UV固化环氧/SiO_2杂化涂料的稳定性与阻燃性能EI北大核心CSCD

以正硅酸乙酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,采用溶胶-凝胶方法制备了一系列不同摩尔比的SiO_2溶胶。将溶胶与活性稀释剂三丙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯树脂混合得到UV固化杂化涂料。对杂化涂料的保存稳定性进行了详细分析;利用红外光谱对溶胶及涂料结构进行了表征;通过热重分析、微量量热(MCC)等测试方法研究了SiO_2含量对杂化涂层热稳定性、阻燃性能及力学性能的影响。结果表明,添加SiO_2有利于提高杂化涂层的热稳定性和力学性能。当SiO_2溶胶质量分数为50%时,杂化涂层的硬度从3H增加到6H。耐磨系数从0.0852g/100r下降到0.0606g/100r。MCC分析显示,溶胶质量分数为40%的杂化涂层热释放峰值和热释放总量较有机涂层分别下降了41.98%和41.12%,表现出良好的阻燃特性。     

纯丙类聚氨酯/SiO_2-ZrO_2光固化纳米复合透明耐磨涂料涂层的制备及性能

目前,鲜见在纯丙类光固化聚氨酯中引入SiO_2和ZrO_2纳米粒子的报道。采用溶液聚合法制备了纯丙类聚氨酯丙烯酸酯,采用溶胶凝胶法制备SiO_2及ZrO_2无机溶胶,将无机前驱体与有机相进行杂化,制备了一系列可光固化的有机无机杂化涂料。采用红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对杂化涂料及其涂层进行了结构表征,采用场发射扫描电镜(SEM)研究了杂化涂料涂层的表面形貌,并对涂层进行了物理性能、透明性以及耐磨性能测试。结果表明:杂化涂料涂层中,无机粒子均匀分散在有机相中,且无机粒子半径为20~30 nm;无机粒子的引入显著提升了涂层的物理性能及耐磨性能,涂层的硬度从1 H提升到6 H,磨耗量减少了80%。     

超支化含P,N活性预聚物/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃及热稳定性

为改善环氧丙烯酸酯(EA)涂层的阻燃及热稳定性,通过环氧树脂YPE-128与磷酸反应合成了超支化含磷环氧树脂(HPEP),再将HPEP与羟乙基丙烯酸酯-甲苯二异氰酸酯的半加成物反应制备出超支化活性阻燃预聚物HPCA,并将其与环氧丙烯酸酯体系复配,经UV固化制备了含P,N阻燃元素的EA涂层。利用红外光谱、紫外-可见分光光度计、热重、氧指数仪、锥形量热计和垂直燃烧仪表征了产品结构与涂层的透过率、阻燃性及热稳定性。结果表明,添加HPCA的涂层具有较高的可见光透射率,且能促进涂层低温降解形成膨胀阻燃涂层,能显著改善涂层的高温阻燃性及热稳定性。且当HPCA质量分数为50%时,涂层阻燃效果最佳,600℃成炭率、极限氧指数、垂直燃烧级别及峰热释放速率分别为21.9%,39,V-0和248 kW/m~2。     

紫外光固化氮磷/SiO_2有机-无机杂化膨胀阻燃涂层的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备SiO_2溶胶,并将其按不同比例添加到实验室自制的膨胀型光固化磷氮阻燃剂(PETA/MATPT/DAPMP)中制得紫外光固化有机-无机杂化膨胀阻燃涂层,并对其进行表征。研究结果表明:SiO_2溶胶添加量达到15%(wt,质量分数)时,紫外光固化有机-无机杂化膨胀阻燃涂层的膨胀行为基本保持不变,其单向膨胀度仍然能达到126倍,基材背火面的温度最低为338℃,对基材的保护作用显著改善,具有较好的阻燃性能。     

