纳米无机有机硅杂化光固化涂料的制备工艺及性能检测
纳米SiO2在涂料中的应用研究
绍了加入纳米 Ｓ ， ｉ 对涂料综合性能 的影响。 Ｏ
在建筑 涂料 中， 加入少 许纳米 Ｓ ， 以 明显提 ｉ 可 Ｏ
１ 纳米 ＳＯ２ ｉ 的特性及 形态
纳米 ＳＯ 是 一 种无 毒 、 色 、 污染 的无 机非 金 ｉ， 无 无
从 而 改 善基 体 分 散性 。
金 祝 年 ［ ＿ 用 纳 米 ＳＯ 改 进 外 墙 涂 料 的性 能 ， １应 ０ ｉ，
发现纳米 Ｓ ， 降低涂料的色差值 ， ｉ 能 Ｏ 提高耐老化性 。 王亚强等人 ＿ 着重研究 了纳米 ＳＯ 复合建筑涂料 的 １ ¨ ｉ， 稳定性 ， 最终发现 了纳米 ＳＯ 对稳定性 的影响 因素。 ｉ，
０ 引言
粒 径处 于 １ １０ｎ ～ ０ ｍ的微 粒 称 为 纳米 纳 米 Ｓ 子 为 蓬 松 粉 体 状 态 ，纯 度 可 达 ｉ 粒 Ｏ
９ ．％ 以上 。纳米 ＳＯ 的 Ｔ Ｍ（ 射 电镜 ） 片表 明： ９９ ｉ： Ｅ 透 照
纳米 Ｓ ， ｉ 俗称 “ Ｏ 超微 细 白炭黑 ” 是一种无定 形 的白 ，
的紫外光照射下 ， 其吸收率可 以达到７ ％以上＿ ； ０ １ 在波长 ４ ０ｎ ０ ｍ以 内的红外光照射下 ， 其反射率高达
７ ％以上 。 ０ 将纳米 ＳＯ 添加到涂料 中 ， 以起 到抗紫 ｉ， 可
外 光 和热 老 化作 用 ， 强涂 料 的隔 热性 。 增
不仅可以防雾与紫外线 ， 还适用于高层建筑等玻璃 。 纳米 二氧化硅在耐磨涂料 中的发 展趋 势大概归
热点和发展方向。
第７ 期
董
辉 ， ：纳米 ＳＯ 在涂料 中的应用研究 等 ｉ：
光固化涂料的特性及应用
生物基 PUA
原料易得、可再生且对自然环境友好是生物基PUA的显著优 势，但目前生物基材料的研究还处于发展阶段，生物基多元醇 的种类有限，大大限制了生物基PUA发展.
2.5 改性聚氨酯丙烯酸酯
有机氟改性聚氨酯丙烯酸酯
有机氟改性的PUA大多是WPUA。缩聚共聚法可以控制预聚物的相对分子质量 和分子结构，可调节相对分子质量分布；核壳乳液聚合法则是基于已合成的 WPUA，将含氟的乙烯基类单体与其共聚，形成具有核壳结构的WFPUA
2 Part
UV固化PUA涂料
2.1 UV固化PUA涂料
UV 固化 PUA 涂料
聚氨酯丙烯酸酯（PUA）是目前UV固 化涂料中应用十分广泛的一类树脂，由 丙烯酸羟烷酯封端聚氨酯制得。其分子 中既含有碳碳双键又含有氨基甲酸酯键， 所以它固化前具有很好的反应活性和卓 越的光学性能，固化后具备良好的附着 力、柔韧性、耐磨性、耐药品性以及耐 候性。不仅固化膜性能好，而且固化成 膜时只有少量甚至无VOC挥发，对环境 十分友好。
1.6 UV涂料特点
耗能低 节省能源 固化速度快 生产效率高
涂层性能优秀
无溶剂排放 不污染环境 可涂装对热敏感的基材 所需设备体积小 投资低
1.7 UV涂料应用
应用基材 竹木
塑料 纸张 光纤 金属
应用领域
地板 家具
PVC天花板、PVC隔板、PVC地板 摩托、汽车部件
手机、家电、电脑部件 高档书刊封面、请柬、礼品工艺品
包装
光线成缆
钢材防腐、预涂金属卷材、易拉罐 加工
使用目的 防止涂层出现气泡
耐磨耐污耐擦伤 高级质感
耐磨、耐污、美观
耐水、耐潮、耐刮伤
保护光学性能 耐磨、耐污、美观
1.8 UV涂料分类
Sol-Gel法制备光固化纳米复合涂料的应用性能
制 在 ６ ～５ｃ． 应 ２５ ： 测 反 应 体 系 巾的 一 Ｃ ０ ６ｃ 反 ．ｈ 榆 ＮＯ
含量达到理论计算值（ １ ３后 ， １． ） 视第一步反应完成 ０
温 度 升至 ６ ～ ０ ． 搅 拌 状 态下 ． 滴 加 入 １１Ｉ ５ ７％ 在 逐 ． Ｏ ｎ１ 丙 烯 酸羟 乙酯 和 ０２ ．％阻聚剂 再 反应 ４ ．直到 异 氰 ｈ 酸值 ＜ ．％为止 ： 加入 适 量活 性稀 释 剂 即得 ０３ 再
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ８ 合涂料。
１５ 涂层 固化 ． 将 所 制 得 的 涂 料 按 照 Ｇ １２ — ２分 别涂 抹 于 Ｂ ７７ ９
板材上 ， ７ ０ 紫外灯照射 ， 经 ０Ｗ 同化成膜 。
１６ 涂 料性 能表 征 ．
作者简介 ： 蔡星（９ １ ） 男， 大在读研究生 。 １８ 一 ， 浙
