收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

紫外光固化环氧丙烯酸酯/SiO_2(TiO_2)纳米复合涂层的研究

李富生  
【摘要】:紫外光固化是一种环保技术,具有环境友好、效率高、经济和节约能源等优点,在日益苛刻的环保要求下,该项技术获得了前所未有的发展,已被广泛用于电子材料封装、塑料制件表面保护、木地板上光、汽车小面积修补等行业中。另一方面,通过纳米无机相来提高有机涂层的耐刮伤性、耐磨性等性能已成为学术界共识。若将纳米无机相引入至紫外光固化涂料中,则可完美结合纳米复合与紫外光固化技术的优点,大大推动紫外光涂料的发展与应用。目前,文献中虽然对紫外光固化纳米复合涂层也有一些研究报道,但仍然存在研究体系有限、制备方法少、不同纳米复合体系的紫外光固化动力学行为缺乏系统研究等问题。本研究以SiO_2和TiO_2为纳米无机相,设计制备了三种不同的紫外光固化纳米复合涂层体系,系统研究了这些纳米复合涂层的紫外光固化动力学、表面性能、热学性能和光学性能,以期为紫外光固化纳米复合涂层的应用提供理论基础。具体研究内容及结果如下: 紫外光固化纳米SiO_2颗粒涂层 按Stober方法制备了纳米二氧化硅醇溶胶粒子,在同一介质中直接采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性,再通过乙醇脱除获得浓缩的改性二氧化硅粒子在游离MPS中的分散液,在浓缩液中加入光引发剂,涂膜光固化后得到了高无机相含量的纳米SiO_2颗粒涂层。考察了纳米SiO_2粒径对浓缩液粘度、光固化动力学以及涂层表面特性、热学和光学性能的影响规律。研究表明,该方法制备的涂层表面光滑且透明,随着纳米SiO_2粒径的增加,纳米复合涂层的光固化速度,最终双键转化率和表干时间增加,但表面粗糙度、玻璃化转变温度和紫外光吸收性能有所下降。 紫外光固化环氧丙烯酸酯/二氧化硅纳米复合涂层 将按前述类似方法制备的改性SiO_2粒子(40nm)与环氧丙烯酸酯(EA)和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等组分超声共混制备了紫外光固化环氧丙烯酸酯/SiO_2纳米复合涂层。考察了纳米SiO_2含量对涂层形态、紫外光固化行为、热稳定性和光学性能的影响规律,用红外光谱系统地研究了纳米复合涂层的紫外光固化动力学的影响因素,包括引发剂类型、用量、光强、膜厚、固化气氛、杂质(MPS、乙醇和水)等,并与这些因素对纯环氧丙烯酸酯的紫外光固化动力学的影响规律进行了比较。同时,采用四乙氧基硅烷(TEOS)在EA存在下水解,除乙醇,然后与TMPTA、引发剂等组分混合(即原位法)制备了紫外光固化环氧丙烯酸酯/SiO_2纳米复合涂层,比较了该方法与上述方法(即共混法)制备的纳米复合涂层的固化行为、微结构和性能。 研究表明,采用SiO_2浓缩液超声共混法制得的纳米复合涂层中,纳米SiO_2含量即使高达22.5%时仍具有良好的分散性,突出的涂层透明性。随着纳米SiO_2含量的增加,涂层的紫外屏蔽性增加,热稳定性提高,但纳米SiO_2对EA涂层的阻燃性几乎没有影响。 动力学研究表明,纳米SiO_2的引入不可思议地提高了EA体系的紫外光固化速度,但是由于纳米二氧化硅胶体粒子上的多孔性,纳米复合涂层与EA体系相比具有更强的氧敏感性,从而导致涂层的表干时间随着纳米SiO_2用量的增加而变长。与EA体系相比,纳米复合涂层具有更高的固化速度和最终转化率。MPS和乙醇的存在提高了纳米复合涂层的紫外光固化速度,然而水的存在却减慢涂层的光固化速度。 与共混法相比,原位法得到的纳米复合涂层中TEOS只是部分水解,生成的是一种与有机相缠结的无机相结构。原位法制备的纳米复合涂层比共混法制备的纳米复合涂层具有更高的UV固化速度,但是,共混法制备的纳米复合材料由于良好的纳米二氧化硅的分散而具有高的玻璃化转变温度和强的紫外吸收性能。紫外光固化环氧丙烯酸酯/TiO_2纳米复合涂层 以TMPTA和醋酸丁酯为分散介质,通过纳米TiO_2粉体的球磨分别制备了TST和TSB两种分散良好的纳米TiO_2浆料。将上述浆料与EA、TMPTA、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)等组分混合制备了两个系列的紫外光固化环氧丙烯酸酯/TiO_2纳米复合涂层。