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粉末涂料的自洁性能研究开发
时间:2021-11-13 14:14:45 点击次数:391

其时自清洁粉末涂料的研讨与运用已取得了显着作用。日本是世界上较早展开纳米粒子光催化活性及用于涂层自清洁、抗菌功用研讨的国家之一,20世纪90年代即结束在陶瓷、玻璃等材料上的工业运用

1涂层自清洁原理

现行亲水性定义为:正常水接触角θ<10°θ<5°为超亲水,θ>90°为疏水,θ>150°为超疏水。

现在涂层自清洁机理首要有以下几种:超疏水、超亲水、超双疏和超双亲等,其间超疏水与超双疏机理首要用于涂料工作;超亲水与超双亲则首要用于自清洁玻璃、陶瓷等工业。

1.1超疏水原理

运用纳米粒子的小规范效应,在涂层外表构成一层超疏水层,空气中的无机尘土一般具有必定极性,在超疏水外表不能构成剧烈吸附,极易被雨水冲刷掉;

即便涂层上被有机物吸附,也能够运用纳米粒子超强的光催化活性,最终将有机物分解成CO2H2OH2SO4HNO3等易冲刷物质。

该涂层外表结构及自清洁原理与荷叶类似,能保证涂层外表清洁如新。

1.2超双疏原理

涂层外表构成纳米规范几许形状互补(如凸与凹相间)的界面结构,因为纳米规范低凹的外表可使吸附气体分子安稳存在,相当于在微观外表上有一层安稳的气体薄膜,使油或水无法与材料的外表直接接触,从而使材料外表呈现超凡的双疏性。

2实验部分

2.1活性纳米Al2O3微粒的制备

将纳米Al2O3粉体松懈在无水乙醇中,参加纳米粉质量1.5%的蒸馏水,用稀盐酸调pH值为5,参加4%(质量分数)全氟辛基-三乙氧基硅烷,拌和下加热回流反响2h

再参加2%(质量分数)环氧基硅烷偶联剂,持续回流反响2h。减压蒸馏除掉体系中的溶剂和水,干燥后制得具有反响活性的纳米Al2O3微粒。

2.2自清洁聚酯粉末涂料的熔融挤出制备

将活性纳米Al2O3微粒与聚酯树脂、固化剂、流平剂、颜填料、助剂等按必定比例称量,加到高速混合机中混合5~10min,选用双螺杆挤出机熔融挤出,经压片,破碎,筛分后,制得自清洁粉末涂料。

2.3自清洁聚酯粉末涂料的干混制备

先将聚酯树脂、固化剂、流平剂、颜填料、助剂等按必定比例称量,加到高速混合机中混合2~5min,选用双螺杆挤出机熔融挤出,经压片,破碎,筛分后,制得纯聚酯粉末涂料;

再将活性纳米Al2O3微粒、纯聚酯粉末涂料、松懈助剂按比例称量,加到干混设备中进行固相复合反响,高速松懈5~10min,冷却,筛分,制得自清洁粉末涂料。

作用与谈论

1实验作用

选用JSM-5600型扫描电子显微镜进行扫描电子显微镜(SEM)表征;选用BM300型(日本)接触角测定仪测定水与涂层外表的接触角;

选用PHI5702X-射线电子能谱(XPS)仪对涂层外表的化学组成进行表征;涂层厚度、光泽度、耐冲击性等功用按照现行国标要求进行测定。

1为干混工艺下活性纳米Al2O3微粒用量与涂层外表接触角的对应联系;表2为活性纳米Al2O3微粒添加前后粉末涂层的物理机械功用比照;

1为干混工艺制得的自清洁粉末涂层SEM图像;图2为自清洁涂层上水滴和油滴的形状图;图3为自清洁涂层外表的X-射线光电子能谱图。

 

2粉末涂料生产工艺对功用的影响

实验过程中发现:选用熔融挤出工艺制备自清洁粉末涂料,活性纳米Al2O3微粒用量较小时,粉末涂层的物理机械功用较好,但疏水性较差;

活性纳米Al2O3微粒用量大于30%时,涂层才具有必定的疏水性,但涂层的物理机械功用大大下降,甚至呈现涂层不连续现象。

选用干混工艺制备粉末涂料作用较好,纳米Al2O3微粒用量可大幅减少,而涂层惯例的物理机械功用则有了杰出保证。

干混工艺既可使纳米Al2O3微粒均匀松散,也能保证粉末涂料熔融固化成膜过程中纳米微粒向涂层外表的调集与排列组合。

3纳米Al2O3微粒用量对涂层疏水性的影响

由表1能够看出:在实验工艺下,跟着纳米Al2O3微粒用量的添加,涂层的水接触角迅速增大,Al2O3用量达10%(质量分数)时水接触角抵达最高,随后小幅下降。

这说明纳米Al2O3微粒的存在是涂层呈现疏水性的要害,但过量的纳米Al2O3微粒,则破坏了聚酯与固化剂的成膜反响。能够经过正交等实验,均衡涂层的疏水性与物理机械功用,确认纳米Al2O3微粒用量的******点。

4涂层外表的微观状况及功用

1标明:涂层外表被纳米Al2O3微粒均匀掩盖,具有仿荷叶外表结构的微观结构;

从图3能够看出:涂层对钢铁基材的掩盖很好,没有任何Fe信号,强的F信号说明,涂层外表富集氟硅烷、布满活性纳米Al2O3微粒,这些也从涂层的外表微观结构上提醒了涂层的超疏水性。

5涂层物理机械功用

2数据标明:添加适量纳米Al2O3微粒并没有下降涂层的首要物理机械功用,但对涂层的外观、外表光泽度有显着影响,这与纳米粒子的小尺度效应有直接联系。

对涂层进行耐刮擦实验时发现:涂层外表的纳米结构极易遭到破坏,直接表现是涂层疏水性下降甚至消失,与前期疏水性涂层遭到水流激烈冲刷、人工揉擦后疏水性消失类似。

这说明自清洁粉末涂层外表的纳米微粒与树脂基料缺少结实结合,涂层的柔韧性、外表硬度等功用偏低,还需要经过进一步的实验来改善。

结语

在液体自清洁涂料研讨与运用取得重大作用的促进下,自清洁粉末涂层功用检测及表征作用说明:添加活性纳米Al2O3微粒完成了粉末涂层外表的超疏水性。针对实验中存在的涂层外表纳米结构易危害等问题,往后应在纳米粒子修饰材料挑选、修饰工艺以及涂料干混工艺优化等方面进行更深化的研讨。



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