纳米SiO_2填料对低表面能有机硅防污涂料性能的影响

本章采用乙烯基三甲氧基硅烷与丙烯酸类单体为原料,通过自由基聚合反应合成了有机硅改性丙烯酸树脂,采用红外光谱对获得的树脂进行了结构表征。并将纳米二氧化硅添加到有机硅改性丙烯酸树脂中,喷涂到Q325碳钢表面,通过对静态水接触角和附着力的测定,考察了丙烯酸单体、环氧树脂、纳米二氧化硅的添加量对涂膜性能的影响,并通过正交试验对合成工艺进行了优化。     

丙烯酸改性有机硅树脂涂层表面微结构的制备与表征

采用丙烯酸类单体对含可聚合双键的有机硅预聚物进行改性,合成丙烯酸改性有机硅树脂。使用三乙烯四胺固化后,涂层表面形成规律性的微结构形貌,微结构的存在使得改性树脂涂层表面的静态水接触角比纯硅树脂的大,疏水性增强。当有机硅预聚物与丙烯酸类单体含量比为1∶1、丙烯酸类单体中丙烯腈含量为15%~25%时,改性树脂涂层表面微结构形貌规律性较好。海水浸泡实验表明,丙烯酸改性有机硅树脂涂层表面微结构形貌较稳定,且附着力较好,可适应长期海水浸泡环境。     

纳米TiO_2改性丙烯酸乳液制备防滑膜的研究

水性丙烯酸乳液因其环保性而越来越多地被应用到涂布中,但若用于塑料薄膜涂布,则须先对丙烯酸乳液进行改性,以增加其耐水性和防滑性。采用硅烷偶联剂KH-570改变纳米TiO_2的表面性能,制备了KH-570/纳米TiO_2;再将其用于改性丙烯酸酯乳液以提高摩擦系数;将改性后的丙烯酸乳液涂覆在PE膜上,制备了防滑膜。结果表明:硅烷偶联剂的质量分数为20%时,KH-570/纳米TiO_2的表面性能最佳,亲油性和分散性明显改善;KH-570/纳米TiO_2与丙烯酸酯乳液的相容性较好,当纳米TiO_2在丙烯酸酯乳液中的添加量(w)为0.1%时,乳液的稳定性和耐水性最佳。对涂覆涂料前后的PE膜进行了附着力、静态接触角、静摩擦系数和剥离力测试,结果表明:改性纳米TiO_2质量分数为0.1%时的乳液,固化后涂层的静摩擦系数最高,粘连程度最低。     

PE基聚硅氧烷/改性SiO2超疏水薄膜的构筑

使用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对纳米SiO2进行表面疏水改性,将得到的改性纳米SiO2(OTMS-SiO2)添加到有机硅树脂(SI)中,然后采用两步法在聚乙烯(PE)薄膜表面固化制备了复合涂层SI/OTMS-SiO2.通过FTIR、1HNMR、29SiNMR、TGA对OTMS-SiO2及复合涂层进行了表征,采用接触角测量仪、SEM、AFM对复合涂层疏水特性和形貌进行了测试和观察,最后对复合涂层的耐磨性和附着力进行了分析.结果表明,SiO2表面成功引入了OTMS,且OTMS-SiO2均匀附着在硅树脂涂层上,增加了表面粗糙度,得到了PE基固化超疏水复合涂层.当OTMS-SiO2添加量为正己烷质量的8％时,制得的复合涂层的水接触角为154°,滚动角为7°,并具有良好的耐磨性,其附着力可达4A等级.     

