纳米二氧化硅改性环氧树脂可提高涂层耐腐蚀性

2019-03-01 11:47:42 作者：本网整理来源：车用平台分享至：

环氧树脂具有优良的粘接性、化学稳定性、力学性能以及低收缩、易加工和低成本等优点，在胶粘剂、建筑、航天航空、涂料、电子电气和先进复合材料等领域得到广泛应用。然而，由于纯环氧树脂具有较高的交联结构，存在质脆、耐疲劳性、抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的使用要求，使其应用受到一定的限制。对环氧树脂进行改性，以提高其性能成为研究的热点之一。

环氧树脂的改性方法有很多，传统的增韧方法是将韧性好的聚合物如橡胶弹性体或热塑性树脂等加入到环氧树脂中，使其复合材料的韧性有显着的提高，然而，该法在提高环氧树脂韧性的同时却使耐热性等有不同程度的降低。因此，人们一直在寻找新的改性途径。近年来，纳米材料的出现和纳米技术的发展，为聚合物的改性又提供了一个新的途径。无机纳米材料由于具有优异的耐热性及尺寸稳定性等优点已被越来越多地应用在聚合物的改性研究中。纳米SiO2是无定型的白色粉末，其分子结构中存在大量不饱和的残键和不同键合状态的羟基，分子结构呈三维链状结构。这种结构与树脂的某些基团可以发生键合作用，从而大大改善材料的硬度和强度。同时，纳米SiO2颗粒由于尺寸小，当采用适当的方式与树脂复合时将分布在高分子键的空隙中，由此使聚合物的强度、韧性、延展性均大幅提高。

国外相关研究人员最近通过超声波降解法研究了不同尺寸的气相二氧化硅改性环氧树脂，以改善涂层性能。

采用超声波技术成功地制备了不同含量的纳米（7nm）和微米（0.2-0.3μm）二氧化硅增强空白环氧涂层（EC）。扫描电镜分析显示，纳米和微二氧化硅填料在环氧树脂基体中均匀分散，负载量达3wt.%。通过红外光谱和差示扫描量热法（DSC）研究发现，超声波能使环氧树脂与二氧化硅颗粒之间形成永久的化学键合。红外光谱定量分析表明，纳米二氧化硅在环氧树脂化学键合中的参与度高于微米二氧化硅。

通过对比试验，分析评价了涂覆环氧树脂涂料和气相二氧化硅-环氧复合涂层钢板的表面润湿性、耐腐蚀性、热稳定性和机械性能。

通过接触角试验测量微二氧化硅改性的涂层样品与纳米二氧化硅改性的涂层样品接触角，研究表明经纳米二氧化硅改性的涂层疏水性更好。

盐雾试验和热重分析结果表明，纳米二氧化硅与微米二氧化硅的改性涂层相比，改善了环氧涂层的耐腐蚀性和热稳定性。机械性能（即划痕硬度、粘附力、冲击强度和耐磨性）也以同样的方式得到改善。

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责任编辑：韩鑫