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纳米TiO_2对氯醚树脂及其防腐涂料性能的影响

向斌  
【摘要】:随着国民经济的快速发展,海洋和西部大开发战略的顺利推进,大量的钢铁设施不断涌现,对长效、环保、高耐候性涂料的要求越来越高,但是目前防腐蚀涂料还无法满足这种需要,尤其是耐候性方面。氯醚树脂涂料清洁环保、性能优良,具有巨大应用前景,但目前研究极少;纳米二氧化钛具有强紫外线屏蔽功能,可能提高防腐涂料性能。因此,本文利用沉降法和TEM研究了纳米二氧化钛分散的最佳条件,利用交流阻抗和紫外加速老化、红外、光电子能谱等实验和分析手段研究了几种典型的商品化纳米二氧化钛对氯醚树脂及其防腐涂料力学性能、耐候性和耐蚀性等性能的影响,探讨了其作用机理,并获得了最佳防腐蚀涂料配方。首次开展了纳米二氧化钛在氯醚树脂涂料中应用的一系列探索性研究。 对纳米二氧化钛和分散剂种类进行了筛选,发现了不同种类和表面处理方法制备的纳米二氧化钛分散性能差别较大;得到了分散剂用量,纳米二氧化钛的分散剂用量约为普通二氧化钛的10-15倍。 添加金红石型纳米二氧化钛(B)可以提高涂层硬度1-2个等级层,添加锐钛型纳米二氧化钛(A)没有变化,表明纳米粒子大小和形貌对涂层力学性能影响较大。 两种晶型的纳米二氧化钛在紫外线作用下对树脂的影响不同,A明显加速氯醚树脂的老化,B却能显著屏蔽紫外线、减轻树脂的老化,提出并验证了氯醚树脂紫外线加速老化的机理为:纳米二氧化钛表面产生的自由基攻击树脂中亚甲基的氢原子,发生脱氯化氢生成双键;双键被臭氧氧化发生断链裂解。研究者首次发现了氯醚树脂涂层中氯元素和氧元素“趋肤效应”,即氯、氧元素趋于表面分布,钛元素却趋于内层分布,该效应对涂层性能的影响有待进一步研究。 室内紫外线加速实验的老化速度较户外暴晒实验慢,对此现象作者提出了水分对氯醚树脂紫外线老化具有加速作用。 直接添加纳米二氧化钛的商品化防腐涂层耐浸泡性能和交流阻抗值随添加量增加而降低,利用临界体积浓度(CPVC)理论等解释了该现象;通过实验获得了如下最佳涂料配方为:0.5-1.0g纳米TiO2(B),25.6g氯醚树脂,33.4g二甲苯,1.4g氯化石蜡52#,1.5g 15%有机膨润土浆,0.8g氧化铬绿,7.7g云母氧化铁灰,0.6g非浮型铝粉。


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