ZrO_2-MWCNTs复合材料的制备及ZrO_2-MWCNTs/环氧复合涂层性能研究

通过水热法将纳米ZrO_2粒子负载于多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,成功制备出ZrO_2-MWCNTs复合材料。采用FT-IR、XRD和SEM等方法对ZrO_2-MWCNTs复合材料的结构及形貌进行了表征,结果表明:ZrO_2粒子与MWCNTs通过化学键结合,有效负载于MWCNTs表面。将复合材料通过硅烷偶联剂(KH560)改性并共混分散于环氧树脂,分别制备出1%(wt,质量分数,下同)、3%和5%的ZrO_2-MWCNTs/环氧复合涂层,通过耐磨性测试及电化学交流阻抗谱评价了复合涂层的耐磨性和耐蚀性,结果表明:ZrO_2-MWCNTs高效分散于环氧树脂中,所制备复合涂层的机械性能及耐腐蚀性能均得到改善,并在ZrO_2-MWCNTs含量为3%时达到最大。     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯复合乳液防腐性能研究

通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。     

掺锑的纳米SnO2/WPU复合隔热涂层的制备与表征（英文）

利用掺锑的纳米SnO2和水性聚氨酯(WPU)制备了透明隔热的复合涂层.实验发现涂层的隔热起因于涂层中掺锑的纳米SnO2粒子对红外线的吸收.隔热测试结果表明在阳光的照射下,涂层表面的温度升高,而测试箱内的温度最大下降17.5℃.实验制备的掺锑的纳米SnO2/WPU复合隔热涂层具有许多优点,如成本低、化学性能稳定、制作方便等,是一种性价比较高的隔热涂层.     

纳米SiO_2/有机硅聚丙烯酸复合防冰涂层的制备及性能研究

以有机硅聚丙烯酸为成膜物质,经γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)表面化学改性后的纳米SiO_2粒子(经甲苯-2,4-二异氰酸酯活化)为无机填料,制备纳米SiO_2/有机硅聚丙烯酸复合防冰涂层。利用红外测试(FT-IR)、热失重(TGA)、扫描电镜(SEM)等研究了纳米SiO_2表面化学改性的机制,探讨了纳米SiO_2用量对涂层表面形貌、浸润性及涂层与冰层之间粘附性能的影响。结果表明,KH-570化学改性提高了纳米SiO_2在涂层中的分散性并有效地提高了涂层表面的疏水性能,当KH-570化学改性后的纳米SiO_2用量为8%时,涂层表面水的接触角为150°,呈现超疏水特性;涂层与冰层之间粘附力随纳米SiO_2用量增加呈现下降趋势,当纳米SiO_2用量为8%时,涂层与冰层之间的粘附力仅为树脂涂膜的30%左右。KH-570化学改性后的纳米SiO_2与低表面能有机硅聚丙烯酸树脂的协同效应使涂层具有了良好的疏水防冰性能。     

无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂料的制备及性能

为了提高环氧树脂涂料的综合性能,以KH-560硅烷偶联剂对纳米SiO2进行原位改性,制备了无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂料。用FT-IR及分散性试验研究了纳米SiO2原位改性的效果;探讨了改性纳米SiO2对复合涂层表面形貌、力学性能、耐紫外光老化性、耐蚀性能的影响。结果表明:KH-560硅烷偶联剂的有机分子链段成功地键合在纳米SiO2粒子表面,改性后的纳米SiO2粒子能均匀地分散在二甲苯中;纳米SiO2能够显著改善环氧树脂涂层的力学性能,当其含量为3%时最好;复合涂层耐紫外光老化及耐腐蚀性比环氧树脂涂层有较大的提高。本无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂层对基材有良好的保护作用。     

CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs环氧复合涂层性能研究

利用KH560对碳酸钙(CaCO_3)、氧化铝(Al_2O_3)、酸化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行接枝改性,并制备了CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs/环氧树脂(EP)复合涂层。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TG)和EDS分析对改性前后的无机填料进行表征,使用电化学阻抗谱(EIS)、抗冲击试验、高温高压实验测试复合涂层的附着力、耐腐蚀等性能。同时用扫描电子显微镜(SEM)观察复合涂层表面形貌。结果表明,KH560成功的接枝在3种无机填料表面,当MWCNTs的质量分数为2%时,CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs/EP复合涂层的分散性最好,性能最优。     

