摘要：本文合成了丙烯酸树脂,并选择合适的助剂、溶剂、填料,配制了丙烯酸树脂涂料.为提高涂层的硬度,抗冲击能力,耐磨性等机械性能,加入纳米二氧化硅.采用有机硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行了改性,解决了纳米粒子的团聚问题,提高了其在涂料中的分散性,制备成二氧化硅-丙烯酸树脂复合涂料.在此基础上使用环氧树脂对涂料进行改性,提高了涂料的交联度,降低了涂料的亲水性.采取合适的固化剂以及涂布工艺,制备成纳米涂层.使用动态光散射、透射电镜、红外光谱等方法对材料进行了表征,并按国家涂料性能检测标准对涂料进行了测试.研究结果表明,采用改性后的二氧化硅制备的涂料涂布的钢板表面细腻平整,具有较好的光洁度.加入适量环氧树脂、固化剂、防锈剂后的涂料涂布后各项机械性能良好,耐碱能力在5%氢氧化钠,25℃的情况下达到了6h以上,耐侯性通过了350h的盐雾测试,耐温水性在80℃下达到了10h以上,耐酸性在5%硫酸,25℃的情况下达到了24h.
关键词：丙烯酸树脂,涂料,二氧化硅
中图分类号：TQ630.7
当前,不锈钢的应用发展在很大程度上制约于其表面处理和保护技术.在各种酸、碱腐蚀以及潮湿环境的侵蚀作用下,不锈钢的表面性能受到严重的破坏.使用涂层保护的方法可以有效的保护钢板的表面,又可以起到装饰表面的作用,并且具有简便,廉价的效果[1].
在涂料中添加纳米颗粒可以得到抗辐射、耐老化与剥离强度高的高性能纳米复合涂料.而纳米复合涂料作为一种新型涂料,具有较好的硬度、耐腐蚀性、抗污性,在不锈钢表面处理和保护中具有较大的实际价值和实际意义[2].
文献报道纳米二氧化硅能增加涂膜的硬度、耐刮伤性,同时能保持涂膜的透明性.人们普遍采用纳米二氧化硅来提高纳米涂料的硬度、抗冲击能力、耐磨性等机械性能.同时纳米二氧化硅的紫外吸收性能,很大的提高了涂层的抗老化性能[3].虽然二氧化硅能够较大的提高涂料的性能,但是在制备过程中,二氧化硅容易团聚,严重影响涂料的性能.所以纳米二氧化硅的分散与改性是制备纳米二氧化硅复合涂料的关键点[4].
本文通过有机硅烷偶联剂处理纳米二氧化硅表面,尽量减少改性纳米二氧化硅的团聚,提高其在涂料中的分散性.将所得改性纳米二氧化硅和丙烯酸树脂混合制备不锈钢保护用涂料,以提高不锈钢的耐腐蚀性能、抗污性能等.本工作开发的不锈钢复合涂层具有优异的性能,在不锈钢表面处理和保护中具有较大的应用价值,具有良好的社会效益和经济效益.
1材料和方法
1·1原料规格本实验中所用的原料的规格见表1.
1·2丙烯酸树脂合成采用溶液聚合法,在带有搅拌器、回流冷凝器、温度计及加料装置的四口反应瓶中,先加入全部溶剂和1/5左右的溶有引发剂的混合单体,开动搅拌,加热到回流温度,保温45min后开始连续滴加剩余单体,2h内加完;保温1h后,补加第二份引发剂,再保温1h.检验转化率及酸值,当转化率≥98%反应结束,加入适量三乙胺中和,冷却到40℃以下出料,即得丙烯酸树脂液.
1·3纳米二氧化硅的改性移取5mLKH-570原液置于烧杯中,加入蒸馏水和几滴草酸溶液,调节pH值至3·5~4之间,搅拌使其溶解.取纳米二氧化硅5g,乙醇100g,以及2mLKH-570水溶液,高速剪切10min,转速2000r/min,将形成的悬浮液倒入200mL三颈瓶中,50℃下搅拌6h.
1.4涂料的配置将一定量自制的丙烯酸树脂与甲醚化三聚氰胺固化剂,KH-570改性后的二氧化硅按一定比例混合后加人适量流平剂、消泡剂及其他助剂,搅拌均匀高速分散机中分散15min,放入球磨机中球磨4h后得到涂料.将所得涂料涂布在304钢板上,于150℃固化10min,冷却后进行性能测试.
1.5表征
(1)动态光散射(DLS):纳米微粒的粒径和粒径分布在Brookha-ven的90PlusParticleSizeAnalyzer动态光散射仪上测定.激光的波长为633nm,入射角是90°,每个样品平均测定3次,每次扫描60s.所得的粒径是两个样品的平均值.
(2)透射电镜:纳米粒子的形貌通过TaciF20场发射透射电镜,工作电压200kV.制样时,用滴管吸取样品悬浮液,滴至铜网上,待样品干燥后,直接观察.
(3)红外光谱:红外光谱表征在Bruker公司的IFS66VVacuum-typeSpectrometer上进行.
(4)涂料性能检测[5]:按国家涂料性能检测标准进行.
