為了改善納米 ZnO(VK-J30) 在涂料中的分散性，以鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行改性。研究了丙烯酸聚氨酯清漆、含未改性納米氧化鋅(VK-J30)的丙烯酸聚氨酯涂層和添加鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后的納米氧化鋅的丙烯酸聚氨酯涂層的防腐蝕性能。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米 ZnO (VK-J30s)其團(tuán)聚現(xiàn)象明顯消失，與涂料表現(xiàn)出良好的相容性，所得的復(fù)合涂層的抗?jié)B透能力明顯比清漆和含未改性納米 ZnO 復(fù)合涂層強(qiáng)。改性納米 ZnO 顯著提高了丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能。

關(guān)鍵詞：丙烯酸聚氨酯涂層；納米氧化鋅；VK-J30；改性；防腐;宣城晶瑞新材料

涂料的防腐蝕作用是衡量涂料性能的一個(gè)重要參數(shù)，改善涂料的防腐蝕性能一直是人們努力研究的方向。納米材料的出現(xiàn)給涂料行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。將納米材料應(yīng)用于涂料中，可望改善和提高傳統(tǒng)涂料的防腐和其他性能，從而制備新的功能型涂料

在眾多的納米氧化物中，納米氧化鋅以其獨(dú)特的抗紫外線(xiàn)性能引起人們的廣泛關(guān)注。納米氧化鋅(VK-J30)為白色粉末，是一種新型的高功能精細(xì)無(wú)機(jī)材料。由于具有**的抗氧化和抗腐蝕性能，高的熔點(diǎn)，良好的機(jī)電耦合、紫外線(xiàn)屏蔽能力及殺菌除臭性，納米氧化鋅在光電器件、化工、涂料、**等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是，納米氧化鋅作為無(wú)機(jī)物直接添加到有機(jī)物尤其是涂料中，會(huì)有相當(dāng)大的困難。原因是，納米氧化鋅粒徑小、比表面積大以及表面能大，處于熱力學(xué)非穩(wěn)定狀態(tài)，因而在分子間力、氫鍵、靜電等作用下，極易聚集成團(tuán)，從而失去納米顆粒所具備的特殊功效。同時(shí)，氧化鋅表面親水疏油，呈強(qiáng)極性，在有機(jī)介質(zhì)中難以均勻分散，與基料之間的結(jié)合力弱，易造成界面缺陷，導(dǎo)致涂料性能下降。因此，為了防止納米氧化鋅團(tuán)聚，充分發(fā)揮其納米效應(yīng)，用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行表面改性，將改性后的納米氧化鋅以一定量添加到丙烯酸聚氨酯涂料中，研究其對(duì)涂層防護(hù)性能的影響。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)納米氧化物改性涂層防護(hù)作用的研究還處于探索階段，尤其是關(guān)于添加偶聯(lián)劑改性后的納米氧化鋅對(duì)涂層抗介質(zhì)滲透能力的影響研究，還停留于簡(jiǎn)單的定性階段，而且其防腐機(jī)理研究還不夠透徹。因此，利用電化學(xué)阻抗譜方法、結(jié)合表面形貌觀(guān)察等研究，比較了丙烯酸聚氨酯清漆和添加改性前、后納米氧化鋅的丙烯酸聚氨酯等 3 種涂層的防腐蝕性能改性前后納米 ZnO 的 FT-IR 分析

鈦酸酯偶聯(lián)劑 KH201(a)、納米 ZnO(b)和鈦酸酯改性納米 ZnO(c)的紅外光譜圖。對(duì)比之下可以看出，改性后的納米 ZnO 在 3 420 cm?1 附近的─OH 峰明顯減弱了，說(shuō)明納米 ZnO 表面的─OH 被反應(yīng)消耗了，生成了 Ti─O─Zn 鍵。在 967 cm?1 處，出現(xiàn)了 P─O─Ti 吸收峰，這正是鈦酸酯偶聯(lián)劑的特征吸收峰，它表明鈦酸酯偶聯(lián)劑與納米 ZnO 發(fā)生了化學(xué)鍵合。