两 者在 自由体 积 和 等 方 面具 有 悬殊 差 异 ，难 于 利 用传 统 的混 合熔 融 等 方法 制 备 。溶 胶 一 凝胶 （ｏ— Ｓｌ Ｇ １ 困其 产 品 均 匀 度 高 达 分 子 或 原 子 尺 度 、 纯 ｅ法 ） 高
在带 有 加热 装 置 的 四 口瓶 中 ，首 先 加 入 ２ ｏ ｏ ｔｌ
烯 酸酯 （Ｕ ， Ｐ Ａ） 自制 ； 羟 甲基 丙 烷 三 丙 烯 酸 酯 三 （ ＭＰ Ａ）二 缩 三 丙 二 醇 二丙 烯 酸 酯 （Ｐ Ｄ ， Ｔ Ｔ 、 Ｔ Ｇ Ａ）浙
江省洞头县凯达化工有 限公司 ；１３ 引发剂 ， １７ 光 常 州华 钛 化 学有 限公 司 硅 烷 偶联 剂 Ｋ ５ ０ 浙 江省 Ｈ一 ７ ．
在 反 应器 中加 入 一 定量 的环 氧树 脂 和 阻 聚剂 ， 加 热 升温 到 ９ ￣Ｈ 恒 温 滴加 含 有 催化 剂 和 烯 酸 ０Ｃ ￣， 的混合 液体 ，每 隔 ３ ｉ ０ｒｎ取样 一 次进行 酸值 测定 。 ａ 当测 定的 酸值 小于 ５时 ． 反应 结 束
有机无机杂化材料
材料化学专业杂化材料结课论文题目:有机/无机纳米杂化材料摘要随着现代科技的发展，单一性能的材料已不能满足人们的需要。
目前通过两种或多种材料的功能复合，性能互补和优化，可以制备出性能优异的复合材料。
无机有机杂化材料是无机材料和有机材料在纳米尺度结合的复合材料，两相间存在强的作用力或形成互穿网络结构。
环氧树脂有诸多方面的优点，然而，由于环氧树脂是交联度很高的热固性材料，它的裂纹扩展属于典型的脆性扩展，其固化物脆性大、耐热性差、抗冲击强度低、易开裂，难以满足日益发展的工程技术的要求，从而限制了环氧树脂的进一步应用。
目录摘要 (I)第1章绪论 (4)1.1有机/无机纳米杂化材料 (4)1.2 纳米材料的特点 (5)1.3 有机/无机纳米杂化材料的研究现状及应用 (6)第2章有机无机纳米杂化材料的制备方法 (8)2.1 溶胶--凝胶法 (8)2.2 有机与无机两相间以共价键结合 (9)2.3 插层复合法 (9)2.4 前驱体法 (11)2.5 LB膜技术 (11)第3章环氧树脂/SiO2-TiO2纳米杂化材料 (12)3.1环氧树脂/SiO2-TiO2纳米杂化材料 (12)总结 (14)参考文献 (15)第1章绪论1.1有机/无机纳米杂化材料有机无机纳米杂化材料是有机和无机成分相互结合，特别是在微观尺寸上结合得到的一种材料。
制备纳米材料的方法主要有物理方法和化学方法，物理方法有：真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法；化学方法有：气相沉积法、水热合成法、沉淀法、溶胶凝胶法、微孔乳液法。
无机组分和有机组分的复合,可以形成光学材料、耐高温材料、力学材料等多种功能材料[1]。
尽管种类千变万化但根据其两相间的结合方式和组成材料的组分，可将无机有机杂化材料大致分为以下两种类型。
(1)有机分子或聚合物简单包埋于无机基质中，制备此类杂化材料可以采用预先掺杂法，也可以采用凝胶浸渍法，此时无机组分与有机组分之间通过弱键如范德华力、氢键或子间作力而相互连接。
有机-无机杂化环氧涂层的合成与性能研究
有机-无机杂化环氧涂层的合成与性能研究金鹿江;杭建忠;孙小英;王小芬;施利毅【摘要】以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为水解前驱体,y-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为偶联剂.采用溶胶-凝胶法合成了有机-无机杂化环氧树脂.研究了水解单体和用水量对涂层性能的影响.结果表明:当水与水解单体物质的量比为4∶1时,杂化涂层附着力为1级,硬度为4H,耐盐雾时间达到360 h.电化学测试表明,在低频区杂化涂层阻抗值可达105 Ω·cm2,比铝合金裸板阻抗值高出2个数量级.表现出良好的防腐蚀性.热重分析显示,杂化树脂具有优异的热稳定性能.利用红外光谱与核磁共振分析了杂化涂层的组成和结构;同时,探讨了溶胶-凝胶杂化涂层的反应机理.