埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料的性能与涂装工艺研究
发布时间：2021-01-02 17:04
埃洛石纳米管（HNTs）,作为一类硅铝酸盐类矿物和新型天然无机纳米材料,具有丰富、价廉、热稳定性强等优点,加之其独特的中空纳米管状结构和表面结构,已被广泛应用并成为新型材料学的研究热点。作为纳米填料,HNTs可有效增强高分子材料的性能。此外,由于HNTs的极性表面特性,其在环氧树脂（EP）等极性聚合物中又具有较好的分散性。目前,HNTs/油性环氧树脂复合材料研究较集中,而HNTs/水性环氧树脂的研究鲜见报道。因此,本文旨在选取水性环氧树脂作为基体,以HNTs为增强基制备出性能优良且环保的水性环氧树脂复合材料,以期应用于机械设备表面或工业涂料涂装领域。其主要工作如下:首先,利用市售水性环氧树脂乳液,采用超声分散与机械搅拌相互结合的分散方式,制备出HNTs/水性环氧树脂复合乳液,探究了分散工艺;以双酚A环氧树脂E-44为原料自制出水性环氧树脂乳液及其HNTs/水性环氧树脂复合材料,研究了HNTs对水性环氧树脂性能的影响;采用硅烷偶联剂KH550对HNTs改性得到系列m-HNTs;分析了m-HNTs及m-HNTs/水性环氧树脂复合材料的热稳定性及流变行为,确定最佳改性工艺。其次,在最佳工艺条...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 埃洛石纳米管的概述
1.1.1 埃洛石纳米管的发展与现状
1.1.2 埃洛石纳米管的结构与性质
1.1.3 埃洛石纳米管的应用
1.1.4 埃洛石纳米管/聚合物复合材料研究进展
1.2 水性环氧树脂涂料的研究进展概述
1.2.1 环氧树脂涂料的性质与特点
1.2.2 水性环氧树脂涂料的制备与发展
1.2.3 水性环氧树脂纳米复合材料
1.2.4 水性环氧树脂涂料的应用
1.3 本论文的研究目的意义与研究内容
1.3.1 本论文研究目的意义
1.3.2 本论文研究内容
2 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料制备与性能分析
2.1 引言
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验部分
2.3.1 超声功率实验
2.3.2 超声时间实验
2.3.3 超声方式实验
2.3.4 水性环氧树脂乳液的制备
2.3.5 埃洛石纳米管的提纯
2.3.6 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料的制备
2.4 分析与测试
2.4.1 扫描电镜表征测试
2.4.2 透射电镜表征测试
2.4.3 乳液粒径测试
2.4.4 胶体稳定性测试
2.4.5 流变行为分析测试
2.4.6 水性环氧树脂乳化剂核磁表征测试
2.4.7 水性环氧树脂乳化剂红外表征测试
2.4.8 热稳定性分析测试
2.4.9 吸水率测试
2.4.10 涂膜性能测试
2.5 结果与分析
2.5.1 表面形貌分析
2.5.2 粒径分析
2.5.3 胶体稳定性分析
2.5.4 流变行为分析
2.5.5 环氧树脂与水性环氧树脂乳化剂的核磁谱图分析
2.5.6 环氧树脂乳化剂的红外谱图
2.5.7 断面形貌分析
2.5.8 稳态流变及触变性分析
2.5.9 动态流变分析
2.5.10 热稳定性分析
2.5.11 耐水性分析
2.5.12 涂膜性能测试
2.6 本章小结
3 埃洛石纳米管的改性工艺
3.1 引言
3.2 实验试剂与仪器
3.3 实验部分
3.3.1 埃洛石纳米管提纯
3.3.2 KH550改性埃洛石纳米管的制备
3.3.3 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳液制备
3.3.4 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳胶膜与涂膜制备
3.4 分析与测试
3.4.1 傅立叶红外光谱仪表征测试
3.4.2 X光电子能谱分析测试
3.4.3 X射线衍射仪表征测试
3.4.4 扫描电镜表征测试
3.4.5 透射电镜表征测试
3.4.6 流变行为分析测试
3.4.7 热稳定性分析测试
3.5 结果与分析
3.5.1 KH550改性HNTs红外分析
3.5.2 KH550改性HNTs的XPS分析
3.5.3 KH550改性HNTs的XRD分析
3.5.4 KH550改性HNTs的SEM分析
3.5.5 KH550改性HNTs的TEM分析
3.5.6 KH550改性HNTs的热重分析
