2·2.2二氧化硅含量对涂层硬度的影响
二氧化硅的含量对涂膜的性能也会产生较大的影响,二氧化硅纳米微粒将充分分散于涂料中.当涂膜干燥固化后,改性后的二氧化硅表面有活性官能团(如羟基和双键)可以和丙烯酸树脂结合,增强了二氧化硅颗粒和树脂之间的界面结合力,从而起到了增强和修补缺陷的作用.在涂料体系中分别加入0·5%、1%、2%、4%的二氧化硅,并对涂层的维氏硬度做了测试.
从图4的测试结果可以看出,随着二氧化硅含量的增加,涂层的硬度增加.这是因为经KH-570表面处理过的SiO2纳米粒子,具有更好的疏水性,能够更加均匀的分散于树脂中.并且KH-570末端含有双键,使SiO2纳米粒子与丙烯酸树脂在固化的时候形成化学连接,使这种纳米复合材料的硬度等机械性能在原基础上进一步提高.此外直接分散到树脂中的硅烷化的SiO2纳米粒子可以起到物理交联点的作用,也使纳米复合材料的力学性能得到提高.但是随着二氧化硅的含量的增加,一些二氧化硅会浮在涂层的表面,引起涂层的透明度下降,影响美观,所以最终,加入二氧化硅的量为1.0%.
2·2·3固化剂三聚氰胺对涂层性能的影响
选择部分醚化的三聚氰胺(HMMM)作为固化剂,HMMM能够和丙烯酸树脂中的氨基发生交联反应,成为网络中的一部分,有利于机械性能的提高.对交联固化前后的涂料进行了红外的表征,发现交联前的涂料,在3482cm-1中有非常强的羟基峰,交联后,此羟基峰的强度减弱,说明发生了交联反应.实验中分别添加了10%、20%、30%、40%的固化剂三聚氰胺,重点考察三聚氰胺用量对涂层耐碱性能的影响.将固化后的钢片涂层浸泡于5%的NaOH溶液中,测试涂层的耐碱时间.下图是不同含量固化剂的涂层对应的碱泡失效时间.
图5反映的是固化剂含量与抗碱性能的关系,可以看出随着固化剂含量的增加,涂层的耐碱性能增加,在固化剂含量达到40%的时候,涂层的耐碱性能可以达到10h.但是随着固化剂含量的增加,涂层的耐水性能下降,固化剂含量为20%的涂层在75℃的水中浸泡10h没有出现任何变化;而当固化剂为40%时,涂层浸泡坚持6h后出现发白的现象.所以,增加固化剂的含量可以增加交联度,增强耐碱性能,但是过量的交联剂会使涂层变脆,与底材的结合力变弱,降低涂层的耐水性,因此必须选择合适的交联剂用量.
