纳米SiO透明耐磨涂层的制备与研究

摘要

纳米材料因其独特的功能效应,经过最近十几年的发展,已成为世界各国研究的热点. 研究将无机纳米材料与有机树脂复合,制备高耐磨、高透明性的涂料,将其应用于木器家具、地板、树脂镜片等需要具有良好耐磨性和透明性的场合,具有十分重要的意义. 在本文的研究中,首先用硬脂酸对纳米SiO<,2>进行表面亲油改性,使硬脂酸与纳米SiO<,2>表面的羟基发生反应.将表面改性的纳米SiO<,2>与醇酸树脂复配,制备溶剂型纳米透明耐磨涂料.研究表明:添加5wt﹪的纳米SiO<,2>,涂膜的耐磨性提高了99﹪,同时涂膜的硬度和耐划伤性也有一定提高,铅笔硬度达到2H. 其次,课题研究了涂膜的耐磨性、耐划伤性、硬度与填料体积浓度(PVC)的关系,确定了涂膜多种性质发生突变的颜料体积浓度(PVC)在2.06﹪(5wt﹪)左右,验证了纳米涂料也遵循普通涂料的CPVC理论.探讨了纳米材料改善涂膜耐磨性的机理:由基材到填料的选择性磨损,以及润滑机理. 课题还研究了纳米SiO<,2>在水中的分散行为,分散剂种类、分散剂用量、pH值、分散时间、分散方法以及纳米粒子浓度对分散效果的影响,当pH=5时,纳米SiO<,2>用量为4wt﹪,超声分散20min,可获得稳定纳米SiO<,2>水分散液. 最后,在水性丙烯酸树脂乳液中添加一定量纳米SiO<,2>的水分散液,制备水性纳米透明耐磨涂料.纳米SiO<,2>添加量为4wt﹪的涂膜,耐磨性提高2.4倍；当添加量达到5wt﹪时,耐划伤性提高1倍,硬度由2H提高到3H.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文使用授权声明

1绪论

1.1前言

1.2纳米透明耐磨涂料的行业动态

1.2.1国内的研究进展：

1.2.2国外的研究进展：

1.3本文的研究意义及技术路线

2纳米透明耐磨涂料的理论基础

2.1涂料的基本概念

2.1.1涂料的组成

2.2.2涂料的分类

2.2纳米材料概述

2.2.1纳米及纳米复合材料

2.2.2纳米材料的基本性质

2.2.3应用于本次研究的纳米材料

2.3纳米粒子的团聚与分散

2.3.1纳米粒子的团聚

2.3.2纳米粒子的分散

2.3.3纳米粒子的分散方法

2.4纳米透明耐磨涂料的制备方法

2.4.1共混法

2.4.2溶胶-凝胶法

2.4.3聚合物基体原位聚合法

3溶剂型纳米透明耐磨涂料的研制

3.1前言

3.1.1涂膜的耐磨性

3.1.2耐磨涂料用高分子树脂的耐磨性比较

3.1.3填料对涂料耐磨性的影响

3.2试验部分

3.2.1主要的原料和试剂

3.2.2主要实验仪器与设备

3.2.3纳米SiO2的主要技术指标

3.2.4试验内容

3.3结果与讨论

3.3.1硬脂酸对纳米SiO2表面的亲油改性

3.3.2纳米SiO2表面改性及用量对涂料耐磨性的影响

3.3.3添加量对涂膜硬度与耐划伤性的影响

3.3.4利用超声波进行分散的影响

3.3.5影响产品光泽度的因素

3.3.6纳米涂料的CPVC理论

3.3.7涂层耐磨的机理

4水溶性纳米透明耐磨涂料的研制

4.1前言

4.2试验部分

4.2.1主要原料

4.2.2主要仪器和设备

4.2.3实验内容

4.3结果与讨论

4.3.1纳米SiO2的添加量对涂膜耐磨性的影响

4.3.2纳米SiO2的添加量对涂膜耐划伤性和硬度的影响

4.3.3水性纳米SiO2透明耐磨涂料的基本性能

5结论与展望

5.1结论

5.2本课题的不足与展望

致谢

参考文献

附录 在校期间发表的论文：