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2014(044)005【总页数】7页(P18-24)【关键词】溶胶-凝胶;杂化涂层;耐盐雾;电化学;反应机理【作者】金鹿江;杭建忠;孙小英;王小芬;施利毅【作者单位】上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444;上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444;上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444;上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444;上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444【正文语种】中文【中图分类】TQ635.2基于溶胶－凝胶（sol－gel）技术的有机－无机杂化涂层是一种新兴的功能材料，近年来引起研究者的广泛关注［1－4］。
该材料通常以有机硅氧烷为前驱体，在低温条件下经水解缩合反应制备，杂化材料中有机相与无机相通过化学键相结合，形成高度交联的网状结构，它兼具高分子聚合物和无机材料特点，具有良好的力学性能。
研究表明，有机－无机杂化涂层可与铝合金界面形成Si—O—Al化学键，能有效增强涂层附着力和耐腐蚀能力，杂化涂层材料制备工艺及应用对环境友好，是理想的可有效替代铬酸盐氧化膜的环保材料。
纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展
第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December，2023纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展李 伟（安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽 芜湖 241002）摘 要：纳米SiO2改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。
纳米SiO2与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法，所得产品性能也不同。
综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO2/丙烯酸酯乳液中的应用，以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。
关键词：纳米SiO2；丙烯酸酯；改性；复合方法中图分类号：TQ630.4文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）12-1826-04丙烯酸酯单体中的双键经聚合反应生成丙烯酸酯树脂，由丙烯酸酯树脂制得的涂料具有良好的耐候性、耐酸碱等性能，在汽车、家具、机械、建筑等领域得到广泛应用[1-2]。
由于丙烯酸酯单体的多变性，多种酯基在不同介质中的溶解性，以及与其它涂料用树脂的混溶性等特点，丙烯酸酯树脂已成为涂料工业中全能的通用树脂[3]。
丙烯酸酯涂料也有一些缺点，如热稳定性较差，涂膜易返黏，机械加工性能差等。
为改善涂料性能，有机-无机复合技术为涂料改性开辟了新途径，复合改性技术可以将有机聚合物的优异性能与无机材料杰出的刚性，对热、化学、大气的稳定性结合起来，显著提高涂料性能。
纳米科技的发展使得有机-无机复合改性涂料进入了新阶段，纳米材料在分子水平上实现了有机-无机材料的复合。
纳米SiO2呈三维网状结构，表面存在不饱和键以及不同键态的羟基，具有很高的反应活性，而且表面吸附能力强，对紫外光、可见光以及近红外线有较高的反射率，而且纳米SiO2可深入到高分子化合物的π键附近，形成空间网状结构。
纳米SiO2有着广泛的商业应用，如填料、催化、传感、光子晶体和药物递送等[4-5]。
有机硅改性紫外光固化水性环氧衣康酸树脂的制备及性能研究
