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纳米氧化锌的改性及其对丙烯酸聚氨酯涂料的性能影响

作　者: 张海凤
导　师: 高延敏
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料学
关键词: 纳米氧化锌团聚偶联剂 PMMA 改性防腐力学性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

金属腐蚀造成的巨大损失是众所周知的,人们一直在努力改善涂料的防腐性能以减少损失。纳米材料的出现给涂料行业带来了新的机遇和挑战。纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机材料,具备很多优异性能。目前国内外关于纳米氧化锌改性涂层防护作用的研究还处于探索阶段,尤其是关于有机物改性后的纳米氧化锌对涂层抗介质渗透能力的影响的研究还停留在简单的定性阶段,缺少系统定量的研究,而且其防腐机理研究得也不透彻,值得深入研究。?本课题首先针对纳米氧化锌的团聚以及与涂料结合性差的问题进行了相关改性工作,然后研究了改性后的纳米氧化锌对丙烯酸聚氨酯涂层防腐性及其它性能的影响。对上述研究问题取得的主要结论如下:1)通过红外光谱、扫描电镜的结果分析,得出硅烷偶联剂KH560、KH550和钛酸酯偶联剂KH201中钛酸酯KH201改性效果最理想,改性后的纳米ZnO在有机溶剂中呈纳米级均匀分散状态。并得出其最佳改性条件为:KH201用量为纳米氧化锌的3.0wt.%,异丙醇用量为纳米ZnO质量的4倍,反应温度为30℃,搅拌时间为60min。2)经过电化学阻抗、盐水试验、紫外吸收能力测试等分析得出,0.5wt.%含量的钛酸酯改性纳米ZnO涂层的防腐性能明显优于其它三种复合涂层(0.05wt.%、1.0wt.%、2.0wt.%含量的),由此得出复合涂料的纳米ZnO最佳添加量为0.5wt.%。3)经过对最佳改性纳米涂层、相同配比的未改性纳米氧化锌复合涂层和丙烯酸聚氨酯清漆三种涂层性能的比较,得出改性纳米涂层防腐、耐热、抗紫外性能明显优于另外两种涂层,其阻值比清漆高出2个数量级,但力学性能未有改善。4)高分子PMMA改性纳米氧化锌的最佳条件是:偶联剂KH570的用量为纳米ZnO的4.0wt.%,引发剂过硫酸铵的用量为单体MMA的2.0wt.%,单体的用量为纳米ZnO粒子质量的3倍,试验温度为油浴75℃,时间5h。由红外光谱、接触角等证明改性成功。5)通过对添加PMMA改性后的纳米氧化锌的复合涂层性能的测试与分析,得出此复合涂层力学性能有较大幅度提高,而且防腐性能优于钛酸酯改性后的纳米涂层。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-26
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 纳米材料的特性及纳米涂料的研究进展  13-16
    1.2.1 纳米材料的特性  13-14
    1.2.2 纳米涂料的国内外研究进展  14-16
  1.3 纳米材料表面改性技术  16-22
    1.3.1 纳米粒子团聚与分散原理  17
    1.3.2 纳米粒子表面改性方法  17-21
    1.3.3 纳米材料改性表征手段  21-22
  1.4 纳米氧化锌的应用与发展  22-24
    1.4.1 纳米氧化锌应用研究  22-24
    1.4.2 纳米氧化锌应用存在的问题与发展方向  24
  1.5 主要研究内容与意义  24-26
    1.5.1 主要研究目标与内容  24
    1.5.2 研究意义  24-26
第2章试验以及表征分析方法  26-31
  2.1 试验药品及设备  26-27
  2.2 试验分析表征方法及测试手段  27-31
    2.2.1 试验分析表征方法  27-28
    2.2.2 试验测试手段  28-31
第3章偶联剂改性纳米氧化锌  31-42
  3.1 前言  31
  3.2 偶联剂改性纳米氧化锌的反应机理  31-33
  3.3 试验  33-34
    3.3.1 试样制备  33
    3.3.2 改性效果测定  33-34
  3.4 结果与分析  34-41
    3.4.1 改性影响因素及分析  34-36
    3.4.2 改性测试结果与分析  36-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章改性纳米氧化锌对丙烯酸聚氨酯性能影响  42-60
  4.1 前言  42
  4.2 试验  42-43
    4.2.1 丙烯酸聚氨酯涂料制备原理  42-43
    4.2.2 样品制备  43
    4.2.3 样品测试  43
  4.3 改性纳米复合涂层防腐性能分析  43-50
    4.3.1 复合涂层Bode 谱图演变  43-46
    4.3.2 复合涂层特征频率演变  46-48
    4.3.3 耐盐水表面形貌分析  48-49
    4.3.4 抗紫外性能分析  49-50
  4.4 三种涂层性能分析与比较  50-58
    4.4.1 三种涂层防腐性能分析比较  50-56
    4.4.2 三种涂层耐盐水测试  56
    4.4.3 三种涂层TG 分析  56-57
    4.4.4 三种涂层抗紫外能力分析  57-58
    4.4.5 三种涂层力学性能测试结果与分析  58
  4.5 本章小结  58-60
第5章 PMMA 改性纳米氧化锌及其对丙烯酸聚氨酯的性能影响  60-71
  5.1 前言  60-61
  5.2 试验  61-62
    5.2.1 改性原理  61
    5.2.2 改性试验  61-62
    5.2.3 涂层样品制备  62
    5.2.4 样品测试  62
  5.3 改性结果与分析  62-67
    5.3.1 改性各因素影响  62-64
    5.3.2 改性测试结果与分析  64-67
  5.4 复合涂层力学性能测试结果与分析  67-68
  5.5 复合涂层防腐性能分析  68-70
  5.6 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-77
攻读硕士期间发表的论文  77-78
致谢  78-79
详细摘要  79-83

纳米氧化锌的改性及其对丙烯酸聚氨酯涂料的性能影响

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