纳米SiO粉体表面改性及其在聚酯涂料中的应用

摘要

本文分别基于表面活性剂法和硅烷偶联剂改性法对纳米SiO<,2>颗粒进行表面改性，并将表面改性后的纳米SiO<,2>粉体对聚酯粉末涂料进行改性，以期改善聚酯粉末涂料的各项性能指标。 首先基于纳米SiO<,2>颗粒的自身特性，针对一种新的表面活性剂改性工艺进行了试验研究，即Ba<'2+>预活化+阴离子型表面活性剂复合改性。其次，采用硅烷偶联剂KH570分别在水和无水乙醇的混和介质中对纳米SiO<,2>进行表面改性，研究了改性时间，硅烷偶联剂用量、改性介质ph值等因素对改性效果的影响规律。并利用沉降实验、TEM、红外光谱仪、Zeta，电位及粒度仪、X射线衍射等手段和方法对改性效果进行表征。研究结果表明： 对于纳米SiO<,2>粉体的表面改性，以上两种改性方法，即表面活性剂法和硅烷偶联剂法均能取得良好的改性效果。Ba<'2+>预活化+阴离子型表面活性剂复合改性，改性后的粉体极性有一定的降低，一定程度上降低了亲水性，在有机溶剂中的沉降速率比改性前粉体明显要小，改性后粉体能在特定有机溶剂(异辛酸)中能稳定分散，其中Ba<'2+>预活化+十二烷基磺酸钠改性效果相对较好。 硅烷偶联剂KH570对纳米二氧化硅是一种有效的改性剂。当改性介质为蒸馏水与乙醇的混合物，且无水乙醇与蒸馏水体积比为3∶1时，改性剂的用量为被改性纳米SiO<,2>质量的20％、改性时间的为1.5 h、改性介质ph值为4的时候，改性效果最好。 改性后纳米SiO<,2>能在聚酯涂料中良好的分散，相比改性前没有团聚白点。纳米SiO<,2>的添加量是影响添加后聚酯涂料性能主要因素之一。研究发现，添加量0.5％～1％时，涂层性能较好。聚酯涂料加入改性后的纳米SiO<,2>，虽然相比加入未改性的纳米SiO<,2>的情况有一定程度的改进，但是依然存在沸煮起泡问题。可能是因为改性后纳米二氧化硅的极性还需要进一步降低，进一步提高亲油性。

目录

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声明

第一章绪论

1.1纳米粒子的性质

1.2纳米粒子的分散原理与技术

1.2.1纳米粒子的分散原理

1.2.2纳米粒子的分散技术

1.3纳米SiO2表面改性的研究现状

1.3.1纳米SiO2的结构与特性

1.3.2纳米SiO2改性机理

1.3.3纳米SiO2改性方法

1.4纳米SiO2粉体作为改性剂的应用现状

1.4.1纳米SiO2粉体的应用概述

1.4.2纳米SiO2在涂料改性中的研究现状

1.5本课题研究的意义及主要内容

1.5.1本课题的研究意义

1.5.2本课题的研究内容

第二章表面活性剂改性纳米二氧化硅的研究

2.1前言

2.2实验原料

2.3实验仪器

2.4实验原理

2.5实验方法

2.6实验结果与讨论

2.6.1试样的TEM分析

2.6.2改性纳米SiO2红外光谱分析

2.6.3改性纳米SiO2的X射线衍射分析

2.6.4沉降实验分析

2.7本章小结

第三章偶联剂改性纳米二氧化硅的研究

3.1.前言

3.2硅烷偶联剂改性纳米SiO2方案设计

3.3正交实验设计

3.4单因素试验

3.5主要原料及试剂

3.6试验仪器及设备

3.7实验方法

3.8实验结果与讨论

3.8.1正交实验及试样沉降实验分析

3.8.2TEM分析

3.8.3红外光谱分析

3.8.4Zeta电位及团聚体粒径分析

3.8.5沉降实验分析

3.8.6ph值对改性效果的影响

3.8.7改性时间对改性效果的影响

3.8.8改性剂用量对改性效果的影响

3.9本章小结

第四章改性纳米二氧化硅在聚酯粉末涂料中的应用

4.1前言

4.2实验

4.2.1粉末涂料配方

4.2.2实验方法

4.2.3涂料性能表征

4.3结果讨论与分析

4.3.1耐沸水性能测试分析

4.3.2耐候性测试分析

4.3.3纳米SiO2用量对聚酯涂层性能的影响

4.3.4纳米SiO2改性聚醋涂膜机理探讨

4.4本章小结

结论及展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见