达到了表面自清洁的功效。将改性好的纳米粒子添加到渗透型有机硅防水防护剂中,通过对涂层的吸水率,渗透深度,水珠效应进行测试,发现涂层的吸水率大大下降,与基准比吸水率下降率可以达到85%。同时涂层的渗透深度和水珠效应均有所提高。

关 键 词： 纳米粒子 表面改性 涂料 抗紫外 硅烷偶联剂

分 类 号： [TB383.1]

领　　域： [一般工业技术]