漆酚基光固化纳米复合涂料的制备与性能表征

发布时间：2020-09-11 22:27

　　 本文对生漆的主要成分——漆酚进行了深入研究,针对漆酚成膜条件苛刻、柔韧性、抗冲击性能较差等问题,通过将漆酚与环氧树脂、丙烯酸反应,制备出可以紫外光固化且性能较为优异的漆酚环氧丙烯酸酯(UEA),然后以UEA为基质,通过添加改性后氧化石墨烯、纳米纤维素纤维等纳米增强填料,进一步提高复合漆膜机械性能。本研究以氧化石墨烯(GO)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性氧化石墨烯(MPS-GO)、十八胺改性氧化石墨烯(ODA-GO)为增强填料,制备出改性氧化石墨烯/环氧丙烯酸酯复合涂层,通过对复合涂层的比较,决定以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)作为改性助剂进行后续试验;以不同比例改性氧化石墨烯-纳米纤维素纤维(GO-CNF)为增强填料,制备出改性氧化石墨烯-纳米纤维素/环氧丙烯酸酯(GO-CNF/UEA)复合涂层,通过对复合涂层机械性能的比较,筛选出氧化石墨烯与纳米纤维素的最佳配比为1:3,筛选出GO-CNF填料占UEA的最佳质量比为1%。最后,采用红外、扫描电镜、X射线衍射、X-射线光电子能谱等技术对最优复合涂层特征基团、表观形貌、元素含量、化学物结构等进行分析。结论如下:(1)GO的掺入可以显著提高UEA膜的硬度,同时也易导致团聚现象的发生,使漆膜脆化,相比纯UEA膜,GO/UEA膜硬度最高可达到5H,抗冲击性能最高可达到42cm,但其附着力及柔韧性下降明显。(2)对GO进行改性后,ODA的长链碳分子和MPS的硅烷分子有效枝接到GO表面,有效的解决了GO在漆膜中的团聚问题,增强GO和基质的相容性。ODA-GO/UEA相比MPS-GO/UEA,其柔韧性、抗冲击性能及硬度明显提高,这是由于ODA-GO与基质UEA之间更易发生交联反应,相容性更好,GO可以作为增强填料均匀的分散在UEA聚合物分子间的空隙内,增加膜的致密性和完整性。(3)通过对MPS-GO/UEA膜和ODA-GO/UEA膜机械性能的比较,发现MPS-GO涂层的硬度、柔韧性与ODA-GO涂层差异不明显,虽然ODA-GO涂层的附着力、抗冲击性能优于MPS复合涂层,但是ODA价格较为高昂,具有刺激性,不符合绿色环保理念。因此以MPS作为改性助剂,通过添加纳米纤维素纤维(CNF)改善涂层附着力、抗冲击性能,并且CNF的加入可以减少GO的用量,从而降低涂料成本。(4)通过对以MPS作为改性助剂的不同比例,不同含量(占UEA的质量比)的GO-CNF复合涂层机械性能的比较,筛选出复合涂层填料的最佳含量为1%,最佳配比GO:CNF=1:3,最佳涂层硬度为5H,附着力为1级,抗冲击性能为50cm,柔韧性为2级,其附着力及抗冲击性能得到了显著提高,和ODA-GO涂层的机械性能达到同一水平,同时大大降低了涂料成本,也符合绿色环保的发展理念。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ637

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本文编号：2817253