碳纳米管复合水性氟碳涂料的制备及性能研究

发布时间：2020-10-22 07:37

　　 水性FEVE型氟碳涂料不仅具备了优异的耐候性、耐蚀性,并且降低了VOC的排放,符合环保要求。但由于树脂结构和实际生产的限制,水性氟碳涂料仍存在闪蚀、附着力差等问题,成膜致密性也不如溶剂型氟碳涂料,限制了其进一步发展。本文选用一种双组份水性FEVE型氟碳树脂作为成膜物质,金红石型钛白粉作为颜填料,碳纳米管作为功能填料,制备了不同浓度的水性氟碳涂料,并通过对碳纳米管进行改进,提高其在水中的分散能力以及与树脂的相容性。本文第二章选用钛白粉为颜填料,通过对润湿分散剂、成膜助剂、消泡剂等助剂的优化,制备了不同颜料体积浓度(PVC)的水性FEVE型氟碳涂料,对其力学性能、耐化学品性以及耐盐雾性能进行了测试。研究结果表明:随着成膜助剂添加量的提高,涂层铅笔硬度下降,光泽度先增高后降低,在光泽度最高时成膜致密,耐蚀性显著提高。钛白粉在水性氟碳树脂中临界颜料体积浓度(CPVC)为25%,该PVC下涂层性能最优,耐酸45 d,耐碱7 d,耐盐雾1800 h,不起泡不生锈。碳纳米管由于其优异的理化性能,少量添加既能有效提高涂层的力学性能、耐腐蚀性、致密性以及附着力。本文第三章制备了不同浓度(0.1~2%)的碳纳米管/水性氟碳涂层,研究了碳纳米管在涂层中的分散性,对成膜助剂用量进行进一步优化,并对涂层性能进行了测试。碳纳米管的添加能够降低成膜助剂的用量。涂层硬度和附着力随着碳纳米管的增加先增后降。碳纳米管在复合氟碳涂层中易团聚,存在不规则球形团聚体,随着浓度的增高粒径增大(1.2μm~2.7μm)。碳纳米管在浸泡时易剥落,导致在酸液中的失光率增加。碳纳米管能够有效填补涂层孔隙,进而提高涂层的耐碱性和耐盐雾性。为提高碳纳米管在水中的分散性及其与树脂的相容性,第四章制备了聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯(PVAc/V10)包覆碳纳米管,探究了其在水中的分散性,制备了不同浓度的改性碳纳米管/水性氟碳涂层,并对其性能进行研究。聚合物包覆层有效提高了碳纳米管在涂层中的分散性。V10-CNTs在涂层中团聚体粒径最小(~500 nm)。PVAc-CNTs能够有效提高涂层的耐碱性,但复合涂层在50 g/L H_2SO_4溶液中保光性下降。V10-CNTs能够同时提高涂层的耐酸性和耐碱性。0.5%的碳纳米管添加量即可有效提高涂层的耐酸碱性和耐盐雾性。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ630.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 氟碳涂料发展概述
        1.1.1 氟碳涂料的分类
    1.2 水性氟碳涂料概述
        1.2.1 水性氟碳树脂的制备方法
        1.2.2 可常温固化水性氟碳涂料的分类
    1.3 水性FEVE型氟碳涂料概述
        1.3.1 FEVE氟碳树脂的结构与分类
        1.3.2 水性FEVE氟碳涂料的性能
        1.3.3 水性FEVE氟碳涂料的改性
    1.4 碳纳米管复合涂料
        1.4.1 碳纳米管的结构与性能
        1.4.2 碳纳米管复合涂料
        1.4.3 碳纳米管涂料的隐患
        1.4.4 碳纳米管的改性
    1.5 本文的研究意义和研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
2 水性氟碳涂料的制备
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料及实验仪器
        2.2.2 水性氟碳涂料的制备
        2.2.3 测试及表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 分散剂的选择
        2.3.2 消泡剂的选择
        2.3.3 成膜助剂的选择及涂层力学性能
        2.3.4 水性氟碳涂料的耐酸碱性
        2.3.5 水性氟碳涂料的耐盐雾性
        2.3.6 小结
3 碳纳米管复合水性氟碳涂料的制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要原料及实验仪器
        3.2.2 碳纳米管复合水性氟碳涂料的制备
        3.2.3 测试及表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碳纳米管复合涂层的成膜助剂用量测定及涂层力学性能
        3.3.2 碳纳米管复合涂料的微观形貌
        3.3.3 碳纳米管复合涂料的耐酸碱性
        3.3.4 碳纳米管复合涂料的耐盐雾性
        3.3.5 小结
4 聚合物包覆碳纳米管复合水性氟碳涂料的制备
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要原料及实验仪器
        4.2.2 聚合物包覆碳纳米管的制备
        4.2.3 改性碳纳米管复合水性氟碳涂层的制备
        4.2.4 测试及表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 改性碳纳米管的表征
        4.3.2 改性碳纳米管复合涂料的微观形貌
        4.3.3 改性碳纳米管复合涂层的力学性能
        4.3.4 碳纳米管复合涂料的耐酸碱性
        4.3.5 碳纳米管复合涂料的耐盐雾性
        4.3.6 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2851304