為了改善納米 ZnO(VK-J30) 在涂料中的分散性，以鈦酸酯偶聯劑對其進行改性。研究了丙烯酸聚氨酯清漆、含未改性納米氧化鋅(VK-J30)的丙烯酸聚氨酯涂層和添加鈦酸酯偶聯劑改性后的納米氧化鋅的丙烯酸聚氨酯涂層的防腐蝕性能。結果表明，經過鈦酸酯偶聯劑改性的納米 ZnO (VK-J30s)其團聚現象明顯消失，與涂料表現出良好的相容性，所得的復合涂層的抗滲透能力明顯比清漆和含未改性納米 ZnO 復合涂層強。改性納米 ZnO 顯著提高了丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能。
關鍵詞：丙烯酸聚氨酯涂層；納米氧化鋅；VK-J30；改性；防腐;宣城晶瑞新材料
涂料的防腐蝕作用是衡量涂料性能的一個重要參數，改善涂料的防腐蝕性能一直是人們努力研究的方向。納米材料的出現給涂料行業帶來了新的機遇和挑戰。將納米材料應用于涂料中，可望改善和提高傳統涂料的防腐和其他性能，從而制備新的功能型涂料
在眾多的納米氧化物中，納米氧化鋅以其獨特的抗紫外線性能引起人們的廣泛關注。納米氧化鋅(VK-J30)為白色粉末，是一種新型的高功能精細無機材料。由于具有**的抗氧化和抗腐蝕性能，高的熔點，良好的機電耦合、紫外線屏蔽能力及殺菌除臭性，納米氧化鋅在光電器件、化工、涂料、**等眾多領域得到廣泛的應用。但是，納米氧化鋅作為無機物直接添加到有機物尤其是涂料中，會有相當大的困難。原因是，納米氧化鋅粒徑小、比表面積大以及表面能大，處于熱力學非穩定狀態，因而在分子間力、氫鍵、靜電等作用下，極易聚集成團，從而失去納米顆粒所具備的特殊功效。同時，氧化鋅表面親水疏油，呈強極性，在有機介質中難以均勻分散，與基料之間的結合力弱，易造成界面缺陷，導致涂料性能下降。因此，為了防止納米氧化鋅團聚，充分發揮其納米效應，用鈦酸酯偶聯劑對納米氧化鋅進行表面改性，將改性后的納米氧化鋅以一定量添加到丙烯酸聚氨酯涂料中，研究其對涂層防護性能的影響。目前，國內外有關納米氧化物改性涂層防護作用的研究還處于探索階段，尤其是關于添加偶聯劑改性后的納米氧化鋅對涂層抗介質滲透能力的影響研究，還停留于簡單的定性階段，而且其防腐機理研究還不夠透徹。因此，利用電化學阻抗譜方法、結合表面形貌觀察等研究，比較了丙烯酸聚氨酯清漆和添加改性前、后納米氧化鋅的丙烯酸聚氨酯等 3 種涂層的防腐蝕性能改性前后納米 ZnO 的 FT-IR 分析
鈦酸酯偶聯劑 KH201(a)、納米 ZnO(b)和鈦酸酯改性納米 ZnO(c)的紅外光譜圖。對比之下可以看出，改性后的納米 ZnO 在 3 420 cm?1 附近的─OH 峰明顯減弱了，說明納米 ZnO 表面的─OH 被反應消耗了，生成了 Ti─O─Zn 鍵。在 967 cm?1 處，出現了 P─O─Ti 吸收峰，這正是鈦酸酯偶聯劑的特征吸收峰，它表明鈦酸酯偶聯劑與納米 ZnO 發生了化學鍵合。
另外，在 2 854 cm?1 和 2 929 cm?1 處出現了鈦酸酯偶聯劑中的─CH3 和─CH2 的 C─H 對稱伸縮振動吸收峰；在1 300 cm?1 處出現─CH3 和─CH2 的 C─H 彎曲振動吸收峰。這也說明納米 ZnO 改性成功。
對三種涂層的 Nyquist 譜圖分析得知，含 0.5%改性納米 ZnO 的涂層具有**的防腐性能。在實驗期間內一直具有很大的阻抗值，且一直處于浸泡初期。而添加 0.5%未改性納米氧化鋅的涂層在浸泡初期 表現出很好的防腐性，但隨著時間的延長，阻抗下降很快，浸泡 16 天后的阻抗比同期的清漆還要低。這主要是因為納米 ZnO 具有較大的表面活性和較小的尺寸，但同時具有的較高表面能使其很容易團聚，直接加入涂層后很容易因團聚而失去納米效應，而且團聚顆粒容易使涂層產生氣孔，反而加速腐蝕。經鈦酸酯改性后的納米 ZnO 能夠以納米級粒子的形式均勻地分散在基體中，與基體有較好的相容性，從而能夠發揮其特有的納米功能。而且改性后的納米 ZnO 由親水性變為親油性，能夠在其表面吸附更多的基體樹脂，提高了涂層的致密性，使涂層界面能夠很好地阻礙介質的滲透，從而提高了涂層的防腐性能。
將3種涂層樣品分別放在 3.5% NaCl 溶液中浸泡40 天，然后取出，清洗表面的腐蝕產物并且干燥。其表面照片所示可以看出，無納米氧化鋅的涂層經過 40 天的浸泡試驗后，已經失去了保護功能，基底金屬遭到嚴重的侵蝕，金屬已經全部暴露并且銹跡斑斑而添加 0.5%未改性納米 ZnO 的涂層則是孔蝕比較嚴重。相比之下，添加 0.5%改性納米 ZnO 的涂層則仍然完好，表面十分光亮平整。改性后的納米 ZnO 能夠大大提高丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能.
結論
(1) 經過鈦酸酯偶聯劑改性的納米 ZnO 由親水性變為親油性，團聚現象明顯消失，實現了納米級粒子的均勻分散，與涂料表現出良好的相容性。
(2) 改性納米 ZnO 充分發揮了納米效應，其復合涂層的抗滲透能力明顯比清漆和未改性納米 ZnO 復合涂層要強，起到了有效的屏蔽作用，顯著提高了丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能。
宣城晶瑞新材料有限公司是國內較早大規模產業化生產納米氧化鋅的廠家，目前已經能穩定提供納米氧化鋅系列粉體及分散液，原生粒徑可控制在20-200nm范圍，比表面積可提供10-80m2/g系列產品。我司不斷的發展和完善納米氧化鋅的制備方法，進而獲得粒徑均一、大小穩定、分散性良好的產物；同時也向高純度、高產率、低成本的方向發展；改進生產工藝為獲得更好分散性納米氧化鋅粉體及分散液，歡迎廣大新老顧客咨詢！
|