纳米SiO_2溶胶掺量对环氧有机硅涂料防腐蚀性能的影响

为得到综合性能更优的应用于钢桥结构的复合防腐蚀体系,将甲基丙烯酰氧基丙基(甲基)二甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷按一定配比制备有机硅预聚物,用环氧树脂E20对其改性,再用不同掺量的纳米SiO_2溶胶进行掺杂改性,得到纳米SiO_2溶胶改性环氧有机硅复合涂料,将加入氨基硅烷固化后的复合涂料涂覆于标准试板,经干燥固化得到复合涂层。采用傅立叶变换红外光谱、激光粒径分析、扫描电镜、接触角测量、附着力测试等表征了复合涂层的结构及性能。结果表明:当硅溶胶掺量为3%时,复合涂层的力学性能、耐腐蚀性能都得到较大改善,硅溶胶对涂层的耐老化性能影响不大。     

改性纳米SiO2/环氧树脂涂料的制备及其性能

为提高纳米SiO2在环氧树脂中的分散程度,充分发挥纳米SiO2的力学性能和耐热性,采用乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸对纳米SiO2表面进行接枝改性,利用红外光谱对改性纳米SiO2的结构进行了表征;将改性纳米SiO2添加到环氧树脂中混合固化,得到改性纳米SiO2/环氧树脂复合涂料(SAE),并通过附着力、吸水率、电化学试验等方法对SAE涂层的耐蚀性能进行了评价。结果表明:改性后的纳米SiO2出现新的吸收峰;SAE具有附着力高、抗渗透性强、极化电流小等优良的耐腐蚀性能。     

聚硅氮烷/BN耐热复合涂层的制备及性能

采用聚硅氮烷作为树脂基体,h-BN作为功能粉体制备复合涂层,通过化学方法对BN进行接枝改性以改善其在复合涂层中的分散,利用FT-IR和TEM对改性前后BN的化学结构进行分析,采用SEM对复合涂层微观形貌结构进行表征,通过对不同树脂含量的复合涂层微观形貌的表征确定了复合涂层最优的树脂含量为50％(质量分数),并对复合涂层的性能进行初步测试分析.结果表明:化学改性的方法成功实现BN的表面接枝,改性后的BN在涂层中的分散性能得到了有效改善,复合涂层表现出较好的阻隔屏蔽性能和耐高温、抗氧化性能.     

环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂和丙烯酸羟丙酯(HPA),合成了环氧改性的双键封端水性聚氨酯乳液.乳液由于含有不饱和双键而具有感光性能,故此乳液可用作水性紫外光固化涂料或胶粘剂的预聚物.实验结果表明,随着环氧树脂用量的增大,涂膜的硬度、耐水性、耐溶剂性及力学性能增强,但乳液外观和稳定性变差,故适宜的环氧树脂添加量为4%～8%.通过傅立叶变换红外光谱、粒径分析仪、凝胶渗透色谱(GPC)和透射电镜(TEM)等对乳液进行了表征.粒径分析仪分析显示,加入环氧树脂后,水性聚氨酯(WPU)分散体粒径增大,粒径分布变宽.凝胶渗透色谱分析表明环氧树脂改性水性聚氨酯提高了聚氨酯的分子量.     

纳米SiO2对聚氨酯清漆性能的影响

通过表面改性技术获得疏水性的纳米二氧化硅粒子,粒径约50nm.在机械搅拌和超声场的共同作用下,将纳米二氧化硅分散到聚氨酯清漆中,制得纳米二氧化硅复合涂料.失重法腐蚀实验、阳极极化曲线和交流阻抗测试结果表明,加入纳米二氧化硅后,聚氨酯清漆的耐蚀性能提高.同时改性后的聚氨酯清漆漆膜的附着力增加,抗老化性能提高.     

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

硅氧烷改性WPU/ATO复合分散体的制备与性能

将合成的水性聚氨酯(WPU)与纳米氧化锡锑(ATO)复合,得到了功能性WPU/ATO复合分散体,研究了γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)的交联反应及其对薄膜性能的影响。FT-IR结果确认了KH560硅醇间的缩合反应,以及KH560的环氧基与WPU中羧基之间的酯化反应。缩合和酯化等反应实现了功能性薄膜的后交联,既显著改善了薄膜的附着力、硬度和耐水性,又保障了良好的透过率和隔热效果。当KH560用量为3.0%(质量分数),ATO用量为7.0%(质量分数)时,薄膜附着力为0级,硬度达2H,吸水率为10.7%,可见光透过率为70.1%,红外屏蔽率达到66.5%,薄膜满足了透明和隔热的双重要求。     

不对称交流-直流电镀Fe-纳米ZrO2复合镀层工艺的研究

为提高镀铁层的硬度及耐磨性能,采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流-直流电源电镀法制备了Fe-纳米ZrO2复合镀层.研究了不对称交流-直流镀铁工艺对镀层的影响,考察了工艺参数对镀层中ZrO2复合量的影响以及表面活性剂对镀层性能的影响.结果表明,采用不对称交流-直流电镀方法可获得内应力小、光滑致密的复合镀层,有效降低镀层裂纹的产生;通过控制工艺参数可调节镀层中ZrO2纳米粒子的复合量;在镀液中加入阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠可降低纳米粒子的团聚,获得最佳的镀层综合性能.     

