无机水性纳米陶瓷涂料的制备

作者:苑园园;宋云龙;吕维忠 刊名:广东化工 上传者:刘高锋

【摘要】针对传统的无机水性纳米陶瓷涂料成本高、易开裂、机械性能差等的问题。本研究以改性后的无机树脂为成膜物质,以钛白粉,滑石粉,碳酸钙,高岭土等为颜填料,加入固化剂和一系列助剂制备一种新型的无机水性纳米陶瓷涂料。最终选择最优配比制备出涂料并按照国家标准对其进行一系列机械性能测试。实验结果表明:使用改性的无机树脂制备的新型无机水性纳米陶瓷涂料在附着力,硬度等机械性能方面均有所改善。

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我国涂料工业历史悠久,生产量和消费量均处于世界领先地位,发展前景广阔,正在逐渐成为国民经济新的增长点[1]。早期发现美国、日本、韩国有一些陶瓷涂料方面的研究、报道,但在其国内市场未见到相关产品。自20世纪90年代以来,我国从事涂料研发的一些单位,开始注重采用溶胶-凝胶技术研发无机/有机复合涂料、纳米超导粉体材料、高温耐蚀涂料等,无机水性纳米陶瓷涂料亦属于其中的一种。纳米陶瓷涂料虽然在国内已出现多年,同时也有了一些合资企业和民营企业进行了产业化,但是发展速度还是相对缓慢,尤其是对无机水性纳米陶瓷涂料的研究很少。原因除了技术实力与国外企业有一定的差距外,目前价格较高,机械性不能不优,以及大家对它的认知较少也是重要的原因。随着我国国民经济的快速发展,开放程度的逐渐提高,资源的日趋紧张,以及人们对身体健康和环境保护的重视,无机水性纳米陶瓷涂料在我国正面临着良好的发展机遇[2]。本实验在传统的无机水性纳米陶瓷涂料的基础上进一步的探索成膜物质,采用改性后的无机树脂为成膜物质制备一种新型无机水性纳米涂料。通过对一系列树脂进行硬度,附着力,成膜性能比较,选出最优的改性无机树脂,再通过正交法确定实验材料及配比,最后确定出一套比较完善的实验方案。1实验1.1主要原料去离子水,润湿剂,318分散剂,消泡剂,成膜助剂(硅烷偶联剂KH-550),钛白粉、滑石粉、碳酸钙、高岭土,流平剂,增稠剂,改性无机树脂,固化剂等原料。1.2无机水性纳米陶瓷涂料的配方研究过程[3]由于传统无机水性纳米陶瓷涂料存在成膜性低、附着力差、易开裂等特点,本实验对无机树脂进行筛选并对涂料配方进行了以下改进:(1)选择能极大提高水性涂料性能的最佳分散剂(318分散剂);(2)对不同的无机树脂进行成初步的膜性能对比,最终选择改性后的无机树脂作为成膜物质。(3)选择了成膜性能极佳的成膜助剂(硅烷偶联剂KH-550)。(4)确定颜填料配比为钛白粉滑石粉碳酸钙高岭土为1.512.50.5。(5)颜填料与树脂比例为12。1.3无机水性纳米陶瓷涂料的制备流程(1)将称量好的分散剂溶于去离子水中,加入分散剂、润湿剂等助剂后低速搅拌下混合均匀;(2)在(1)中加入滑石粉、钛白粉、碳酸钙和高岭土并在搅拌机下高速搅拌,此过程为制浆;(3)将树脂与固化剂、成膜助剂(硅烷偶联剂)混合,高速搅拌机下搅拌,此过程为制料;(4)将制浆和制料混合,在高速搅拌机下搅拌后研磨至所需细度;(5)在搅拌过程中根据涂料的性能情况适当加入各种助剂(分散剂、消泡剂、增稠剂、流平剂等)。(6)静置24h后进行性能检测。1.4性能测试方法[4]1.4.1涂膜制备采用刷涂或喷涂的方式涂在埃特板上,常温下静置一段时间后自干成膜,制备厚度约为1mm的涂膜用于性能测试。1.4.2红外光谱分析采用红外光谱仪对无机改性树脂和固化剂进行红外光谱分析。1.4.3漆膜的外观目测完全干透的漆膜的外观,观察漆膜颜色、看是否有缩孔、缩边、颗粒、起泡、起皱等缺陷出现。1.4.4涂膜的铅笔硬度采用手动法进行检测,即将样板放置在水平桌面上,手持铅笔约45度角,以铅笔不折断为度,在涂膜表面上刮划。每划一道就要对铅笔芯的尖端用削笔刀进行重新处理,对同一硬度标号的铅笔重复刮划五道,如有两道或者两道以上将涂膜刮破或者擦伤,则记录下这个铅笔硬度标号的后一位的硬度标号,即为涂膜的铅笔硬度。1.4.5涂膜的附着力涂膜的附着力一般有划格法和画圈法两种测试方法,本实验采用的是划格法,将处理好的样板用保险刀片划破涂层直到底板,划1010格,每格间距大约为1mm,用胶带拉扯,观察是否有脱落。1.4.

参考文献

引证文献

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