加成型高折射纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层的制备和性能研究

以甲基乙烯基二甲氧基硅烷(MVDMS)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)和正丁醇锆为原料,异丙醇为反应介质,采用溶胶-凝胶法制得纳米ZrO_2/乙烯基有机硅杂化树脂。然后在铂催化剂作用下,由乙烯基杂化树脂与苯基含氢硅油通过加成缩合,制得加成型纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层。研究了ZrO_2摩尔分数对涂层的光学性能和热稳定性能的影响。结果表明,所有涂层在可见光区的透过率均在99%以上;涂层的折射率随ZrO_2摩尔分数的变化在1.583~1.628内连续可调;涂层的热稳定性随着ZrO_2摩尔分数的增加而降低。树脂的TEM显示ZrO_2粒子均匀分散于杂化树脂中,粒径15nm,无团聚现象。另外,LED灯具的封装结果显示,以ZrO_2摩尔分数为30%的杂化树脂封装的LED出光效率可达125.1%。     

二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵的合成及在环氧树脂中的应用

以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。将DDP作为阻燃剂、DDM作为固化剂制备阻燃环氧树脂,通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试仪分别对阻燃环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%的DDP可使环氧树脂的总释放热和峰值热释放速率下降32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并通过UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,当DDP质量分数为15%时,阻燃环氧树脂在800℃时的成炭量达到34.0%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9 MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。     

纳米SiO2添加量对紫外光固化涂料涂层性能的影响

将纳米SiO2加入紫外光固化涂料,可以改善其涂层性能。制备了UV固化环氧丙烯酸酯/纳米SiO2复合涂料涂层,对其硬度、附着力、耐腐蚀性能及热稳定性等性能进行了研究,找出了纳米SiO2对涂层性能的影响规律。结果表明:涂层的硬度及附着力先随纳米SiO2添加量的增加而提高,添加量为3.0%时,涂层附着力达1级;添加量为4.0%时,涂层铅笔硬度达5H;添加量继续增大,涂层的硬度及附着力均下降;纳米SiO2的加入能够提高涂层的热稳定性和耐腐蚀性能,但添加量过多涂层耐腐蚀性能反而下降。     

阻燃杂化纳米粒子改性环氧树脂

以甲基丙烯酸DOPO乙酯(HEPO)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚合成了PHEPO-b-PGMA(PHDG)嵌段共聚物,将其接枝于氨基改性的SiO_2纳米粒子表面,获得新型阻燃SiO_2-PHDG核壳结构杂化纳米粒子。将SiO_2-PHDG引入到双酚A型环氧树脂E51中,制备了一系列P,Si含量可调的阻燃改性环氧树脂。采用扫描电镜和透射电镜对SiO_2-PHDG、改性环氧树脂断面及烧蚀后炭层进行形貌分析;动态力学分析、热重分析、差示扫描量热法及极限氧指数(LOI)研究表明,SiO_2-PHDG可使阻燃元素P,Si以"捆绑式"较好地分散在环氧树脂基体中,在较低P,Si含量下表现出优良的协同阻燃效果,当SiO2-PHDG的添加量为8%时,改性环氧树脂的LOI由26.0上升到32.8。此外,添加适量的SiO_2-PHDG可一定程度上提高环氧树脂的热稳定性及力学性能。     

POSS/EPDM无机-有机杂化材料

以自行合成的笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)及硫化剂等通过双辊混炼机制备笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)/EPDM纳米杂化材料。测定了POSS/EPDM杂化材料的力学性能和阻燃性能, 并利用热重分析仪及锥形量热仪考察了材料的热稳定性及热释放速率。结果表明: 含OVP的POSS/EPDM纳米杂化材料与纯EPDM相比, 氧指数(LOI)和热稳定性明显提高, 热释放速率显著降低。仅加入0.88%的OVP即可将LOI提高11.8%, 起始热分解温度提高51℃, 残炭量为纯EPDM的1.58倍, 热释放速率降低25.8%, 可见OVP在提高EPDM综合性能方面有较高应用价值。      