有机硅改性紫外光固化水性环氧衣康酸树脂的制备及性能研究韦星船;邓妮;任保川;胡杨明;田华浩;杨前程;蔡伟平【摘要】以环氧树脂(E-51)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGGE)、衣康酸(IA)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)为主要原料,合成了一系列有机硅改性UV固化水性环氧衣康酸树脂.研究了反应温度对体系酸值及改性树脂性能的影响.考察了KH560用量对涂膜耐水性、水接触角和力学性能的影响,并利用红外光谱和热重分析对改性树脂进行了表征.结果表明,当反应温度为90℃,有机硅用量为13.04％时,制得的树脂及其涂膜的综合性能优良:涂膜的吸水率由未改性前的15.58％下降到8.72％,水接触角由58.9°上升到82.3°,最终降解温度由623.11℃增至766.04℃,耐水性、疏水性和热稳定性明显提高.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】7页(P275-280,后插1)【关键词】水性环氧衣康酸树脂;有机硅;改性;紫外光固化;耐水性;疏水性;热稳定性【作者】韦星船;邓妮;任保川;胡杨明;田华浩;杨前程;蔡伟平【作者单位】广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TQ637.6First-author’s address: School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangzhou University， Guangzhou 510006， China随着全球对环境问题日益重视，开发不含挥发性有机化合物（VOC）的环境友好型水性环氧树脂涂料已成为涂料工业的一个研究热点［1-2］。
光固化有机硅材料的分子设计及应用研究进展
用较多的反应ꎮ Ｓｉ—Ｈ 能够与许多不饱和键进行
加成ꎬ 并提供含硅基团ꎮ 特别是其与碳碳双键的
加成ꎬ 可生成水解稳定性较好的硅碳键ꎮ 硅氢加
成反应在 Ｓｐｅｉｅｒ 催化剂的存在下ꎬ 一般不受其它
活性官能团的干扰ꎬ 反应温度较低ꎬ 其反应通式
见式 ２ [２１
Ｈ. Ｙａｎｇ 等人利用巯基 － 烯点击化学法将液
硫基团的梯形聚硅氧烷( ＬＰＳＱ) 经巯基 － 烯点击
反应ꎬ 制得一种新型的光固化混合硅树脂ꎮ 该硅
树脂室温下可在 ２ ｍｉｎ 内光固化ꎬ 固化后具有良
好的光学、 热学和力学性能ꎬ 可简化发光二极管
( ＬＥＤ) 封装过程 [２０] ꎮ
２ ２ ＵＶ 诱导铂催化硅氢加成法
在有机硅化学中ꎬ 硅氢加成是一种研究和应
难闻、 价格偏高ꎬ 且体系保存期较短 [８] ꎻ ＵＶ 诱
导铂催化硅氢加成反应具有较高的活性及选择
性ꎬ 但铂催化剂存在成本高、 毒性大等缺点 [９] ꎮ
２ 光固化有机硅预聚物的合成方法
光固化有机硅预聚物的合成主要有巯基 － 烯
点击化学、 硅氢加成、 水解 － 缩聚反应等方法ꎬ
且近 年 来 的 研 究 主 要 集 中 在 巯 基 － 烯 烃 官 能
ꎬ ２０２０ꎬ ３４ (１) : ６７ ~ ７３
技术进展
ＳＩＬＩＣＯＮＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬ
光固化有机硅材料的分子设计及应用研究进展∗
谭树君ꎬ 叶 娟ꎬ 林子谦ꎬ 陈彦雨ꎬ 徐学智ꎬ 刘 珠ꎬ 刘晓暄ꎬ 向洪平 ∗∗
有机硅 和 光 固 化 技 术 领 域 的 研 究 热 点 之 一
[５]
ꎮ
本文从光固化有机硅材料的分类、 预聚物合成方
不同ꎬ 可分为自由基光固化体系 [６] 、 阳离子光
光固化有机硅材料
光固化有机硅材料第一篇：基础理论一、绪论紫外光(UV)固化是20世纪60年代出现的一种材料表面处理的先进技术，它与电子束(EB)固化统称为辐射固化。
它是利用紫外光引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联，瞬间固化成为固态材料。
1.光固化技术特点高效：光固化产品最常见的未UV涂料、UV油墨、UV胶黏剂，它们的最大特点就是固化速率快，一般在几秒到几十秒之间，最快的可在0.05~0.1S的时间内固化，是目前各种涂料、油墨、胶黏剂中干燥固化最快的。
适应性广：光固化产品可适用于多重基材，如纸张、木材、塑料、金属、皮革、石材、玻璃、陶瓷等，特别对一些热敏感材质(如纸张、塑料或电子元件等)尤其适用。
节能：光固化产品是常温快速固化，其能耗只有热固化配方产品的1/10~1/5。
光固化仅需要用于光引发剂的辐射能，而不像热固化那样需要加热基材。