导电TiO_2的表面改性及在丙烯酸涂料中的流变性能研究

以TiO_2为核体,通过共沉淀法制备Sb-SnO_2/TiO_2(SST)导电复合材料,并采用甲基苯基二甲氧基硅烷(MPD)对其进行表面改性。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、水接触角和TG等技术对导电材料进行表征。结果表明,MPD的合适用量为3%且以化学键形式结合于SST表面,其包覆层厚度为3～5 nm。将改性Sb-SnO_2/TiO_2(MSST)复合材料加到丙烯酸树脂中制备导电涂料,并将其涂覆在ABS基板上固化后得导电涂层。结果表明,MSST导电涂层的表面电阻小于SST导电涂层,添加量为18%时效果较佳。通过流变仪测定导电涂料的流变性能,结果表明,与SST相比,MSST大幅提高了丙烯酸导电涂料的分散性、储存稳定性和机械性能。     

纳米SiO_2/氟硅改性丙烯酸树脂低表面能防污涂料

采用具有低表面能特性的有机硅单体、有机氟单体对丙烯酸树脂进行改性合成,探讨了软硬单体比例、硅单体用量对树脂性能的影响,用接触角测量仪对树脂涂膜与水及甘油的接触角进行了测量,计算了其表面能。当软硬单体比值为1.2,硅单体含量为9.0%时制备的树脂性能最好。同时,探讨了微米级颜填料、纳米SiO2加入量对防污涂料性能的影响。结果表明,当树脂加入量为55.9%、微米级颜填料加入量为16.2%、纳米SiO2加入量9.3%时,防污涂料性能最好,其表面能为2.90 mN/m,附着力2级,耐冲击性50 cm。     

紫外光固化PUA/纳米SiO_2杂化涂层的制备与性能

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对硅溶胶改性,将改性的硅溶胶与聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物共混,制备出聚碳酸酯(PC)用紫外光(UV)固化耐磨涂层。用红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪、接触角测量仪对改性前后的纳米二氧化硅(SiO_2)进行了分析表征,并对制备的UV固化涂层的透光率、雾度、表面硬度和附着力进行了测试。结果表明:纳米SiO_2表面接枝上了KH-570,且亲水性降低。当KH-570用量为60%、改性纳米SiO_2用量为4%时,涂覆UV固化涂层的PC的耐磨性得到最佳改善,耐磨试验后,涂覆添加4%改性纳米SiO_2的UV固化涂层的PC较涂覆未添加纳米SiO_2的UV固化涂层的PC,透光率降低值从4.5%降至1.1%,雾度增加值从21.29%降至3.41%,PC表面涂层的铅笔硬度达到2H。     

KH-570改性纳米TiO_2复合丙烯酸防污涂料性能研究

以硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2,将其添加到丙烯酸树脂中,制得改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂。通过扫描电镜表征和接触角分析,发现KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸树脂成膜后具有明显的微米-纳米表面结构,成膜物的水接触角由75°提高到115°;海上挂板实验表明:KH-570改性纳米TiO2复合丙烯酸防污涂料具有较强的防污性能,能够有效抑制海洋生物附着。     

4-氟苯基异氰酸酯及纳米SiO2改性环氧硅树脂涂层

南昌大学的陈勇等人采用4-氟苯基异氰酸酯改性环氧改性有机硅树脂,改性树脂中再添加氢氧化铝包覆的纳米SiO2,可提高涂层的致密性,使腐蚀介质难以介入。当4-氟苯基异氰酸酯与环氧改性有机硅树脂的质量比为4％时,改性树脂与水的接触角达到98°,比改性前的61。提高了60％;氢氧化铝改性后的纳米SiO2克服了团聚效应,当其添加量为2％时,     

透明超疏水SiO2/硅酮胶复合涂层的制备及性能

以疏水纳米SiO_2和中性硅酮结构胶为主要原料,采用喷涂法在玻璃表面制备出透明超疏水SiO_2/硅酮胶复合涂层。采用FTIR、SEM、接触角测量仪和紫外-可见分光光度计对复合涂层的分子结构、微观形貌、润湿性和透光率进行表征。讨论了纳米SiO_2的添加量与涂层表面微结构、水接触角、透明性三者的关系,考察了复合涂层的耐水冲击性能和耐水稳定性能。结果表明:SiO_2/硅酮胶复合涂层表面呈连续的多孔网络状,团聚的SiO_2纳米粒子分散在作为骨架的亚微米级硅酮胶周围,构成了微纳米双尺度的复合粗糙结构。当SiO_2质量分数为2.0%时,复合涂层的水接触角达到最大为169.8°±0.7°,在380～760nm可见光范围内的平均透光率为82.9%;当硅酮胶质量分数为4%时,复合涂层分别经5 h水冲击以及10 d水浸泡后,水接触角仍保持在140°以上。     