废印刷电路板非金属粉负载二氧化硅杂化填料的制备及其在不饱和聚酯中的应用

为增强废印刷电路板非金属粉(WPCBP)与聚合物基体之间的界面结合作用,采用溶胶-凝胶法在WPCBP表面原位负载了一层纳米二氧化硅粒子(SiO_2),制备了一种新型的WPCBP-SiO_2杂化填料。SEM、TGA和FTIR证明SiO_2通过化学键成功负载到了杂化填料的表面。采用含双键的界面改性剂对杂化填料进行改性后,应用于不饱和聚酯树脂基体,探讨了未改性杂化填料及表面改性杂化填料对不饱和聚酯复合材料的力学性能、界面结合作用和热稳定性能的影响。结果表明,新型的杂化填料WPCBP-SiO_2能够与不饱和聚酯基体形成强的界面结合作用,显著提高不饱和聚酯复合材料的力学性能和热稳定性能,且表面改性后复合材料的各项性能得到进一步提高。     

光固化聚氨酯丙烯酸酯/SiO_2杂化涂层的制备及性能

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)分别与不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)反应制备聚氨酯预聚体,再以预聚体对纳米SiO2进行表面接枝改性,将改性纳米SiO2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中,光固化制备了PUA/SiO2纳米杂化涂层。场发射扫描电子显微镜和差示扫描量热法研究表明,与未改性的纳米SiO2相比,以聚氨酯分子链改性的纳米SiO2可显著提高与PUA树脂相容性及杂化涂层的热稳定性能。以摆杆阻尼试验仪及漆膜冲击器研究了杂化涂层的力学性能,研究表明通过调整预聚体的分子链结构可在提高杂化涂层硬度的同时,不损失涂层的冲击性能。     

微米SiO_2粒子对硅丙树脂防污涂料性能的影响

在涂料中添加微纳米粒子可改善其性能,目前有关微米粒子对涂料防污、防腐蚀性能影响的报道较少。用自制的硅丙树脂作为基料,通过添加微米SiO_2粒子制得了防污涂料。利用静态接触角、硬度、黏附力和电化学阻抗测试探究了微米SiO_2粒子对涂层性能的影响。结果表明:微米SiO_2可稳定硅丙树脂涂层的静态海水接触角和力学性能,并提高涂层的耐海水腐蚀性能,且当微米SiO_2粒子含量为16.7%(质量分数)时,涂层的静态海水接触角和耐蚀性能最好。     

含偶联剂的聚酰亚胺/SiO2杂化膜的制备与性能

采用二酐(HQDPA)和二胺(ODA)合成了聚酰亚胺,以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,通过溶胶-凝胶法在溶剂DMF中制备出SiO2不同含量的PI/SiO2杂化膜,偶联剂GOTMS用来加强聚酰亚胺与SiO2的相容性。采用SEM及万能拉力实验机对膜材料的微观结构和力学性能进行了表征。结果表明,质量分数为10%SiO2的杂化膜力学性能得到加强,20%,30%的膜力学性能下降;加入偶联剂有效地抑制了SiO2的团聚,20%,30%的杂化膜力学性能得到了改善。     

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。     

溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜及性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,4,4′-(六氟异丙烯)二酸酐(6FDA)为二酐单体,4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,采用无水溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺(PI)/二氧化硅(SiO_2)杂化薄膜(PI-SiO_2)。将3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)通过化学键合连接到PI分子链上,使SiO_2颗粒在PI基体中均匀分散。研究了PI-SiO_2杂化薄膜的光学性能和热学性能。随着SiO_2含量的增加,PI-SiO_2杂化薄膜的黄色指数明显降低。在SiO_2添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的PI-SiO_2的玻璃化转变温度最高为314.7℃,热膨胀系数(CTE)为27.65×10-6/℃,具有较好的热性能。     

