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納米二氧化硅改性環氧樹脂可提高涂層耐腐蝕性

2019-03-01 11:47:42 作者：本網整理來源：車用平臺分享至：

環氧樹脂具有優良的粘接性、化學穩定性、力學性能以及低收縮、易加工和低成本等優點，在膠粘劑、建筑、航天航空、涂料、電子電氣和先進復合材料等領域得到廣泛應用。然而，由于純環氧樹脂具有較高的交聯結構，存在質脆、耐疲勞性、抗沖擊韌性差等缺點，難以滿足工程技術的使用要求，使其應用受到一定的限制。對環氧樹脂進行改性，以提高其性能成為研究的熱點之一。

環氧樹脂的改性方法有很多，傳統的增韌方法是將韌性好的聚合物如橡膠彈性體或熱塑性樹脂等加入到環氧樹脂中，使其復合材料的韌性有顯著的提高，然而，該法在提高環氧樹脂韌性的同時卻使耐熱性等有不同程度的降低。因此，人們一直在尋找新的改性途徑。近年來，納米材料的出現和納米技術的發展，為聚合物的改性又提供了一個新的途徑。無機納米材料由于具有優異的耐熱性及尺寸穩定性等優點已被越來越多地應用在聚合物的改性研究中。納米SiO2是無定型的白色粉末，其分子結構中存在大量不飽和的殘鍵和不同鍵合狀態的羥基，分子結構呈三維鏈狀結構。這種結構與樹脂的某些基團可以發生鍵合作用，從而大大改善材料的硬度和強度。同時，納米SiO2顆粒由于尺寸小，當采用適當的方式與樹脂復合時將分布在高分子鍵的空隙中，由此使聚合物的強度、韌性、延展性均大幅提高。

國外相關研究人員最近通過超聲波降解法研究了不同尺寸的氣相二氧化硅改性環氧樹脂，以改善涂層性能。

采用超聲波技術成功地制備了不同含量的納米（7nm）和微米（0.2-0.3μm）二氧化硅增強空白環氧涂層（EC）。掃描電鏡分析顯示，納米和微二氧化硅填料在環氧樹脂基體中均勻分散，負載量達3wt.%。通過紅外光譜和差示掃描量熱法（DSC）研究發現，超聲波能使環氧樹脂與二氧化硅顆粒之間形成永久的化學鍵合。紅外光譜定量分析表明，納米二氧化硅在環氧樹脂化學鍵合中的參與度高于微米二氧化硅。

通過對比試驗，分析評價了涂覆環氧樹脂涂料和氣相二氧化硅-環氧復合涂層鋼板的表面潤濕性、耐腐蝕性、熱穩定性和機械性能。

通過接觸角試驗測量微二氧化硅改性的涂層樣品與納米二氧化硅改性的涂層樣品接觸角，研究表明經納米二氧化硅改性的涂層疏水性更好。

鹽霧試驗和熱重分析結果表明，納米二氧化硅與微米二氧化硅的改性涂層相比，改善了環氧涂層的耐腐蝕性和熱穩定性。機械性能（即劃痕硬度、粘附力、沖擊強度和耐磨性）也以同樣的方式得到改善。

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責任編輯：韓鑫