3.5.7 系列m-HNTs/水性环氧树脂复合乳液流变分析
3.5.8 系列m-HNTs/水性环氧树脂复合乳胶膜的热稳定性分析
3.6 本章小结
4 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料性能研究
4.1 引言
4.2 实验试剂与仪器
4.3 实验部分
4.3.1 埃洛石纳米管提纯
4.3.2 KH550改性埃洛石纳米管的制备
4.3.3 水性环氧树脂乳液制备
4.3.4 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳液制备
4.3.5 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳胶膜与涂膜制备
4.4 分析与测试
4.4.1 水性环氧树脂乳化剂红外表征测试
4.4.2 扫描电镜表征测试
4.4.3 乳液粒径测试
4.4.4 流变行为分析测试
4.4.5 胶体稳定性测试
4.4.6 热稳定性分析测试
4.4.7 吸水率测试
4.4.8 涂膜性能测试
4.4.9 原子力显微镜分析测试
4.5 结果与分析
4.5.1 红外光谱分析
4.5.2 SEM分析
4.5.3 粒径分析
4.5.4 稳态流变分析
4.5.5 动态流变分析
4.5.6 胶体稳定性分析
4.5.7 热重分析
4.5.8 乳胶膜耐水性分析
4.5.9 涂膜性能分析
4.5.10 AFM相图分析
4.5.11 AFM3D图分析
4.6 本章小结
5 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合涂料涂装工艺研究
5.1 引言
5.2 实验原料与仪器
5.3 实验部分
5.3.1 调漆实验
5.3.2 成膜实验
5.4 分析与测试
5.4.1 涂膜附着力测试
5.4.2 涂膜硬度测试
5.4.3 涂膜柔韧性测试
5.4.4 涂膜光泽度测试
5.4.5 涂膜耐冲击性测试
5.4.6 涂膜耐水性测试
5.4.7 流变行为测试
5.5 结果与讨论
5.5.1 分散剂对涂膜性能的影响
5.5.2 颜料对涂膜性能的影响
5.5.3 增稠剂对涂膜性能的影响
5.5.4 消泡剂对涂膜性能的影响
5.5.5 润湿剂对涂膜性能的影响
5.5.6 流平剂对涂膜性能的影响
5.5.7 涂装工艺对漆膜性能的影响
5.5.8 涂料调漆前后流变行为分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能环氧树脂胶黏剂研究概况[J]. 陈卫东,张鹏云,陈艳丽,顾莉. 化工科技. 2016(03)
[2]改性埃洛石材料的制备及其对亚甲基蓝吸附行为的研究[J]. 王欣,陈元涛,张炜,赫文芳,王建,陈必清. 分析测试学报. 2016(06)
[3]埃洛石纳米管改性竹材防霉涂料的性能研究[J]. 李瑜瑶,张融,靳肖贝,覃道春. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]缓蚀剂在埃洛石上的担载与释放规律研究[J]. 王绮,李澄,郑顺丽,胡玮,丁诗炳,刘盼金,杜梦萍. 材料导报. 2016(08)
[5]常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展[J]. 袁腾,周闯,周健,黄家健,涂伟萍,杨卓鸿. 功能材料. 2016(03)
[6]云南西双版纳埃洛石特征研究[J]. 李小帆,管俊芳,程飞飞,张帆,殷科. 矿物学报. 2016(01)
[7]流变助剂对高极性溶剂型涂料性能影响研究[J]. 赵蓉旭,赵举. 中国涂料. 2016(02)
[8]埃洛石纳米硅铝管（HNTs）的结构和物理性能[J]. 程志林,孙伟. 石油学报(石油加工). 2016(01)
[9]埃洛石纳米管表面结构对其吸附脱硫性能的影响[J]. 祁晓烨,马智,张园园,丁彤,齐晓周. 化学工业与工程. 2016(05)
[10]江西赣南风化淋滤型稀土矿床中的粘土矿物研究[J]. 范晨子,张誉,陈郑辉,朱云,樊兴涛. 岩石矿物学杂志. 2015(06)
博士论文
[1]埃洛石纳米管/聚合物乳胶纳米复合薄膜的制备、微结构与性能研究[D]. 乔俊强.兰州大学 2012
[2]改性凹凸棒土固载磷钨酸（盐）及其催化酯化研究[D]. 张丽霞.江南大学 2010
硕士论文
[1]水性木器涂料助剂的配伍性研究[D]. 唐本辉.华南理工大学 2013
[2]水性木器漆用混合型消泡剂及增稠剂流变性能的应用研究[D]. 高博远.北京化工大学 2013
[3]碳纳米管在环氧树脂中分散方法研究[D]. 王建强.北京化工大学 2013