材料和周围空间还要蒸发除去稀释用的溶剂和水，耗费大量能量。
环境友好：光固化产品的另一个优势是它基本不含挥发溶剂，所用的活性稀释剂是高沸点有机物——丙烯酸多官能单体，而且固化是都参与交联聚合，成为交联网状结构的一部分，因此不会造成空气的污染，也减少了对人体的危害及火灾的危险性，是一类环境友好的产品。
经济：光固化产品的生产效率高，能耗低，而且光固化设备的投资相对较低，易实现流水线生产，厂房占用地面积较少，可节省大量投资，不含溶剂，减少污染，也节省资源，综合考虑是经济的。
2.有机硅与光固化有机硅材料由于其独特的分子结构而具有许多优异的性能, 如耐高低温性、耐候性、电绝缘性、低表面张力和低表面能; 此外, 有机硅材料还具有很低的粘温系数、优异的界面特性、良好的润滑性和化学稳定性等。
这些性能使有机硅材料日益受到人们的重视, 得到广泛应用。
紫外光固化技术具有效率高、污染少、简便、节能等特点, 完全符合3E !Energy (节能)、Ecology (生态环保)、Economy (经济) 原则, 是一种环境友好的绿色技术。
有机硅在涂料工业中的应用_续七_黄薇
添加量为 2% ～ 5% 。 4. 7 平滑和抗划伤助剂 有机硅本身的耐磨性并不好。当它具有低摩 擦系数时就变得非常平滑，具有抗划伤性能。平 滑和抗划伤助剂一般使用有机硅聚醚共聚物 ，水 性涂料还使用高摩尔质量羟基硅油的乳液 。用于 水性和水油体系涂料的平滑和抗划伤助剂见 表 16 。 4. 8 光亮剂 有机硅聚醚甲基丙烯酸共聚物、 羟基封端 ABA 型有机硅聚醚 （ EO ） 及羟基封端有机硅聚 醚 （ EO / PO ） 由于具有降低摩擦系数和光泽好 的特点，可作为 UV 型涂料的光亮剂。 4. 9 附着力促进剂 附着力促进剂基本上都是硅烷偶联剂 。玻璃 底材主要使用 γ － 环氧丙氧基三甲氧基硅烷、 N － （ β － 氨乙基） － γ － 氨丙基三甲氧基硅烷 50% 的丁醇溶液； 金属底材主要使用 γ － 环氧丙氧基 三甲氧基硅烷； 塑料底材主要使用 N － （ β － 氨乙 基） － γ － 氨丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷。 （ 全文完）
4
涂料用有机硅添加剂
料中的添加量为 0. 05% ～ 0. 5% 。 部分溶剂型涂料用流平剂也可用于紫外光 （ UV） 固化型涂料。 水性涂料用流平剂都是有机硅与聚醚共聚的 水溶性硅油，它们与有机树脂的相容性好于二甲 基硅油。其聚醚的结构可以含 EO 和 PO； 也可 以只含 EO； 还可以是带甲氧基的有机硅乙二醇 表面活性剂， 配成表面活性剂质量分数为 10% 的 2 － 丁氧基乙醇溶液； 以及水油两用流平剂。 添加量为 0. 1% ～ 1. 0% 。 4. 2 润湿剂 润湿剂使用的都是表面张力极低的非离子型 有机硅表面活性剂， 如三硅氧烷 （ 迈图的 Silwet 408 和道 康 宁 的 DC Q 2 － 5211 都 是 超 级 润 湿 剂） 、含非离子表面活性剂链节的改性二甲基硅 油、ABA 型有机硅聚醚共聚物， 添加量为 0. 1% 即有很好的润湿性。一些溶剂型涂料使用的润湿 剂可用于 UV 固化型涂料。水性涂料使用的润湿 剂是水油两用的非离子型有机硅表面活性剂 。 4. 3 消泡剂 聚二甲基硅氧烷是溶剂型涂料用消泡剂的主 体成分，其中一些含有白炭黑； 还有一些需要配 合流平剂使用，需在高剪切力下混入体系，适合 消除大泡。而含苯基和烷基的消泡剂由于侧基的 碳链加长，与有机体系相容性好，具有消除微泡 的功能，补充了前述消泡剂的不足。消泡剂的添 －6 加量以 50 × 10 开始，根据消泡效果适当增减。 UV 型涂料可使用溶剂型涂料用消泡剂， 也 可使用 5% 氟烷基改性有机硅的甲基 － 异丁基酮 溶液。
杂化硅溶胶
文章编号：1006-3080(2021)02-0147-07DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20191202002杂化硅溶胶/有机硅低聚物复合透明超疏水涂层的制备及性能吕 露1， 王绍华2， 易红玲1， 公维光1， 林 珩1， 郑柏存1,2（1. 华东理工大学化工学院，上海 200237；2. 上海建筑外加剂工程研究中心，上海 200231）摘要：以气相纳米二氧化硅、正硅酸乙酯（TEOS ）和六甲基二硅氮烷（HMDS ）为原料，采用溶胶-凝胶法制备杂化硅溶胶，将γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）和烷基硅氧烷制备的有机硅低聚物与杂化硅溶胶复合得到透明超疏水涂层，研究了气相纳米二氧化硅、HMDS 和KH560用量以及烷基硅氧烷种类对复合涂层性能的影响。