常温固化型双组分水性聚氨酯玻璃清漆的制备及性能

以水分散多异氰酸酯为甲组分,溶液聚合法获得的水性羟基丙烯酸树脂为乙组分,制备了双组分水性聚氨酯(2K-WPU)玻璃清漆。采用红外光谱(FTIR)表征了涂膜结构,并探究了多异氰酸酯的种类和用量、固化温度和时间、搅拌方式对玻璃清漆涂膜的流平性、附着力、光泽度、硬度、耐溶剂等性能的影响。研究结果表明:常温下丙烯酸树脂的-OH与异氰酸酯的-NCO充分反应,生成了氨基甲酸酯。随着固化时间的延长,涂膜性能逐渐提升,室温干燥6天后涂膜各项性能趋于稳定。异氰酸酯固化剂种类、用量对涂膜性能影响显著。相比手工搅拌,双组分混合时施加适当强度的机械搅拌可获得最佳的涂膜性能。     

Conducting polyaniline nanoparticles and their dispersion for waterborne corrosion protection coatings

A novel approach for preparing waterborne corrosion protection polyaniline (PANI)-containing coatings was developed. First, conducting polyaniline/partially phosphorylated poly(vinyl alcohol) (PANI/P-PVA) spherical nanoparticles with significant dispersibility in aqueous media were prepared by the chemical oxidative dispersion polymerization in presence of partially phosphorylated poly(vinyl alcohol) (P-PVA). The PANI/P-PVA-containing coatings with different PANI/P-PVA contents were then prepared, employing waterborne epoxy resin as the matrix. The corrosion protection property of PANI/P-PVA-containing coatings on mild steel was investigated by salt spray test and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique in 3.0 wt % NaCl aqueous solution. The results indicated that the waterborne PANI/P-PVA-containing coatings (PANI/P-PVA content, 2.5 wt %) could offer high protection because the impedance values remained at higher than 1 × 10(7) Ω cm(2) after 30 days of salt spray tests. All the results were compared with these of the waterborne coatings containing PANI nanoparticles in the emeraldine salt form (PANI ES), and the protection mechanism was also proposed with the evidence of scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectrometry (XPS).     

硬脂酸改性超支化聚酯无氟水性聚氨酯拒水剂的制备及性能

以端羟丙基硅油(数均分子量2 000)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)等为原料合成水性聚氨酯(WPU)。为了引入疏水支链结构,采用硬脂酸对端羟基超支化聚酯进行端基改性,得到硬脂酸封端的超支化聚酯。将WPU与硬脂酸改性超支化聚酯(SA-HBPE-3)进行复配,并应用于织物。采用红外光谱对改性前后的WPU及SA-HBPE-3的结构进行表征。通过静态水接触角、吸水率及应用测试,研究了SA-HBPE-3含量对SA-HBPE-3/WPU胶膜耐水性、表面能及拒水性能的影响规律。结果表明:随着SAHBPE-3含量从0增至30wt%,SA-HBPE-3/WPU胶膜的吸水率降至6.63%,涂覆处理织物的静态水接触角升至135.3°。SA-HBPE-3的引入提高了SA-HBPE-3/WPU胶膜的耐水性和涂覆织物的拒水性。当SA-HBPE-3含量为20wt%时,拒水效果达到最优值90分。     

用于合成纳米苯丙乳液的纳米TiO2表面改性及表征

研究了利用硅烷偶联剂改性纳米TiO2的方法,并通过FTIR、TEM等手段表征化学改性产物的结构和改性后纳米二氧化钛的分散性,结果表明偶联剂与二氧化钛表面发生化学偶联反应,使二氧化钛表面被偶联剂包覆,从而使二氧化钛改性产物在有机物中具有良好的分散性能.通过TEM分析用改性后的纳米TiO2原位合成的纳米TiO2/苯丙乳液复合体系具有以纳米TiO2粒子为核,以聚合物为壳的核壳结构,该乳液涂膜的耐水性达120h不泛白,硬度为H级,明显优于非纳米苯丙乳液,且具有很好的抑菌作用,可用于制备纳米水性涂料.