纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展

纳米SiO₂改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。纳米SiO₂与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法,所得产品性能也不同。综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO₂/丙烯酸酯乳液中的应用,以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。     

改性二氧化硅纳米粒子提升泡沫稳定性研究

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对SiO₂纳米粒子进行改性,得到改性SiO₂纳米粒子,通过FTIR和接触角分析对其进行了表征,并通过静态实验考察了十二烷基硫酸钠(SDS)溶液、SiO₂-SDS纳米流体、改性SiO₂-SDS纳米流体在有、无氯化镁存在下对CO₂泡沫的起泡性、发泡性和稳定性的影响。结果表明,经改性SiO₂纳米粒子表面改性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面在油-水体系中更亲油,在空气-水体系中更亲气;与SDS溶液(质量浓度0.236%,半衰期80 min)相比,SiO₂(质量浓度0.06%)-SDS纳米流体、改性SiO₂(质量浓度0.05%)-SDS纳米流体的泡沫半衰期均有所延长,分别延长至120 min、140 min;当SDS质量浓度从0.236%增至0.472%时,改性SiO₂-SDS纳米流体的泡沫半衰期从140 min延长至270 min;在氯化镁存在下,改性Si...     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

水性环氧树脂/纳米SiO2复合疏水涂层的制备及性能研究

用氨基硅油（ APDMS）改性水性环氧树脂（ EP）得到疏水性的环氧树脂乳液（ APDMS-EP）;用 1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（ FAS）与纳米 SiO₂反应得到氟改性纳米 SiO₂（F-SiO₂）。采用不同比例的 F-SiO₂与 APDMS-EP进行复配,室温固化制备疏水涂层,并对 F-SiO₂的结构进行了表征,研究了 F-SiO₂用量对涂层的接触角、铅笔硬度、附着力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明： APDMS的引入使水性环氧树脂涂层的水接触角从 47.3°提高到 97.7°;加入 F-SiO₂后涂层疏水性进一步提高,当加入 15%的 F-SiO₂时,涂层对水和丙三醇的接触角分别为 120.3°和 104.5°,F-SiO₂的加入也增强了涂层的防腐性能。     

超疏水SiO2@OTES自清洁涂层的制备及性能

以纳米二氧化硅颗粒、正辛基三乙氧基硅烷(OTES)和硅烷偶联剂KH560为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层。在酸性催化剂及有机溶剂中,OTES、KH560将纳米颗粒表面由亲水改性为疏水。探究了纳米SiO₂、OTES、KH560三种原材料含量对超疏水涂层润湿性能的影响。结果表明,当掺杂3.5 g纳米SiO₂,8%的OTES与2%的KH560时,涂层达到最佳疏水效果,其接触角为(154±1)°,滚动角为(3.3±0.5)°。采用SEM、FTIR红外光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)对超疏水SiO₂@OTES材料的表面形貌与化学成分进行了表征。实验表明制备出的超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层具有良好的自清洁防污、耐低温与耐磨性能,且将涂层回收重新制得的表面仍具有超疏水性。     

纳米SiO2的改性及其对水性聚氨酯树脂复合涂层的性能影响分析

以乙醇水溶液为载体,借助硅烷偶联剂KH560,对纳米SiO₂进行了改性处理。对处理后材料的粒径进行了测量,分析了纳米SiO₂含量、乙醇水溶液配比和改性剂含量对分散性的影响。将改性后的纳米SiO₂分散液与无机组分、水性聚氨酯树脂进行复配,得到无铬钝化液。然后在热镀锌板上制备成相应的钝化膜,借助交流阻抗、中性盐雾试验以及电化学Tafel极化曲线,就纳米SiO₂改性对水性聚氨酯树脂复合涂层性能的影响进行分析。结果表明,对比未改性材料,改性材料的耐腐蚀性得到了显著提升。     

原位氟化二氧化硅纳米颗粒制备超双疏涂层

通过十七氟癸基三甲氧基硅烷和正硅酸四乙酯的酸性水解及碱性共缩聚反应,对二氧化硅(SiO₂)纳米颗粒进行原位氟化改性,利用双面胶在玻璃基材表面快速制备耐磨性良好的超双疏涂层。结果表明:原位氟化改性成功将碳—氟键(C—F)直接引入到SiO₂纳米颗粒表面,不仅构建了多级粗糙表面,还降低了表面能。制备的双疏涂层对水、食用油和十六烷的接触角分别为165°、155°和151°,经50圈砂纸摩擦循环测试后,水接触角仍能保持155°以上,油接触角则降至132°。该方法是一种简单、环保的制备方法。     