考察了纳米TiO_2的引入和醋酸丁酯的存在对纳米复合涂层紫外光固化行为和性能的影响规律。研究发现,引入纳米TiO_2可以提高涂层的热稳定性和紫外屏蔽性能。与采用TST浆料制备的纳米复合涂层相比,利用TSB浆料制备的纳米复合涂层具有较高的最终双键转化率、良好的透明性,但是表面粗糙度稍大、紫外屏蔽性能、热学性能和玻璃化转变温度均较低。动力学研究表明,由于纳米TiO_2强的UV吸收性能,它的引入会严重地降低引发剂的引发效率,进而降低紫外光固化体系的固化速率,且随着TiO_2含量的增加,这种降低作用越明显,但是醋酸丁酯的存在有助于减弱纳米TiO_2对紫外光固化速度的降低作用。此外,低效引发剂的使用、固化气氛中氧气浓度的增加、膜厚的降低以及辐射光强的减弱都会加强氧气对含TiO_2纳米复合涂层的阻聚作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王立,封麟先,杨士林;以SiO_2为载体的乙烯丙烯共聚高效Ziegler-Natta催化剂[J];化学学报;1995年03期
2 戴秀萍,于玲;低温下测定大气总悬浮颗粒物中游离二氧化硅的方法探讨[J];江苏环境科技;1995年02期
3 孙景章;用氟硅酸钾滴定法测定SiO_2实验条件的控制[J];河北陶瓷;1998年03期
4 徐国财,马家举,邢宏龙,胡乃明;原位分散紫外光固化SiO_2纳米复合材料的性质[J];应用化学;2000年04期
5 高彦峰,柳泽河道;SiO_2和ZrO_2晶型对钒-硅酸锆生成的影响[J];陶瓷工程;2001年04期
6 陈宝剑,王宏强;精料技术在长钢的应用与实践[J];山西冶金;2000年02期
7 朱伯铨,李楠,甘菲芳,陈荣荣,田守信;电熔镁锆合成料中SiO_2的赋存形态及分布特征[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2000年01期
8 李平;;论GB1574—79常量分析法SiO_2测定中动物胶溶液的温度[J];煤炭分析及利用;1995年03期
9 王剑华,郭玉忠,刘荣佩;溶胶-凝胶法制备SiO_2薄膜的研究[J];材料科学与工艺;1999年03期
10 程晓敏 ,陶应龙 ,张联盟 ,陈铁群;SiO_2与液态Al反应生成Al_2O_3/Al复合材料的研究[J];特种铸造及有色合金;2003年04期
11 李玲,龚克成;从SiO_2合成有机硅配位体的研究与进展[J];化工新型材料;1997年12期
12 张萍;SiO_2负载纳米级SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸的制备及其催化合成乙酸丁酯的研究[J];唐山师范学院学报;2003年02期
13 何志巍,甄聪棉,缑洁,兰伟,郭得峰,王印月;分子模板法制备纳米多孔SiO_2薄膜[J];稀有金属;2004年03期
14 翟继卫,张良莹,姚熹;溶胶-凝胶法制备TiO_2-SiO_2复合薄膜的研究[J];功能材料;1998年03期
15 李冬黎,夏天东,康龙,赵文军,刘天佐,马宝玉;复合钢管陶瓷层相组成及致密化的研究[J];甘肃工业大学学报;1999年04期
16 马建华,吴广明,程银兵,孙骐,王俊玲,沈军,王珏;疏水型SiO_2光学增透膜的制备[J];物理化学学报;2001年12期
17 张海燕;硅铁矿热炉烟尘的治理与回收利用[J];河南冶金;2002年05期
18 郭卫红,李盾,苏诚伟,唐颂超,徐种德;PMMA/SiO_2共混体系的研究 Ⅰ纳米级SiO_2填充PMMA体系[J];塑料工业;1998年05期
19 李玲,龚克成;超声波在纳米材料合成中的应用[J];材料导报;1998年04期
20 刘德启,李汉民,李蘅,彭波;改性造纸黑液中SiO_2对冶金炉料高温稳定性影响的研究[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘世明;王慧;曾令可;;纳米SiO_2气凝胶的性能表征与分形维数[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
2 姜建义;余菊华;许存义;刘春荣;;硅上SiO_2膜的喇曼谱[A];全国第三届光散射学术会议论文摘要[C];1985年