结果表明：当气相纳米二氧化硅与TEOS 的质量比为0.075，HMDS 与TEOS 的质量比为0.75，烷基硅氧烷为甲基三乙氧基硅烷（MTES ），且KH560和MTES 的物质的量之比为0.50，有机硅低聚物与杂化硅溶胶质量比为0.100时，制备的涂层接触角可达165°，具有优异的超疏水性能和良好的附着力、坚固性以及高透光率。
关键词：超疏水；透明；硅溶胶；有机硅低聚物；复合涂层中图分类号：TQ127.2文献标志码：A超疏水表面通常是指水的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面[1]。
超疏水表面在自清洁、防腐蚀、油水分离、流体减阻等方面具有巨大的潜在应用价值，因而吸引了科研工作者的广泛兴趣 [2-5]。
近年来，透明超疏水涂层因具有透光率高，对基材外观影响小等特点，在光学器件、太阳能面板、汽车挡风玻璃、建筑玻璃外墙等材料上具有良好的应用前景，成为当前研究的热点[6-9]。
构建超疏水表面通常有两个关键因素：一是具有较低的表面能[10]，二是表面具有一定的粗糙度[11]。
另外，超疏水涂层还应具备较好的附着力和坚固性。
纳米技术在新型建筑涂料中的应用
第22卷第6期2007年12月宿州学院学报Journal of Suzhou University Vol.22,No .6Dec 12007纳米技术在新型建筑涂料中的应用宋小杰1, 刘 超2,3(1.安徽建筑工业学院材料与化学工程学院,安徽合肥 230601;2.宿州学院化学与生命科学系,安徽宿州 234000;3.安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽芜湖,241000)摘要:介绍了纳米技术在涂料方面的应用情况,并展望了纳米技术在建材领域的应用前景。
通过论述认为,纳米技术为纳米材料的广泛应用提供了可靠的技术基础和理论指导,也为研制新型建材提供了新的思路。
关键词:纳米技术;建筑涂料;应用中图分类号:TV 56 文献标识码:A 文章编号:1673-2006(2007)06-0107-04收稿日期:2007203223基金支持:安徽建筑工业学院硕士科研启动基金(2006120132)。
作者简介:宋小杰:(1981-),女,安徽宿州人,硕士,讲师,研究方向:纳米功能材料。
1 概述纳米技术是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新技术,主要是在0.1-100nm 尺度范围内,研究物质组成的体系中电子、原子和分子运动规律与相互作用,其研究目的是按人的意志直接操纵电子、原子或分子,研制出人们所希望的、具有特定功能特性的材料和制品[1]。
纳米技术是高度交叉的综合性学科,它主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学、纳米机械学。
纳米技术已应用于建筑材料、光学、医药、半导体、信息通讯、军事等领域[2,3]。
目前,纳米材料技术是唯一可以实现的纳米技术[1]。
纳米材料以其特有的光、电、热、磁等性能为建筑材料的发展带来一次前所未有的革命。
利用纳米材料的随角异色现象开发的新型涂料,利用纳米材料的自洁功能而开发的抗菌防霉涂料、PPR 供水管,利用纳米材料具有的导电功能而开发的导电涂料。
有机——无机杂化涂料