纳米TiO_2含量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响

将纳米TiO_2、稻壳粉、聚氯乙烯(PVC)和稳定剂等按一定比例混合,用挤出成型法制备PVC/稻壳粉木塑复合材料。考察纳米TiO_2添加量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响。实验结果表明,随着纳米TiO_2含量的增加,木塑复合材料的力学性能、防水性能和热稳定性呈现先增加后降低的趋势,但木塑复合材料的表面颜色却随着纳米TiO_2含量的增加而逐渐变浅。当纳米TiO_2含量为1.00份时,木塑复合材料的综合性能最好,与未添加纳米TiO_2的木塑复合材料相比,其拉伸强度、冲击强度和弯曲强度分别提高了40.6%,62.2%和19.7%,8 d的吸水率从2.5%降低为1.6%,表面接触角从78.5°增加到82.1°,800℃时的残炭率从21.1%提高到29.5%。     

盐酸特比萘酚改性硅丙树脂的制备与性能研究

通过自由基聚合将含有广谱抗菌活性的盐酸特比萘酚(TH)接枝共聚到硅丙树脂链上,合成出了盐酸特比萘酚改性硅丙树脂。改性涂层与普通硅丙涂层比较,吸水率下降了1%,当有机硅单体添加量达到15%时,对水接触角提高了13.8°,同时增强了涂层的抑菌活性。通过其他常规性能测试,TH改性涂层与未改性硅丙树脂涂层性能基本没有差别。     

聚氨酯/硅改性丙烯酸树脂自清洁粉末涂层的制备与性能研究

采用硅改性羟基丙烯酸树脂为功能助剂,与羟基聚酯树脂熔融挤出共混,经静电涂装的方式制备聚氨酯自清洁粉末涂层,研究不同硅改性羟基丙烯酸树脂用量对涂层表面硅元素含量、光泽度、冲击性能及紫外光老化性能的影响。结果表明,硅改性聚氨酯涂层具有防涂鸦自清洁功能,在硅改性丙烯酸树脂含量为质量分数3%时性能最优,表面接触角由74°提高到105°。随着硅改性丙烯酸树脂的增加,涂层表面硅元素含量逐渐增加,对表面光泽度影响不大,冲击性能逐渐下降。随着紫外老化时间的延长,硅改性丙烯酸树脂含量越高,涂层光泽度变化越大。     

有机硅改性丙烯酸阳极电泳漆的合成

以乙醇为溶剂,将正硅酸乙酯(TEOS)与乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)经酸催化合成了一种表面带有乙烯基的活性二氧化硅粒子,然后将其与丙烯酸树脂聚合得到透明的有机硅改性阳极电泳漆。研究了有机硅的添加方式对反应过程,有机硅含量对改性丙烯酸树脂的玻璃化转变温度、黏度以及电泳漆性能的影响,采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热和热重分析等对改性丙烯酸树脂进行了表征。结果表明,有机硅的最佳添加方式是与部分单体预混后逐滴滴加。随着有机硅含量的增大,改性丙烯酸树脂的黏度、玻璃化转变温度和耐热性提高。当有机硅添加量为0.8%~1.2%时,电泳漆膜的综合性能较好。     

基于纳米二氧化硅的防冰疏水涂层的制备及性能研究

采用HTPS(端羟基聚二甲基硅氧烷)和APTES(氨基丙基三乙氧基硅烷)改性纳米SiO_2,并制备了改性纳米SiO_2/氟硅树脂-环氧树脂(M-SR)复合涂料。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对改性前后纳米SiO_2颗粒,以及M-SR复合涂料的结构和表面微观形貌进行了表征,并通过水接触角、水滴结冰时间和覆冰层的剪切附着强度评估了M-SR复合涂层的防覆冰效果。结果表明,经过HTPS和APTES改性后,纳米SiO_2颗粒表面的亲水基团被HTPS和APTES中低表面能的甲基取代,纳米SiO_2表面能更小,疏水性能更佳。随着改性纳米SiO_2颗粒含量的增加,M-SR复合涂层的疏水性增强,纳米SiO_2颗粒含量为50%的M-SR复合涂层综合性能最优,水接触角168.1°,水滴结冰时间279 s,覆冰剪切粘附强度小于5 kPa,是较为理想的防覆冰材料。     

