納米ZnO的表面改性研究及其在聚酯涂料中的應(yīng)用.pdf

1、將納米顆粒添加到涂料中制備新型功能納米復(fù)合涂料，正成為納米應(yīng)用研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但是，由于納米顆粒表面極強(qiáng)的表面能，使它們很容易團(tuán)聚在一起，從而形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體，這大大降低甚至喪失了納米粒子所具有的特殊性質(zhì)，同時(shí)由于納米粒子表面的親水疏油性，使其在有機(jī)高分子樹脂中難于均勻分散，界面會(huì)出現(xiàn)空隙，當(dāng)空氣中的水分進(jìn)入空隙中就會(huì)觸發(fā)界面處高聚物的脆化、降解，導(dǎo)致涂層失效。因此，為了提高納米粒子在有機(jī)高分子中的分散性和穩(wěn)定性

2、，需要對(duì)納米粒子進(jìn)行表面改性。本文主要研究了納米ZnO的改性及其對(duì)聚酯涂膜性能的影響。
　　文中分別采用偶合接枝法和N,N’-羰基二咪唑（CDI）活化接枝法對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行改性，通過硅烷偶聯(lián)劑KH550將硬脂酸接枝到粒子表面，采用紅外光譜（IR）、掃描電鏡（SEM）、熱重分析、分光光度法和活化指數(shù)對(duì)改性前后納米ZnO進(jìn)行表征，考察納米ZnO表面與有機(jī)官能團(tuán)的結(jié)合方式以及改性對(duì)納米氧化鋅在有機(jī)介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性的影響。同時(shí)研究了溶劑

3、種類、偶聯(lián)劑用量、偶聯(lián)時(shí)間、硬脂酸用量、硬脂酸接枝時(shí)間、改性溫度等因素對(duì)偶合接枝改性效果的影響，以確定改性納米ZnO粒子的最佳工藝條件?；罨笖?shù)和分光光度法的測(cè)試結(jié)果表明，兩種方法改性后的納米粒子都由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性，在有機(jī)溶劑中的分散性都有所改善，其中CDI活化接枝法的改性效果更好。紅外譜圖結(jié)果顯示，偶合接枝法和CDI活化接枝法都能夠成功地將硬脂酸以化學(xué)鍵合的方式接枝到納米ZnO表面。熱重分析結(jié)果表明活化劑CDI的加入對(duì)酰胺化反應(yīng)有

4、明顯的促進(jìn)作用，能夠顯著提高硬脂酸的接枝率。SEM結(jié)果顯示兩種方法改性后的納米顆粒均不同程度地改善了納米氧化鋅顆粒的團(tuán)聚情況，其中經(jīng)CDI活化接枝的效果更好。偶合接枝改性的最佳工藝條件為：偶聯(lián)劑用量為2％、偶聯(lián)時(shí)間為8h、硬脂酸用量為2%、硬脂酸接枝時(shí)間為3h、改性溫度為60℃。
　　通過共混法將經(jīng)過改性的納米ZnO粒子添加到不飽和聚酯涂料中，制備得到納米ZnO/聚酯復(fù)合涂料，測(cè)試了納米ZnO/聚酯復(fù)合涂膜的性能，如拉伸強(qiáng)度、斷裂