有机——无机杂化涂料0'≯0_.ll0-.参÷镶CoatinasRevteW有机一一一无机杂化涂料Organic—InorganioHybridCoatings摘要:简述了有机一无机杂化溶料体系概念及分机组分的结合则叫以解决这些问题c聚硅氧烷杂化淙牡}及杂化体系在潦加剂,术材,光,m^\/,,…^.\大的发展空间.I)/\…J\\\人人.///--杂化淙利"作为专用术贴bJ)也反映小少特蛛津圈1杂化涂料构成圈料,I卜基化机{!能特祉差异巨六.能嚣同样杂化泞料也有跌点?它们的价格远远高纯有机愀慝耀涂属性能或音说通过其他方斌都无法逾越的冻料,rfri17Ll三的应用也更削复杂了彤=二【=棚;内涂:机绢州分子或l,J2杂化体系的分类-4无I杂化"这个概念出观的时s]币长伊其荒杂化体系大致以分为以I,四茭旷鹱速,多少{I-X<此娄津很少4商臆削.(】)无机錾质宦锌让雌盐涂壮【就星鼹典型的倒于.它音韵少的有少量的有机加八钏大镊的无机牲质中,混合后简午『:.盼c烷慕硅略酩』1式),这种涂纠的户外耐蚀性单地包埋于其中,能.【剖50~b2'久.妇璺斋监I增nI20s:l:的保护目问,(2】有机肆屈】n】钋滁r抖一的糸化体系(如环钮聚hj』I仟何含自无1髓填料的普通涂料者'被1人为足该氧烷)提供优越的耐蚀吖能和刊候性能.审实七禽畦氧类体系一伊这只不过是一个简单的矗.殳,其变像体系限T烷的涂展己,使lIt.从技术【一来看它俑十杂化体系.,口那无机材料以合的方式【司有机组分牢国地结'直以戈人{rl}tk.tE!此类涂料贴i珙化标鸯.赵的涂料-A熬的语III.鼋用一-杂化"这个词呢7陧f3)IPN(互穿聚合物网络体系)I绐』个篙I箐枣许多机,尽管它们可以有机和无机聚合物l蚓络结构锅自单独形成?伊又轻微台到涂抖I.摧1批础扈和酬磨州,足它们损害了涂料的牯结存起a聚合物n]含有溶胶凝胶体系的就是这类囊伽I+tmT厨房其r的瓷面漆,有莆很高的_啊热1'生型的津料-和j磨I.fuj~.,们la'41帛有限.许多况卜,陶瓷(4)真正的杂化体系COatingsReview有机和无机两种体系以化学键相互连接而形成真正的分子杂化.3溶胶一凝胶反应形成杂化体系最常见的反应为溶胶一凝胶反应,生成的分散胶体,可以单独使用,也可以混入到有机涂料中.这种方法起初是用于生产不需要高的反应(或施工)温度的M(OR)n+xH20一M一0H+H.0.M-M-O-H+R-O.M无机氧化涂层(如陶瓷涂层),但目前它已经通过多种方法被引用于生产杂化涂料.一般的溶胶一凝胶反应如图2所示,该反应以醇作为溶剂,同时要加入少量水来控制反应进程.首先通过水解使侧基的烷氧基组分变成醇而生成溶胶.然后干燥涂覆过的溶胶生成有微孔结构的凝胶涂层,最后经过高温固化形成一种高致密的陶瓷涂层.M(OR)n.x{OH)x+xROH(Hydrolysis—first啪M-0-M+—,0(I:)~y<lmtion}I《war'1)l{oormlensstion)M-O-M+R0H(Oealcoholalion)I《alcohollost)M;metsllsi.Ti.Ba.Zr,掌Ic)R鼻II【_一(hyl●I^3rIe杷)group一.x;V a帅f'L|—_lI舯图2溶胶一凝胶反应示意图图2中,M表示一些金属元素如:si,Ti,Ba,zr等,R表示烷基组分(甲基,乙基等),经水解生成醇.如果R基团有一部分被不能水解的有机组分所代替,剩余的有机基团经过水解和缩聚后形成无机网络结构,同时在主链上连有有机侧基.溶胶一凝胶过程所得的产物是一个均相体系,没有明显的相界面,所有的官能团都通过化学键连接.该体系中含有的无机材料提供漆的热及机械稳定性,有机组分则提供成膜性,这样体系与底材的附着力更好,并有着比陶瓷涂料更好的柔韧性.依靠有机基团,产物可以烘烤成膜,如果含有甲基丙烯酸基,乙烯基或者环氧基的活性基团可以加入适当的固化剂来生成完全交联的涂料.该过程是很灵活的,有机和无机物之间的比例可以任意改变,而且可以根据应用的要求来选择适当的反应顺序.可以加入活性有机基团通过溶胶一凝胶过程形成单分子物质后再逐渐聚合:也可以溶胶一凝胶反应和有机单分子的聚合反应同时进行,或者先合成含有硅氧烷的有机聚合物再进行溶胶一凝胶过程.许多的涂装方法可以采用,从简单的浸渍漆到AAAP (AerosolAssistedAtmosphericPlasma)过程.光固化溶胶一凝胶涂料可以利用加入硫醇类物质,通过甲基丙烯酸酯的自由基聚合或者环氧基的阳离子聚合方式进行制备.4有机烷氲基硅烷I防腐涂料在保护性涂料中,环氧一聚硅氧烷杂化涂料被认为是覆盖了除了纯有机和纯无机涂料之外的整个领域.聚硅氧烷和环氧树脂的互穿网络形态的杂化涂料在20世纪8O年代被提出,而真正的分子杂化则在9O年代中期才被提出. 普通的聚硅氧烷树脂的结构式如图3介绍,它是由线性si—O键作为主链,其侧基为有机基团(无机基团).