纳米浆料的制备及其在水性防腐涂料中的应用

论文摘要

本文研究了纳米粉体在水性体系的分散及其在金属防腐涂料中的应用,论文主要分为三个部分:第一部分主要是研究水性纳米浆料稳定性。对改性后的纳米二氧化钛（TiO2）进行红外光谱分析,证明铝离子（Al3+）已经沉积到纳米TiO2粒子的表面且十二烷基硫酸钠（SDS）也被吸附到了纳米粒子的表面;纳米浆料的粒径分布图表明,制备出的纳米浆料达到纳米级分散,通过透射电镜照片可以看出纳米粒子较均匀地分散在水中,且常温储存稳定时间达到60天以上;分析了影响两种纳米浆料的稳定性的影响因素:两种纳米浆料的最佳分散手段均为高速搅拌40分钟并加上超声10分钟,且每次超声波的间隔时间为5秒;两种纳米浆料的最佳分散剂均为分散剂731A,且用量均在0.3%时效果最好;纳米TiO2浆料的最佳润湿剂为X-405,且最佳用量为0.2%,而纳米SiO2浆料的最佳润湿剂为875,且最佳用量为0.15%;纳米TiO2浆料的最佳pH值为10,而纳米SiO2的最佳pH值为11;将膨润土作为防沉剂,两种浆料的最佳用量均为0.2%。第二部分主要是研究两种纳米浆料在水性防腐涂料中的应用。将两种纳米浆料加入到水性防腐涂料中,通过各种性能的测试表明:将纳米SiO2与纳米TiO2分别加入到水性丙烯酸防腐面漆中,其最佳添加量分别为4‰和2‰,且添加2‰的纳米TiO2对面漆的各种性能的提高比添加4‰的纳米SiO2要好;若将二者按照不同比例复配加入到面漆中,通过测试结果得出纳米SiO2与纳米TiO2的最佳质量比例和最佳综合添加量分别为2:1和5‰,此时其对面漆的各种性能的提高基本在添加2‰的纳米TiO2与4‰的纳米SiO2之间,即对于各种耐溶剂性能以及耐老化性能的提高的程度的大小顺序是:纳米TiO2>复配后的纳米SiO2与纳米TiO2（其中mSiO2:mTiO2=2:1）>纳米SiO2。将纳米SiO2与纳米TiO2分别加入到水性环氧防腐面漆中,其最佳添加量均为3‰,二者复配加入到面漆中,最佳质量比例和最佳综合添加量分别为1:2和3‰,对水性环氧防腐面漆的各种耐溶剂性能以及耐老化性能提高程度的大小规律与水性丙烯酸防腐面漆相同。利用纳米SiO2的三维网状的结构特性,将其制成浆料加入到水性丙烯酸防腐底漆和水性环氧防腐底漆中以提高致密性和各种耐溶剂性能,各自的最佳添加量分别为4‰和3‰,此时对各自底漆的各种性能提高的程度最大。第三部分主要是研究底漆与面漆的配套使用。通过不同底漆与面漆的配套使用,得出在底漆与面漆中均添加纳米浆料时漆膜的效果最好,相比空白样其各种性能有不同程度的提高,且通过空白底漆和添加纳米浆料的面漆配套与空白面漆与添加纳米浆料的底漆配套使用的结果对比,添加纳米浆料对面漆的各种性能提高的幅度比较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 纳米材料的概述
• 1.2.1 纳米材料的定义
• 1.2.2 纳米材料的特性
• 1.3 纳米材料的分散
• 1.3.1 纳米粒子团聚的原因
• 1.3.2 纳米粒子的分散理论
• 1.3.3 纳米粒子的分散方法
• 1.4 纳米粒子的改性
• 1.4.1 表面物理改性
• 1.4.2 表面化学改性
• 1.5 纳米粒子表面改性的效果表征
• 1.5.1 分散性的度量
• 1.5.2 形状、粒径与分散性检测—TEM电镜
• 1.5.3 表面电性的测定
• 1.5.4 紫外线屏蔽能力测定
• 1.6 国内外纳米的表面改性研究进展及应用
• 1.6.1 国内外无机包覆研究进展及应用
• 1.6.2 国内外有机包覆研究进展及应用
• 1.7 水性金属防腐蚀涂料的研究进展
• 1.7.1 水性聚氨酯体系
• 1.7.2 水性环氧体系
• 1.7.3 水性丙烯酸体系
• 1.7.4 水性无机硅酸富锌涂料体系
• 1.8 纳米材料在涂料中的应用进展
• 1.8.1 国外纳米复合涂料的研究现状
• 1.8.2 国内纳米复合涂料的研究现状
• 1.9 本课题主要研究内容及创新之处
• 1.9.1 主要研究内容
• 1.9.2 创新之处
• 第二章 水性纳米浆料及复合涂料的制备和测试方法
• 2.1 主要原材料及仪器
• 2.1.1 主要原材料
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 纳米浆料的及其复合涂料的制备
• 2.2.1 纳米浆料的制备
• 2.2.2 水性纳米复合涂料基础配方
• 2.3 测试与表征方式
• 2.3.1 纳米粉体的X射线衍射（XRD）分析
• 2.3.2 傅立叶红外光谱分析
• 2.3.3 纳米浆料的粒径测试
• 2.3.4 Zeta电位的变化测试
• 2.3.5 透射电子显微镜观测
• 2.3.6 扫描电子显微镜观测
• 2.3.7 纳米浆料的透过率测试
• 2.3.8 纳米浆料稳定性测试
• 2.3.9 涂层耐水性测试
• 2.3.10 涂层耐盐水性测试
• 2.3.11 涂层耐酸碱性测试
• 2.3.12 涂层耐中性盐雾实验
• 2.3.13 涂层60°镜面光泽的测定
• 2.3.14 涂层耐老化实验
• 第三章 水性纳米浆料的制备及稳定性研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 纳米粒子的制备方法
• 3.1.2 纳米材料的改性
• 3.2 结果与讨论
• 2 的改性以及浆料稳定性分析'>3.2.1 纳米TiO₂的改性以及浆料稳定性分析
• 2 的浆料稳定性分析'>3.2.2 纳米SiO₂的浆料稳定性分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 水性纳米浆料在水性防腐涂料中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 纳米浆料在水性丙烯酸涂料中的应用
• 4.2.2 纳米浆料在水性环氧涂料中的应用
• 4.2.3 添加纳米浆料改变涂膜各种性能的原因及机理分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 纳米复合面漆与底漆的配套
• 5.1 不同底漆与面漆的配套使用
• 5.1.1 丙烯酸涂料系列的配套
• 5.1.2 环氧涂料系列的配套
• 5.2 实验结果比较
• 5.2.1 各种漆的防腐性能测试比较
• 5.2.2 不同漆膜光泽度变化对比
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