SiO2/Zn2SnO4/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃性能

为了探究复合纳米颗粒对环氧丙烯酸酯（EA）涂层阻燃性能的影响，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和正硅酸乙酯（TEOS）为原料合成了介孔二氧化硅纳米颗粒，以ZnCl₂和SnCl₄·5H₂O为原料合成了锡酸锌（Zn₂SnO₄）纳米颗粒，将它们复合制成了介孔二氧化硅/锡酸锌复合纳米颗粒（SiO₂/Zn₂SnO₄），并用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）对其表征。将所制的纳米颗粒（介孔SiO₂、Zn₂SnO₄、SiO₂/Zn₂SnO₄）与丙烯酸、丙烯酰胺、EA复合，经UV光固化制备出3种涂层（SiO₂/EA、Zn₂SnO₄/EA、SiO₂/Zn₂SnO₄/EA），通过紫外-可见光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）及氧指数测定仪等对涂层的透光率、热稳定性、阻燃性能进行测试。结果表明：SiO₂/Zn₂SnO₄/EA涂层的综合性能较佳，当SiO₂/Zn₂SnO₄质量分数为4.85%时，该涂层的热稳定性及阻燃性能最佳，其极限氧指数、燃烧级别、残炭率（500℃下马弗炉煅烧）和硬度分别为31、V-0、17.32 % 及6H。     

纳米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯杂化乳液的合成与表征

采用种子乳液聚合法,以聚氨酯（PU）乳液为种子（在聚合过程中为壳相）,甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性的纳米SiO₂组成的混合物为核相,合成了具有核壳结构的纳米SiO₂/聚氨酯-含氟丙烯酸酯（SiO₂/FPUA）复合乳液。考察了纳米SiO₂和DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜性能的影响。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、接触角（CA）、透射电子显微镜（TEM）、热重（TG）、差示扫描量热仪（DSC）和力学性能测试（MPT）等表征乳液的结构形态、乳胶膜的表面性能和综合性能。结果表明：乳胶粒子呈现“反相核壳”结构,以聚丙烯酸酯（PA）相为核,PU相为壳;由于纳米SiO₂和DFMA的协同作用,涂膜的疏水性和综合性能得到了较大的提高。     

EV树脂基防水涂层的表面超疏水设计研究

本文选用常见的乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液（EVA）作为防水涂层的基料,对其表面进行疏水性设计,考察防水涂层的影响因素。将制备的 SiO₂颗粒进行有机改性,在 EVA表面负载改性的 SiO₂颗粒形成粗糙结构,接枝三甲氧基硅烷控制材料的润湿性能,达到对涂层表面的亲疏水性进行调控的目的。结果表明：制备的 SiO₂粒径 D97为 7 μm,红外光谱分析表明 SiO₂有机改性比较成功,SEM测试表明 SiO₂负载在 EVA表面,通过结构和化学亲疏水性设计的 EVA膜的接触角达到了 172. 9°。防水涂层在水中浸泡 72 h后,其水接触角仍维持在 170°左右,具有很好的疏水稳定性,表现出较好的应用潜力。     

纳米SiO2改性阴极电泳漆的制备及耐蚀性研究

以获得纳米二氧化硅改性阴极电泳漆为目的,用硅烷偶联剂在水介质中分散纳米SiO2粉体,通过分散液的吸光度来评价分散效果.然后将分散后的纳米粉体添加到阴极电泳漆中得到纳米改性电泳漆.试片经磷化-电泳涂装后得到复合涂层,并对复合涂层的耐蚀性能进行评价.金相显微观测表明,纳米改性电泳漆膜表面有较均匀的小突起,而未改性复合膜层表面比较光滑.吸水性测试表明,与未改性复合漆膜相比,改性后的复合涂层漆膜疏水性能有一定提高.耐酸、碱性试验表明,改性复合膜层的耐酸性明显优于未改性复合膜层,两种复合膜层的耐碱性都较好.     

