納米SiO2對氟碳涂料漆膜硬度的影響

畢春波 鞏維艷 郎建峰

摘要：采用納米SiO2對仿真幕墻表面進行改性，綜合考察了不同SiO2含量下固化時間和涂膜交聯(lián)度對涂膜硬度的影響，以及SiO2含量對涂膜交聯(lián)度的影響，利用掃描電鏡表征手段來研究表面改性的效果和分散狀況，結(jié)果得出納米SiO2含量應(yīng)控制在2%-8%涂膜的性能最好。

關(guān)鍵詞：納米微粒漆膜硬度

0 引言

合成樹脂仿幕墻系統(tǒng)，它具有節(jié)能環(huán)保、色澤豐富、防污自潔性強、安全、持久、經(jīng)濟、又能達到玻璃幕、鋁板幕、石材幕的裝飾效果，被廣泛應(yīng)用于新型建筑物及老建筑物的翻新。所謂合成樹脂幕墻裝飾系統(tǒng)材料，指采用高性能化學(xué)高分子聚合物與顏料、無機填料、助劑、分別精練成可滲透微溶的膩子、底層、中層、面層的功能材料，用科學(xué)的工序施工在建筑墻體上，形成與幕墻同樣耐久的外觀裝飾效果。但是，仿真幕墻飾面與傳統(tǒng)幕墻飾面相比，還存在表面硬度低的缺陷。為此，進行了改善仿真幕墻面層硬度的研究。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

原料：7066型鋁粉，上海攀彩金屬顏料有限公司；稀釋劑，F(xiàn)X041，天津市邦加化工技術(shù)有限公司；固化劑，天津市邦加化工技術(shù)有限公司；FEVE樹脂，JF-2，固體含量51.8%，酸值（mgKOH/g）5.25，長熟三愛富中昊化工新材料有限公司；CAB-381-0.5、CAB-551-0.2；德謙公司201防沉劑；Cerafak-103；納米微粒（SiO2、TiO2、ZnO）。

儀器：PPH-1型鉛筆硬度計；鼓風(fēng)恒溫烘箱，上海現(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司；高速研磨分散機，上海現(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司。

1.2 漆膜的制備

1.2.1 試樣的表面處理

本試驗試片采用馬口鐵片，規(guī)格為50×120×0.2-0.3mm。試片表面處理方法為：先用120#砂紙對馬口鐵表面進行打磨處理，再用丙酮擦洗馬口鐵表面，直至表面潔凈。

1.2.2 漆膜的制備

①刷涂法：將試樣稀釋至適當(dāng)粘度，用漆刷在規(guī)定的鐵板上快速均勻的沿縱橫方向涂刷，使成一層均勻的漆膜，不允許有空白或溢流現(xiàn)象，刷涂好的樣板，平放于恒溫恒濕處或鼓風(fēng)恒溫風(fēng)箱中干燥。

②噴涂法：將試樣稀釋至工作粘度（在25±1℃條件下，以涂-4粘度計測定，油基漆為20～30s，揮發(fā)性漆為15～25s），然后在規(guī)定的底板上噴涂成均勻的漆膜，不得有空白或溢流現(xiàn)象。噴涂好的樣板平放于恒溫恒濕處或鼓風(fēng)恒溫風(fēng)箱中干燥。

1.2.3 超細微粒的分散方法

本實驗采用高速攪拌研磨分散的方法，如果分散體系放置一個星期不發(fā)生沉淀，則認為納米微粒已被有效地分散。

1.3 性能測試

漆膜硬度測試：按照GB6739-86測試涂膜硬度。

2 結(jié)果和討論

2.1 不同SiO2含量下固化時間對涂膜硬度的影響

不同SiO2含量下固化時間對涂膜硬度的影響，結(jié)果如圖1所示：結(jié)果表明，增加固化時間對涂膜的硬度有很大影響，這是因為固化時間增加，涂膜的交聯(lián)度增加，涂膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，從而硬度增加。但是當(dāng)交聯(lián)固化完全時，涂膜的硬度不再增加。

2.2 涂膜交聯(lián)度對硬度的影響

涂膜的固化時間不同引起交聯(lián)度不同，而交聯(lián)度的不同又直接影響到涂膜硬度的變化，不同SiO2含量時不同交聯(lián)度對應(yīng)硬度列于表1～3。可見交聯(lián)度增加涂膜的硬度也增加。

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2.3 SiO2含量對涂膜交聯(lián)度的影響

交聯(lián)度直接影響到了涂膜的硬度，同時SiO2對涂膜的硬度也有影響，為此我們測試了SiO2含量對涂膜交聯(lián)度的影響，圖2列出了不同SiO2含量下涂膜的交聯(lián)度。添加少量的SiO2涂膜的交聯(lián)度會有所提高，這可能是由于樹脂與納米粒子的核-殼架構(gòu)引起的，這種有機和無機粒子的緊密結(jié)合使涂膜更加致密；然而SiO2含量超過8%后涂膜的交聯(lián)度又降低，這可能是納米粒子的團聚造成的。

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綜上所述，SiO2含量在2%-8%時涂膜的性能最好，故在討論涂料配方對涂膜性能影響時，本文均采用2%的SiO2含量。

2.4 改性前后漆膜性能檢測

納米SiO2改性仿真幕墻表面前后的漆膜性能檢測對比結(jié)果如下表4所示：

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由測試結(jié)果比較可知，未改性前漆膜基本符合工藝標準，但是在應(yīng)用上其硬度還較低，光澤度也不均勻，通過納米SiO2改性漆膜，不但提高了其表面硬度，而且使其表面光澤度也有所改善。

3 結(jié)論

納米SiO2的含量影響固化時間和交聯(lián)密度，而固化時間和交聯(lián)密度又直接影響仿真幕墻面層的硬度，所以SiO2含量應(yīng)控制在2%-8%涂膜的性能最好。

參考文獻：

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[3]張光輝，張拴.納米材料的特點及制備方法研究[J].價值工程， 2012（24）.

基金項目：2012年唐山市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目，項目編號12110201a，項目名稱用于合成樹脂仿真幕墻裝飾系統(tǒng)拋光膩子的研究。