另外，在 2 854 cm?1 和 2 929 cm?1 處出現(xiàn)了鈦酸酯偶聯(lián)劑中的─CH3 和─CH2 的 C─H 對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰；在1 300 cm?1 處出現(xiàn)─CH3 和─CH2 的 C─H 彎曲振動(dòng)吸收峰。這也說(shuō)明納米 ZnO 改性成功。

對(duì)三種涂層的 Nyquist 譜圖分析得知，含 0.5%改性納米 ZnO 的涂層具有**的防腐性能。在實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)一直具有很大的阻抗值，且一直處于浸泡初期。而添加 0.5%未改性納米氧化鋅的涂層在浸泡初期 表現(xiàn)出很好的防腐性，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，阻抗下降很快，浸泡 16 天后的阻抗比同期的清漆還要低。這主要是因?yàn)榧{米 ZnO 具有較大的表面活性和較小的尺寸，但同時(shí)具有的較高表面能使其很容易團(tuán)聚，直接加入涂層后很容易因團(tuán)聚而失去納米效應(yīng)，而且團(tuán)聚顆粒容易使涂層產(chǎn)生氣孔，反而加速腐蝕。經(jīng)鈦酸酯改性后的納米 ZnO 能夠以納米級(jí)粒子的形式均勻地分散在基體中，與基體有較好的相容性，從而能夠發(fā)揮其特有的納米功能。而且改性后的納米 ZnO 由親水性變?yōu)橛H油性，能夠在其表面吸附更多的基體樹(shù)脂，提高了涂層的致密性，使涂層界面能夠很好地阻礙介質(zhì)的滲透，從而提高了涂層的防腐性能。

將3種涂層樣品分別放在 3.5% NaCl 溶液中浸泡40 天，然后取出，清洗表面的腐蝕產(chǎn)物并且干燥。其表面照片所示可以看出，無(wú)納米氧化鋅的涂層經(jīng)過(guò) 40 天的浸泡試驗(yàn)后，已經(jīng)失去了保護(hù)功能，基底金屬遭到嚴(yán)重的侵蝕，金屬已經(jīng)全部暴露并且銹跡斑斑而添加 0.5%未改性納米 ZnO 的涂層則是孔蝕比較嚴(yán)重。相比之下，添加 0.5%改性納米 ZnO 的涂層則仍然完好，表面十分光亮平整。改性后的納米 ZnO 能夠大大提高丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能.

結(jié)論

(1) 經(jīng)過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的納米 ZnO 由親水性變?yōu)橛H油性，團(tuán)聚現(xiàn)象明顯消失，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)粒子的均勻分散，與涂料表現(xiàn)出良好的相容性。

(2) 改性納米 ZnO 充分發(fā)揮了納米效應(yīng)，其復(fù)合涂層的抗?jié)B透能力明顯比清漆和未改性納米 ZnO 復(fù)合涂層要強(qiáng)，起到了有效的屏蔽作用，顯著提高了丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能。

宣城晶瑞新材料有限公司是國(guó)內(nèi)較早大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)納米氧化鋅的廠(chǎng)家，目前已經(jīng)能穩(wěn)定提供納米氧化鋅系列粉體及分散液，原生粒徑可控制在20-200nm范圍，比表面積可提供10-80m2/g系列產(chǎn)品。我司不斷的發(fā)展和完善納米氧化鋅的制備方法，進(jìn)而獲得粒徑均一、大小穩(wěn)定、分散性良好的產(chǎn)物；同時(shí)也向高純度、高產(chǎn)率、低成本的方向發(fā)展；改進(jìn)生產(chǎn)工藝為獲得更好分散性納米氧化鋅粉體及分散液，歡迎廣大新老顧客咨詢(xún)！