Preparation and characterization of scratch and mar resistant waterborne epoxy/silica nanocomposite clearcoat

Colloidal nano‐silica particles were used to improve the scratch and mar resistance of waterborne epoxy coatings by directly blending. To enhance the compatibility of nano‐silica particles within polymer matrix, nano‐silica particles were first modified with 3‐glycidoxypropyl‐trimethoxysilane (GPTMS) and characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), and transmission electron microscopy (TEM). The modified nano‐silica particles were found to have a better dispersion and compatibility in the polymer matrix than the unmodified nano‐silica particles. Macro‐scratch and nano‐scratch testers were employed to characterize the scratch and mar resistances of the nanosilica‐reinforced epoxy coatings. Relative to unmodified nano‐silica, GPTMS‐modified nano‐silica particles can improve the scratch and mar resistance more significantly and reduce the transparency and gloss of waterborne epoxy coatings less seriously. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

交联型丙烯酸酯核壳纳米复合涂料的制备

详细研究了核壳乳液的聚合机理、聚合工艺和软硬单体的比例、单体的滴加速度、交联单体甲基丙烯酸等对乳液性能的影响.在MMA/BA/DMMA/MAA聚合体系中,用半连续法制备出性能优越的核壳乳液,核壳乳液的性能在一定范围内随着交联单体甲基丙烯酸和DMMA的用量的增加提高,甲基丙烯酸最佳用量为单体的4%～6%,DMMA的最佳用量为2.0%.乳液中加入2%纳米二氧化硅对乳液进行改性得到纳米复合涂料.加入的纳米SiO2分散好,不产生团聚,并能显著改善复合涂料的力学性能和耐水性.     

板式换热器Ni-P-TiO2复合纳米镀层微生物污垢特性

换热器微生物污垢问题普遍存在于能源化工领域,污垢的聚集会导致设备的流动阻力、燃料消耗和维护成本支出大幅度增加。本文采用复合纳米镀层来抑制和减轻换热表面的微生物污垢的附着和沉积。首先采用化学镀的方式,在板式换热器的不锈钢316板上镀覆 Ni-P-TiO₂复合纳米镀层和对照性的Ni-P 镀层。基于板式换热器的微生物污垢在线监测实验系统,研究了镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器微生物污垢特性。结果表明,清洁状态下,镀覆两种镀层的板式换热器其摩擦系数（f）和Nusselt数（Nu）相较未镀覆板式换热器均略有增加;微生物污垢实验后,相比较未镀覆的板式换热器,镀覆Ni-P镀层的板式换热器污垢热阻减少了8.36%~23.07%,而镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器污垢热阻减少了16.6%~30.96%;在相同微生物污垢实验工况下,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器的摩擦系数（f）相比Ni-P镀层的低2.54%~11.82%,但Nu却明显高于Ni-P镀层达8.47%~9.45%,并且污垢热阻明显小于Ni-P镀层达10.66%~18.18%,镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器展现了优异的强化传热性能和抑垢性能。     

改性氧化铈/钨酸镍环氧防腐涂层的制备及性能

采用水热法制备出不同质量比的氧化铈/钨酸镍(CeO₂/NiWO₄)的复合粒子,再选用硅烷偶联剂KH560对其进行改性,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了复合粒子的结构与形貌。将改性的复合粒子分散于环氧树脂（EP）中,然后喷涂在碳钢基体上制备CeO₂/NiWO₄/EP复合涂层,利用电化学交流阻抗（EIS）、加速浸泡实验和摩擦磨损试验（Taber）测试涂层的防腐与摩擦性能。结果表明：添加CeO₂/NiWO₄复合粒子的环氧树脂涂层的防腐耐磨性能大幅度提高,而且当复合粒子中CeO₂与NiWO₄的质量比为4∶3时,涂层防腐耐磨性能最好,该复合环氧涂层在3.5%NaCl水溶液中浸泡后期(45天)仍保持较高的阻抗模量(7.36×10⁸ Ω/cm²),比纯环氧树脂涂层高一个数量级。同时,经过10000转摩擦磨损后,此复合涂层的质量损失较纯环氧涂层减少56%,厚度损失量仅为CeO₂/EP的50%,表现出最优异的防腐耐磨性能。     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面,并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理,然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析,采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征,通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰,表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出,纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒,具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°,滚动角为3.5°±0.5°,水滴在涂层表面呈球形,极易滑落,涂层在水中浸泡7天后,接触角没有发生明显变化,表明纸张表面具备了优异的超疏水性能,且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后,接触角仍能达到150°,滚动角为9°,表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏,超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明,涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单,易于实现工业化生产,为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。     