[4]有机蒙脱土改性水性环氧树脂乳液的制备及性能研究[D]. 曾平.江苏科技大学 2013
[5]表面修饰Al2O3/环氧树脂复合材料界面和导热性能的研究[D]. 赵维维.南京航空航天大学 2013
[6]环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备和表征[D]. 王舟.北京化工大学 2010
[7]有机蒙脱土/水性环氧防腐涂料的制备研究[D]. 李爱萍.天津大学 2009
[8]粉石英的表面改性及有机硅耐高温涂料的研制[D]. 林鹏.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2953305
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 埃洛石纳米管的概述
1.1.1 埃洛石纳米管的发展与现状
1.1.2 埃洛石纳米管的结构与性质
1.1.3 埃洛石纳米管的应用
1.1.4 埃洛石纳米管/聚合物复合材料研究进展
1.2 水性环氧树脂涂料的研究进展概述
1.2.1 环氧树脂涂料的性质与特点
1.2.2 水性环氧树脂涂料的制备与发展
1.2.3 水性环氧树脂纳米复合材料
1.2.4 水性环氧树脂涂料的应用
1.3 本论文的研究目的意义与研究内容
1.3.1 本论文研究目的意义
1.3.2 本论文研究内容
2 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料制备与性能分析
2.1 引言
2.2 实验试剂与仪器
2.3 实验部分
2.3.1 超声功率实验
2.3.2 超声时间实验
2.3.3 超声方式实验
2.3.4 水性环氧树脂乳液的制备
2.3.5 埃洛石纳米管的提纯
2.3.6 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料的制备
2.4 分析与测试
2.4.1 扫描电镜表征测试
2.4.2 透射电镜表征测试
2.4.3 乳液粒径测试
2.4.4 胶体稳定性测试
2.4.5 流变行为分析测试
2.4.6 水性环氧树脂乳化剂核磁表征测试
2.4.7 水性环氧树脂乳化剂红外表征测试
2.4.8 热稳定性分析测试
2.4.9 吸水率测试
2.4.10 涂膜性能测试
2.5 结果与分析
2.5.1 表面形貌分析
2.5.2 粒径分析
2.5.3 胶体稳定性分析
2.5.4 流变行为分析
2.5.5 环氧树脂与水性环氧树脂乳化剂的核磁谱图分析
2.5.6 环氧树脂乳化剂的红外谱图
2.5.7 断面形貌分析
2.5.8 稳态流变及触变性分析
2.5.9 动态流变分析
2.5.10 热稳定性分析
2.5.11 耐水性分析
2.5.12 涂膜性能测试
2.6 本章小结
3 埃洛石纳米管的改性工艺
3.1 引言
3.2 实验试剂与仪器
3.3 实验部分
3.3.1 埃洛石纳米管提纯
3.3.2 KH550改性埃洛石纳米管的制备
3.3.3 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳液制备
3.3.4 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳胶膜与涂膜制备
3.4 分析与测试
3.4.1 傅立叶红外光谱仪表征测试
3.4.2 X光电子能谱分析测试
3.4.3 X射线衍射仪表征测试
3.4.4 扫描电镜表征测试
3.4.5 透射电镜表征测试
3.4.6 流变行为分析测试
3.4.7 热稳定性分析测试
3.5 结果与分析
3.5.1 KH550改性HNTs红外分析
3.5.2 KH550改性HNTs的XPS分析
3.5.3 KH550改性HNTs的XRD分析
3.5.4 KH550改性HNTs的SEM分析
3.5.5 KH550改性HNTs的TEM分析
3.5.6 KH550改性HNTs的热重分析
3.5.7 系列m-HNTs/水性环氧树脂复合乳液流变分析
3.5.8 系列m-HNTs/水性环氧树脂复合乳胶膜的热稳定性分析
3.6 本章小结
4 改性埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合材料性能研究
4.1 引言
4.2 实验试剂与仪器
4.3 实验部分
4.3.1 埃洛石纳米管提纯
4.3.2 KH550改性埃洛石纳米管的制备
4.3.3 水性环氧树脂乳液制备
4.3.4 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳液制备
4.3.5 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合乳胶膜与涂膜制备