T_iO_2的表面处理及其在PP中的分散行为

选用硅烷偶联剂KH–570对TiO_2进行表面处理,并采用热失重分析、红外光谱分析、两相沉降测试、接触角测试等对其进行表征。结果表明,KH–570改性使纳米TiO_2由亲水性变为亲油性,在溶剂中有较好的分散稳定性,并且接触角提高到107°。将改性后TiO_2与聚丙烯(PP)基体通过熔融共混制成复合膜,并采用扫描电子显微镜、差示扫描量热法进行分析。结果表明,未改性TiO_2存在较大的团聚,而改性后的TiO_2在PP中分散比较均匀,说明表面处理提高了TiO_2与PP的相容性。此外纳米TiO_2的添加对结晶和熔融行为影响不大。     

SiO_2/水性聚氨酯疏水涂层的制备及性能研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)和水性聚氨酯(WPU)为原料,以水为分散剂,KH560和KH550为改性剂,采用喷涂工艺制备出SiO_2/WPU纳米复合涂层。研究了SiO_2粒度、SiO_2/WPU质量比、KH560改性SiO_2、及KH550改性WPU等因素对复合涂层疏水性能的影响。结果表明:采用粒度为30 nm的SiO_2、SiO_2/WPU质量比为1∶5、WPU与KH550质量比为10.6∶1时制备的SiO_2/WPU纳米复合涂层疏水效果最好,接触角达138°,从扫描电镜照片可以看出所制备的SiO_2/WPU涂层具有了与荷叶表面相似的微一纳米粗糙结构。     

新型氟硅改性环氧丙烯酸超疏水防污涂层研究

采用自由基聚合法,合成了氟硅改性苯乙烯环氧丙烯酸树脂,其中硅以硅溶胶的形式,将无机网络引入到聚合物网络体系中,形成有机-无机杂化材料。通过对涂膜的附着力、耐冲击性、接触角等各项性能的研究,得到合成树脂的最佳配比为:软硬单体比为0.8,含氟单体含量为12%,环氧含量为10%,苯乙烯含量为10%,丙烯酸含量为6%。并且考察了无机硅溶胶对涂膜化学稳定性能的影响、涂层表面氟原子含量以及涂膜与水接触角。通过添加纳米SiO2,制备了具有微纳米阶层型结构的涂层,其与水的接触角可达150°,具有超疏水特性。     

再生纤维素掺杂纳米SiO_2复合膜的制备及性能分析

通过共混法制备再生纤维素掺杂纳米SiO_2复合膜,并对材料的微观形貌、结构、热性能、力学性能和表面接触角进行表征。结果表明,纳米SiO_2均匀分布在纤维素基体中,并与纤维素表面的羟基发生氢键作用;随着纳米SiO_2添加量增加,材料的热性能明显提高,拉伸强度也随着纳米SiO_2添加量的增加而升高,但是过量的纳米SiO_2会导致拉伸强度下降;由于纳米SiO_2本身的亲水性以及在膜表面聚集产生的粗糙度,复合膜的接触角随着纳米SiO_2添加量的增加而降低。     

TiO_2/淀粉基高吸水树脂的制备与性能研究

以淀粉作为高吸水树脂主链,丙烯酸、丙烯酰胺为单体,Span80为分散剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,并向体系中引入表面改性的纳米二氧化钛,通过反相悬浮聚合法制备了TiO_2/淀粉基复合高吸水树脂。红外光谱证实了表面改性的纳米二氧化钛成功负载到高吸水树脂上,热重分析表面该复合树脂具有较好的热稳定性。实验条件下最佳反应条件为油水比为3:1,引发剂、交联剂、改性TiO_2的最佳用量分别为单体用量的0.6%、0.2%和3.5%左右。