纳米填料对环氧涂料防腐耐磨性能影响

摘要：环氧树脂由于其本身的附着力强，耐化学药品性和耐磨性也很好，所以被广泛应用于防腐涂料上。但是由于其自身脆性等缺点，在使用中通常需要对其进行改性处理。其中，各种纳米粉体对环氧树脂的改性得到了广泛的关注，对于提高环氧涂料的耐腐蚀性和耐磨性等性能发挥了重要作用。主要综述了纳米粉体在提高环氧树脂涂料的防腐性和耐磨性等方面的研究进展，介绍了纳米粉体分散改性的先进方法和表征手段，对纳米填料应用于重防腐耐磨环氧涂料的发展进行了展望。　　　　[关键词]纳米填料；分散；含量；环氧涂料；重防腐；耐磨　　　　[中图分类号]TQ323.5；TQ316.6[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2008)01-0071-04　　　　0引言　　　　环氧树脂涂料具有较高的机械强度和粘结力、尤其对金属的附着力强，耐化学药品性和耐油性也很好，特别是耐酸碱性非常好，同时具有易加工改性等特点成为防腐涂料中应用的主要树脂品种之一[1]。但是由于自身脆性等缺点，通常需要对其进行改性处理。王训遒等人[2]认为环氧树脂通过环氧结构改性、橡胶改性、填充无机填料等高性能化后可制成防腐涂料。在大多数使用环境中，通常希望环氧树脂涂料同时具有强的防腐性和高的耐磨性以及其它性能，尤其是涂层的高耐磨性对保持涂层完整有重要作用，因而对其耐腐蚀性有非常大的影响，所以如何提高涂料的防腐性和耐磨性等性能成为涂料行业的研究热点之一。其中，添加改性纳米填料对综合提高环氧涂料重防腐能力和耐磨等性能上发挥了显著作用，因此，在众多对环氧树脂的改性的研究中，纳米无机填料改性环氧树脂更容易满足这一要求而备受关注。在纳米粉体改性环氧涂料的过程中，对纳米粉进行预分散改性可以使其在涂料中达到良好的分散效果，是保证其对环氧树脂起到纳米改性作用的重要环节。本文分析比较了各种纳米填料对环氧树脂复合材料的性能的影响，希望对提高环氧涂料的防腐蚀性和耐磨性等性能有所启发，不断优化涂层性能。　　　　1纳米填料对环氧树脂性能的改善　　　　由于腐蚀防护所涉及的表面材料的性质由微观结构所决定，纳米技术的出现与应用无疑将给腐蚀控制技术的发展带来巨大的机遇。研究表明，利用纳米技术对有机涂层防腐材料进行改性，可有效提高其综合性能，特别是增加材料的机械强度、硬度、附着力，提高耐光性、耐老化性、耐候性等[3]。目前研究主要集中在以TiO2、SiO2、Al2O3、碳纳米管等纳米材料为填料的环氧涂料中。例如研究表明纳米SiO2具有比表面积大、表面活性基团多等特点，能较好地与环氧树脂基体复合，改性作用明显优于普通SiO2[4]。　　　　纳米级颗粒与微米级颗粒相比对环氧树脂各项性能的作用效果有显著改善。由于纳米颗粒的小尺寸效应，其与基体界面粘接作用加强，使得涂层受力时有利于应力传递，且纳米材料表面严重的配位不足，表现出极强活性，进一步促进了树脂的交联反应，提高了分子间的键力，同时使涂层致密且耐磨性提高。微米颗粒的粒径较大，可以阻碍复合涂层中高分子链段的运动，从而影响涂层的抗冲击性能[5]。环氧基团在界面上与纳米粒子产生远大于范德华力的作用力，形成非常理想的界面，能起到很好的引发微裂纹、吸收能量的作用。大量的研究结果可以证明这一结论。例如兰州化学物理研究所的杨保平等[6]比较了分析纯的普通TiO2与纳米TiO2在相同的工艺条件下制备涂料，测试结果显示，纳米TiO2改性后涂层的结合力、耐盐雾性、硬度、柔韧性等明显提高。郑亚萍等[7]则发现环氧树脂在填充纳米SiO2粒子后，冲击强度可提高30%，拉伸强度提高1倍。如上所述，纳米填料对改善环氧树脂性能有着重要的作用。但是在实现的过程中，有两大问题成为研究重点：一个是如何解决纳米颗粒在环氧树脂中的分散问题，另一个是如何选择纳米颗粒填加量的问题。

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