氟硅改性无溶剂环氧涂料的制备与性能

采用甲基丙烯酸十三氟辛酯（TFM）改性氨基硅油（AS）制备氟化氨基硅油（FAS）,并用其改性环氧树脂（EP）探究氨基硅油及氟化氨基硅油添加量对环氧涂层性能的影响。本文通过红外光谱对改性结果进行表征,通过柔韧性测试、画圈附着力测试、铅笔硬度测试、耐冲击测试、热失重测试、接触角测试、紫外加速老化实验和Tafel极化曲线测试,分别评价涂层的柔韧性、附着力、硬度、耐冲击性、耐热性、疏水性、耐候性和防腐性能,通过扫描电镜对涂层断面进行分析,并通过EDS对涂层进行表面元素分析。结果表明,氟添加量为15%制备氟化氨基硅油改性环氧树脂时,氟硅改性EP涂层相对于未改性EP涂层,硬度由2H提升至3H,附着力由2级提升至1级,柔韧性由1mm提升至0.5mm,耐冲击由45cm提升至50cm,热稳定性增强,接触角由70.5°提升至123°,耐紫外老化（432h）由3级提升至1级,E_corr由-0.6187V正移至-0.1720V,I_corr由1.9858×10^-8A/cm²减小至3.7125×10^-10A/cm²。适量氟化氨基硅油的引入,显著提升了环氧涂层的机械性能、耐候性能和防腐性能。     

Effect of silane modified nano ZnO on UV degradation of polyurethane coatings

Nanosized ZnO modified by 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (APS) was prepared using the precipitation method. Modified nano ZnO by silane (ZnO-APS) was characterized by XRD, SEM, TEM and UV–vis measurements. The degradation of the polyurethane coating, the polyurethane coatings containing 0.1 wt% nano ZnO and the polyurethane coatings containing nano ZnO-APS at two concentrations (0.1 and 0.5 wt%) during QUV test was evaluated by gloss measurement and electrochemical impedance spectroscopy. The coating surface after QUV test was observed with SEM. The results show that nano ZnO-APS has spherical structure with particle size around 10–15 nm. Nano ZnO improved the UV resistance of the PU coating and surface treatment by APS enhanced the effect of nano ZnO. The presence of nano ZnO-APS at 0.1 wt% concentration significantly improved the UV resistance of polyurethane coating.     

Corrosion resistance performance of cerium doped silica sol–gel coatings on 304L stainless steel

The aim of this work is the synthesis and investigation of silane based organic–inorganic hybrid coatings, which can be used to improve the corrosion performance of steel structures subjected to a marine environment. The silane based sol–gel coatings were prepared by dip coating 304L stainless steel in a solution of organically modified silica sol made through hydrolysis and condensation of 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (GPTMS) as precursor and bisphenol A (BPA) as a cross-linking agent in an acid catalyzed condition. The influence of the addition of cerium and the use of bisphenol A as a cross-linking agent on the microscopic features and morphology as well as on the corrosion resistance of the coatings were examined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), neutral salt spray tests, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance techniques. Results show that cerium modified nano-hybrid coatings exhibit a superior corrosion inhibition performance to that displayed by silica hybrid coatings. Additionally, data showed that the bisphenol A as a cross-linking agent has a significant effect on the morphology and corrosion resistance of the cerium doped silica coating. Omitting the use of bisphenol A causes the creation of defects/cracks in the coating, thereby promoting diffusion of the aggressive electrolyte toward the substrate and decreasing the corrosion resistance of the coating.     

纳米改性工业防腐蚀涂料的研制与应用

介绍了纳米改性工业防腐蚀涂料的制备工艺,包括纳米浓缩浆、纳米改性环氧封闭漆、纳米改性环氧云铁中间漆以及纳米改性含氟聚氨酯面漆等系列产品的制备与表征。测试结果表明,纳米材料在纳米浆及涂料中获得了良好分散,纳米改性复合涂层(即喷铝涂层+纳米改性环氧封闭漆+纳米改性云铁中间漆+纳米改性含氟聚氨酯面漆)的物理机械性能以及耐久性均得到显著提高,产品在实际工程应用中也取得了可喜成果。该纳米改性工业防腐蚀涂料具有良好的应用前景。