EPDM/POSS复合材料的阻燃性能

以自行合成的无机-有机杂化材料——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与三元乙丙橡胶(EPDM)、硫化剂制成新型复合材料,测定了材料的力学性能和氧指数(LOI)、UL-94阻燃性能,并利用热重分析仪考察了材料的热稳定性,利用锥型量热仪测试了材料的热释放速率等多种燃烧参数。结果表明,OPS复合的EPDM与纯EPDM相比,氧指数有所提高,释热速率降低,热稳定性提高,力学性能得到明显的改善。20份OPS的加入可以使拉伸强度增加一倍,初始热分解温度提高19℃,氧指数提高18.5%,热释放速率降低18.3%。     

PU/SiO_2-HDI杂化微胶囊的制备及其在自修复防腐涂层中的应用

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为芯材,通过界面聚合法和溶胶-凝胶原位生成法制得聚氨酯(PU)/二氧化硅(SiO_2)-六亚甲基二异氰酸酯(PU/SiO_2-HDI)杂化微胶囊。研究了3种催化方式酸催化、碱催化、酸碱催化对杂化微胶囊产率、密封性、热稳定性以及微观形貌的影响,结果表明:与未杂化微胶囊相比,PU/SiO_2-HDI杂化微胶囊的上述性能均有所提高,其中酸碱杂化微胶囊的粒径较大,分布均一,产率为71.24%,在168h浸泡条件下的泄漏率为12.03%,初始分解温度为269.43℃,在杂化微胶囊中具有最佳的性能。同时,将酸碱杂化微胶囊包埋PU防腐涂料基体中,形成的酸碱杂化涂层在盐雾腐蚀168h条件下,其划痕处被愈合,且未出现明显的腐蚀现象,具有较好的自修复和防腐作用。     

UV固化MWNT-P-MER/PUA纳米阻燃材料的制备

为改善UV固化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂层的阻燃及热稳定性,对多壁碳纳米管(MWNTs)进行有机化改性,制备了一种含有N、P、Si三种阻燃元素于一体的新型碳纳米管阻燃单体(MWNT-P-MER);并经UV固化制备了两类MWNTs/PUA纳米材料,即MWNTs/PUA和MWNT-P-MER/PUA纳米材料。同时对样品热稳定性及阻燃性进行了测定分析,结果表明,两类材料的热稳定性及阻燃性均得到改善;MWNT-P-MER对PUA纳米材料的热稳定性及阻燃性能改善效果更显著。当MWNT-P-MER的添加量为10.7%时,可以得到综合性能最佳的MWNT-P-MER/PUA纳米材料:双键转化率达80%,极限氧指数(LOI)为33.2,UL-94燃烧级别达到V-0级,最终残炭率为20.7%,峰热释放速率为462kW/m2。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的制备与性能研究

通过溶胶-凝胶法自制纳米二氧化硅(SiO_2),并采用油酸对其进行改性,改性纳米SiO_2与环氧树脂充分混合,加入丙烯酸单体,制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料。复合材料经透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等表征和分析。实验结果表明,改性后的纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的拉伸强度、冲击强度、拉伸模量等力学性能得以明显提高,当纳米SiO_2与环氧-丙烯酸酯复合材料的摩尔配比为3∶100时,改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料具有最佳的力学性能:冲击强度达到15.63kJ/m2,拉伸强度达到55.68MPa,拉伸模量达到3.67GPa;铅笔硬度达到2H、黏度明显提高达到125MPa·s;耐盐雾、耐水指标都有明显改善。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐涂料的研制

通过油酸对纳米二氧化硅(SiO_2)进行改性,将改性纳米SiO_2与环氧树脂和丙烯酸单体充分混合,反应后制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯乳液。以改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯为成膜物质,通过添加颜、填料和多功能助剂,调节改性环氧树脂∶丙烯酸酯的摩尔配比为1∶1,并用0.15%(wt,质量分数)氢氧化钠(NaOH)优化酸碱度,制得一种新型改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐蚀涂料,涂料的附着力达到1级,耐冲击性达到50cm,铅笔硬度达到2H,并具有贮存稳定性能好、耐候性能和物理机械性能等优异的特性。