4.4 分析与测试
4.4.1 水性环氧树脂乳化剂红外表征测试
4.4.2 扫描电镜表征测试
4.4.3 乳液粒径测试
4.4.4 流变行为分析测试
4.4.5 胶体稳定性测试
4.4.6 热稳定性分析测试
4.4.7 吸水率测试
4.4.8 涂膜性能测试
4.4.9 原子力显微镜分析测试
4.5 结果与分析
4.5.1 红外光谱分析
4.5.2 SEM分析
4.5.3 粒径分析
4.5.4 稳态流变分析
4.5.5 动态流变分析
4.5.6 胶体稳定性分析
4.5.7 热重分析
4.5.8 乳胶膜耐水性分析
4.5.9 涂膜性能分析
4.5.10 AFM相图分析
4.5.11 AFM3D图分析
4.6 本章小结
5 埃洛石纳米管/水性环氧树脂复合涂料涂装工艺研究
5.1 引言
5.2 实验原料与仪器
5.3 实验部分
5.3.1 调漆实验
5.3.2 成膜实验
5.4 分析与测试
5.4.1 涂膜附着力测试
5.4.2 涂膜硬度测试
5.4.3 涂膜柔韧性测试
5.4.4 涂膜光泽度测试
5.4.5 涂膜耐冲击性测试
5.4.6 涂膜耐水性测试
5.4.7 流变行为测试
5.5 结果与讨论
5.5.1 分散剂对涂膜性能的影响
5.5.2 颜料对涂膜性能的影响
5.5.3 增稠剂对涂膜性能的影响
5.5.4 消泡剂对涂膜性能的影响
5.5.5 润湿剂对涂膜性能的影响
5.5.6 流平剂对涂膜性能的影响
5.5.7 涂装工艺对漆膜性能的影响
5.5.8 涂料调漆前后流变行为分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能环氧树脂胶黏剂研究概况[J]. 陈卫东,张鹏云,陈艳丽,顾莉. 化工科技. 2016(03)
[2]改性埃洛石材料的制备及其对亚甲基蓝吸附行为的研究[J]. 王欣,陈元涛,张炜,赫文芳,王建,陈必清. 分析测试学报. 2016(06)
[3]埃洛石纳米管改性竹材防霉涂料的性能研究[J]. 李瑜瑶,张融,靳肖贝,覃道春. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]缓蚀剂在埃洛石上的担载与释放规律研究[J]. 王绮,李澄,郑顺丽,胡玮,丁诗炳,刘盼金,杜梦萍. 材料导报. 2016(08)
[5]常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展[J]. 袁腾,周闯,周健,黄家健,涂伟萍,杨卓鸿. 功能材料. 2016(03)
[6]云南西双版纳埃洛石特征研究[J]. 李小帆,管俊芳,程飞飞,张帆,殷科. 矿物学报. 2016(01)
[7]流变助剂对高极性溶剂型涂料性能影响研究[J]. 赵蓉旭,赵举. 中国涂料. 2016(02)
[8]埃洛石纳米硅铝管（HNTs）的结构和物理性能[J]. 程志林,孙伟. 石油学报(石油加工). 2016(01)
[9]埃洛石纳米管表面结构对其吸附脱硫性能的影响[J]. 祁晓烨,马智,张园园,丁彤,齐晓周. 化学工业与工程. 2016(05)
[10]江西赣南风化淋滤型稀土矿床中的粘土矿物研究[J]. 范晨子,张誉,陈郑辉,朱云,樊兴涛. 岩石矿物学杂志. 2015(06)
博士论文
[1]埃洛石纳米管/聚合物乳胶纳米复合薄膜的制备、微结构与性能研究[D]. 乔俊强.兰州大学 2012
[2]改性凹凸棒土固载磷钨酸（盐）及其催化酯化研究[D]. 张丽霞.江南大学 2010
硕士论文
[1]水性木器涂料助剂的配伍性研究[D]. 唐本辉.华南理工大学 2013
[2]水性木器漆用混合型消泡剂及增稠剂流变性能的应用研究[D]. 高博远.北京化工大学 2013
[3]碳纳米管在环氧树脂中分散方法研究[D]. 王建强.北京化工大学 2013
[4]有机蒙脱土改性水性环氧树脂乳液的制备及性能研究[D]. 曾平.江苏科技大学 2013
[5]表面修饰Al2O3/环氧树脂复合材料界面和导热性能的研究[D]. 赵维维.南京航空航天大学 2013
[6]环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备和表征[D]. 王舟.北京化工大学 2010
[7]有机蒙脱土/水性环氧防腐涂料的制备研究[D]. 李爱萍.天津大学 2009
[8]粉石英的表面改性及有机硅耐高温涂料的研制[D]. 林鹏.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2953305
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