3 安璐;杨红;胡鹤;杨仕平;;不同粒径SiO_2空心微球的制备及其在超声-磁共振成像中的初步应用研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
4 赵占强;戴忠玲;王友年;;射频等离子体刻蚀SiO_2的数值研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
5 徐梦婧;费英伟;吴耀;金振民;;铬铁矿中SiO_2含量的高温高压实验研究——对铬铁矿出溶柯石英机制的启示[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年
6 徐群娜;马建中;周建华;李娜;;无皂乳液聚合法制备聚丙烯酸酯改性酪素/纳米SiO_2皮革涂饰剂及其性能的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
7 苏晓露;侯吉科;徐伟箭;;磷酸化(壳聚糖/PVA)-SiO_2质子交换膜的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 孟庆男;步欣源;王明阳;张恺;杨柏;;聚合物辅助刻蚀法合成SiO_2中空微球[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 冯坚;高庆福;冯军宗;姜勇刚;;SiO_2气凝胶隔热复合材料性能及应用研究进展[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
10 陈妹琼;张敏;孙成访;蔡志全;程发良;;乙二醇对纳米SiO_2胶体电解质电化学性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晨;声光移频集成光学陀螺及Si基SiO_2波导声光移频技术研究[D];长春理工大学;2012年
2 王慧;SiO_2气凝胶及其复合材料的制备与性能研究[D];华南理工大学;2010年
3 沈哲红;聚合物/纳米SiO_2复合乳液构筑的光子晶体及结构研究[D];复旦大学;2011年
4 闫刚印;SiO_2系列三维光子晶体的自组装制备与光学性质的研究[D];兰州大学;2011年
5 孙小飞;SiO_2基复合薄膜的制备与光学性能[D];长春理工大学;2009年
6 王丽;铁氧体/SiO_2纳米复合材料的磁性和穆斯堡尔谱学研究[D];吉林大学;2013年
7 陈庚文;荧光SiO_2纳米颗粒性能研究及应用[D];大连理工大学;2013年
8 范欣;聚合物/SiO_2草莓型复合粒子的制备及其在梯度润湿表面中的应用[D];华南理工大学;2013年
9 高桂梅;油页岩灰渣制备纳米SiO_2和气凝胶的方法研究[D];吉林大学;2010年
10 胡晓慧;超临界CO_2介入之SiO_2气凝胶制备、理论及应用[D];厦门大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 娄垚;PLD低温制备富硅SiO_2薄膜及其应用[D];杭州电子科技大学;2010年
2 杨兴旺;稀土、染料掺杂SiO_2基纳米粒子的制备及光学性质研究[D];暨南大学;2010年
3 张春;介孔SiO_2及其氧化物复合材料的制备与表征[D];安徽大学;2010年
4 王伟;常压制备块体SiO_2气凝胶隔热复合材料的工艺及其性能[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 彭洪阳;水分散性纳米SiO_2/含氟聚合物复合乳液的合成及其在纺织品防酸整理中的应用[D];东华大学;2011年
6 黄晓光;SiO_2/有机聚合物基质稀土配合物复合发光材料的研究[D];兰州大学;2011年
7 汪慧;SiO_2气凝胶/苯丙原位复合乳液的制备及其在隔热涂料中的应用[D];广东工业大学;2011年
8 叶发敏;热氧化生长SiO_2钝化膜与双层减反射膜技术的研究[D];上海交通大学;2010年
9 陈琴;溶胶—凝胶法制备疏水SiO_2气凝胶及其性能研究[D];中南大学;2010年
10 张光辉;游离SiO_2粉尘体外诱转肺成纤维细胞抑制筛选[D];郑州大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978