納米TiO-,2--ZnO改性聚酯涂層鋼板的研究.pdf

1、隨著納米材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，納米材料的應(yīng)用研究已成為研究熱點(diǎn)。納米TiO2. ZnO材料作為極具代表性的納米材料越來越廣泛的應(yīng)用到工程實(shí)際中。作為傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品的有機(jī)涂層鋼板，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和應(yīng)用要求的不斷提高，對(duì)于產(chǎn)品自身的老化性能、腐蝕性能的研究不斷深入。納米TiO2、ZnO材料均具有紫外屏蔽、耐腐蝕的特性，因此，納米TiO2. ZnO材料在有機(jī)涂層鋼板產(chǎn)品的應(yīng)用研究具有廣闊的前景和重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文圍繞提高性能、理論研究和工

2、程應(yīng)用三個(gè)方面，對(duì)于納米TiO2、ZnO改性聚酯涂層材料抗老化，耐腐蝕性能及其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究。試驗(yàn)以納米TiO2，ZnO材料濃縮分散液形式添加到聚酯涂料中，利用傳統(tǒng)工藝、先進(jìn)設(shè)備制備納米改性聚酯涂料；通過工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)和工藝設(shè)備制備納米改性聚酯涂層鋼板，完成了納米改性涂層鋼板產(chǎn)品的開發(fā)。利用激光粒度儀、SEM、TEM、DSC等研究納米材料濃縮分散液的性能；利用紫外可見分光光度計(jì)、紫外加速老化試驗(yàn)箱等研究了納米改性聚酯涂層材料

3、的紫外線屏蔽性能。利用耐鹽霧實(shí)驗(yàn)、交流阻抗譜研究了納米改性聚酯涂層材料耐腐蝕性能及腐蝕介質(zhì)在涂層中的傳輸行為。通過這些對(duì)于納米改性聚酯涂層材料的具體研究獲得了一些有價(jià)值的結(jié)論。本研究達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)，取得了一些具有理論價(jià)值和工程價(jià)值的創(chuàng)新性研究成果。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴解決了納米TiO2，ZnO材料在非水介質(zhì)中穩(wěn)定分散這個(gè)在有機(jī)涂層鋼板應(yīng)用過程中的關(guān)鍵問題，根據(jù)納米材料濃縮分散液的用途和性能要求，提出了納米材料

4、濃縮分散液的制備工藝方法。納米濃縮分散液具有高固含量和低粘度的特點(diǎn)，50％固含量TiO2，ZnO納米濃縮分散液的粘度僅為3.5mPa.s，5.5mPa.s。對(duì)納米濃縮分散液的粒度和形貌、成分和熱穩(wěn)定性等進(jìn)行系統(tǒng)研究，納米TiO2，ZnO基本上處于單分散狀態(tài)，納米分散液粒度在100nm以下；濃縮分散液具有良好的熱穩(wěn)定，在0～150℃范圍內(nèi)的失重率小于1％；納米粒子與分散劑間形成了較穩(wěn)定的化學(xué)吸附；濃縮分散液具有較好的貯存穩(wěn)定性。
　

5、　 ⑵從涂料的組分設(shè)計(jì)角度出發(fā)，通過組分具體性能參數(shù)確定組分成分及用量，研究給出了納米聚酯涂料的配方。同時(shí)，根據(jù)涂料生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)調(diào)整配方試制了納米聚酯涂料，最終根據(jù)涂層鋼板生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)進(jìn)行了納米改性聚酯涂層鋼板的批量生產(chǎn)，獲得了納米改性聚酯涂層鋼板產(chǎn)品。
　　 ⑶對(duì)于納米改性聚酯涂層的抗老化和防腐蝕性能進(jìn)行了研究。納米改性聚酯涂層材料均具有較強(qiáng)紫外屏蔽作用，納米改性聚酯涂層中納米含量達(dá)到1.5％，涂層厚度達(dá)

6、到10μm時(shí)，可以屏蔽掉90％以上的紫外線。同時(shí)，鹽霧試驗(yàn)證明納米TiO2、ZnO改性聚酯涂層的耐蝕性能明顯優(yōu)于聚酯涂層，銹蝕時(shí)間延長一倍。紫外加速老化試驗(yàn)驗(yàn)證納米TiO2、ZnO改性聚酯涂層抗老化能力得到提高，色差變化分別降低到聚酯涂層的69.5％和83.5％。EIS研究也得到和上述檢測(cè)相近的結(jié)果。
　　 ⑷結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證了理論公式的結(jié)果，納米粒子較體相顆粒具有更強(qiáng)的紫外線吸收和散射光線能力，提高了聚酯涂層的紫外線屏蔽性能。同時(shí)

7、，采用EIS研究方法分析納米ZnO、TiO2對(duì)于聚酯涂層腐蝕性能的影響機(jī)理，納米ZnO、TiO2材料的添加阻礙水在聚酯涂層中的擴(kuò)散過程，降低了聚酯涂層中缺陷面積，納米ZnO、TiO2在添加量為1.0％時(shí)涂層具有最佳的抗介質(zhì)滲透破壞能力。
　　 ⑸將實(shí)驗(yàn)室的研究成果進(jìn)行了工業(yè)化驗(yàn)證，對(duì)其生產(chǎn)工藝、設(shè)備的適應(yīng)性進(jìn)行了研究。首次獲得納米TiO2. ZnO材料改性聚酯涂層鋼板，檢測(cè)表明納米材料有效提高了產(chǎn)品的抗腐蝕和抗老化能力，提高了涂