TiO_2纳米粒子改性有机醇酸涂料性能研究

第16卷第5期2004年9月腐蚀科学与防护技术CORROSIONSCIENCEANDPROTECTIONTECHNOLOGYVol116No15Sep12004收稿日期:2003203225初稿;2003207203修改稿基金项目:国家重点基础研究专项经费资助(G19990650)国家自然科学基金(50001013)资助项目作者简介:王毅(1967-),女,在读博士.研究方向为材料腐蚀与防护.Tel:024-23925323E-mail:yiwang67@hotmail1comTiO2纳米粒子改性有机醇酸涂料性能研究王毅1,2,李瑛2,王福会2,王恩德111东北大学资源与土木工程学院,沈阳11000421金属腐蚀与防护国家重点实验室中国科学院金属研究所,沈阳110016摘要:利用金红石型TiO2纳米粒子改性醇酸涂料提高醇酸涂料的各种性能.结合物理和化学分散,并选取合适的分散剂,解决了TiO2纳米粒子在醇酸涂料中的分散问题;性能测试结果表明,与普通钛白粉醇酸涂层相比,TiO2纳米粒子改性醇酸涂层具有很强的抗紫外线性、强耐盐雾性以及较高的耐磨性能.关键词:TiO2纳米粒子;改性;醇酸;性能中图分类号:TG174121文献标识码:A文章编号:100226495(2004)0520265203PERFORMANCESOFORGANICALKYDCOATIGNSMODIFIEDBYNANO-TiO2WANGYi1,2,LIYing2,WANGFu2hui2,WANGEn2de111NortheasternUnivrsity,Shenyang110004;21StateKeyLaboratoryforCorrosionandProtection,InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016ABSTRACT:Byaddingdispersantandproperstirring,nano-TiO2particlesmaybeuniformlydis2tributedinorganicalkydcoatingwithoutanyagglomeration.Alkydcoatingmodifiedbynano-TiO2showshighresistancetoultravioletandcorrosivesalt-sprayincomparisonwithalkydcoatingwithtraditionaltitaniumwhite.Itswearresistancealsoincreasessignificantly.KEYWORDS:TiO2nano-particles;modify;alkyd;properties纳米材料具有特异的性能,如纳米粒子活性高、比表面积大,加入到有机涂料中,将对传统涂料的性能提高和新型功能涂料的研制起到促进作用.因此,纳米改性有机涂料的研制与开发是目前国内外研究的热点课题.纳米金红石型TiO2(二氧化钛)是一种重要的无机功能材料,由于其粒径很小、比表面积大、界面原子所占比例大而具有优异的紫外屏蔽作用,可以改善涂料的抗老化性能,TiO2纳米与聚合物复合后,与基体材料间有很强的结合力,可以提高涂层的耐磨性.因此,它在涂料中的应用越来越受到重视,成为纳米改性有机涂料首选的添加粒子.本研究则主要探讨添加TiO2纳米粒子对有机醇酸涂层性能的影响.大多数面漆均含有作为填料的固体粒子,这些固体粒子在有机介质中的分散好坏对涂料的性能来说是相当重要的[1].尤其对纳米粒子而言,由于粒子表面活性较高,各粒子之间可产生极高的界面力,从而使粒子极易集聚成凝聚体,导致降低涂料的性能.因此,如何防止纳米粒子的团聚是需首要解决的问题.本文以非离子型的表面活性剂作为分散剂,借助物理方法,研究并解决了纳米粒子的团聚问题及改性后涂层的各种性能.1实验方法111涂料制备选用醇酸树脂作为基料,松香水作溶剂,按一定配比加入改性用的金红石型TiO2纳米粒子、分散剂及其它助剂,经分散(分散设备为高速搅拌机和德国的MiniZeta砂磨机)制备成涂料,其中TiO2分别加入涂料总重的1%、2%、3%、4%、5%(mass%),为了与含有普通钛白粉的醇酸涂料相比较,同时制备了含有4mass%普通钛白粉的醇酸涂料.基材选用A3钢,经机械磨光、丙酮除油、无水乙醇除水后,手工将制备的涂料刷涂两遍,表干时间为2小时,涂层厚度为(104±10)μm.112性能测试TiO2纳米粒子在涂料中的粒度分布采用英国的AETASIZER3000激光粒度仪测试,粒子在涂料中的分散状况用透射电镜来观察.盐雾实验设备:国产的YWX/Q-020盐雾腐蚀试验箱.实验参数为:(40±2)℃,周期喷雾,每隔45分钟