图中,R表示甲基,乙基,丙烯酸基,环氧基或者其它有机组分,最简单的如羟基.O?RRRilI一O?si—O-SIII1只0.RRRI8Io.10一RR')g邮甜o~ganicgroupf脚I.el吲acrylate.e'cJ图3有机一无机杂化树脂的一般结构由于si—O键比C—O键的键能大,破坏它需要更大的能量,所以就更难通过热,光,化学的方法来破坏si—O键.通过改变侧基基团或者主链的长度可以获得许多不.RO-●O●●R.O_-O—R●●R-OR--R●●O-O,一啊啊豳豳豳豳圈coatlng8Revlow.圈圈圜豳髓疆圈豳啊,ua.鼋,_'同的性能,而且主链上的氧原子可以被其它的原子所替涂料中分散性极佳.把这种高岭土纳米粒子混合到环氧一代.很多这种材料都是作为添加剂以增加润滑性,抗划伤聚硅氧烷涂料中,过滤掉已经结成块状的粒子,可以有效性和其它性能,在杂化涂料中它们主要形成基料体系.改善涂膜的表面粗糙度,而光学透明性则没有改变.因为环氧一聚硅氧烷杂化涂料有着比双组分聚氨基甲酸含有无机粒子,水的渗透就大大降低了,经过过滤之后则酯漆更好的外部耐久性.它可以有很低的黏度,漆的VOC进一步降低,如果在过滤过的漆中加入氟代聚硅氧烷会降含量为120g/L,而且漆膜的厚度可达200Ill,有高的抗低得更多.这种情形下,水的渗透性还不到没有过滤时的涂性,抗辐射性,阻燃性和耐蚀性.10.这样的表面性能可以让它作为船舶的防污漆. 此领域还有着更深远的发展:含氟环氧一硅烷改性可以获得更好的耐候性,其它性能也不会劣化;常温固化丙6新的木材保护体系烯酸改性硅烷也可以获得更好的耐候性;弹性环氧一硅烷溶胶一凝胶法制备的烷氧基硅烷涂料直接用于木材通过引入丁二烯一丙烯腈环氧树脂韧性得到提高以有机的保护,普遍认为漆与基材之间是通过共价键连接的,所硅氧烷为基质的涂料也被广泛应用于其他领域,如:作为以有着优良的粘结力.抗粘涂料或者自粘材料的脱模剂,作为光学塑料元件的硬一系列的试验表明,用溶于乙醇的环氧基硅烷溶胶一宋层.凝胶涂料分别涂在没有经过处理的木材和已涂过丙烯酸漆的样品上,薄的溶胶一凝胶涂层可以有效地降低基材表5作为添加剂的应用面能,减少水的渗透,而且还能改善耐磨性.这些性能改许多情况下,存在于溶胶一凝胶涂料中的无机材料是进的程度取决于溶胶一凝胶的含量.许多情况下,有机物我们不需要的.随着涂料研究的发展,溶胶一凝胶过程中达到最高含量(54%)时,漆膜的性能最佳,把稀的溶胶产生的物质,作为添加剂加入到普通的有机涂料中可提高一凝胶涂料涂在用三聚氰胺一甲醛处理过的纸板表面上涂料的物理性质,而其透明度不会受到影响.部分水解的可以获得相似的结果.正硅酸乙酯(TEOS)可以作为一种添加剂,它的添加量另一种完全不同的方法是在特定位置上发生溶胶一达到82;时所得的涂膜完全透明,而且硬度远远高于加入凝胶反应,利用浸泡在水中或者潮湿的木头中的水分发生普通超细硅粉而得的涂膜.TEOs的添加量仅为3%一552;水解反应.从工艺上讲,用这个方法制得的有机一无机合就可达到最大硬度.成物优于一般的涂料,因为所用的材料是无机的.其它的一些研究也表明杂化涂料的光学透明性完全使用这个方法,没有反应的金属醇盐溶解在醇中,并取决于有机官能团的性质(如粒子通过化学键连接到有机且经过渗透进入木材结构中,发现凝胶的形成取决于木材基体上的程度).在辐射固化涂料中使用有机官能性硅胶的湿度,也取决于它对反应物和醇的选择性.凝胶是在木微粒,当硅含量达到60%时,就能获得很好的透明度.微材纤维的细胞壁内还是在各纤维之间形成,取决于木材的粒含量和其它性能(耐磨性)之间的关系是很复杂的.高湿度,在100cc下烘干并固化该混合物,可以得知,即使交联密度可以增加漆膜的硬度,也可以改善耐磨性,但是很少景的无机改性也可以改善尺寸稳定性,阻燃性,还能交联密度太高又会导致漆膜变脆.官能性硅胶对总交联密防止昆虫(白蚁)的攻击.许多用有机硅改性的化合物性度有很大的贡献,它的效果决定于树脂体系的交联密度.能(如含磷化合物的阻燃性,季胺盐的抗菌性)都可以得含有功能性无机纳米粒子的OEM汽车清漆已经投入商业到更好的体现.化生产,它把上述高光学透明性和经过改善的耐磨性结合由于木材中含有的丹宁或其他化合物可能导致漆膜在一起.变色,传统的方法是通过溶剂型涂料与这些化合物的不相在研究中发现两种钛化合物和一种锆化合物可以增容性来解决,而水性涂料更难达到类似的屏蔽效果.在交加硬度,但是更加值得注意的是它们没有降低漆膜韧性,联型乳液中加入片状的纳米微粒(如分散性能良好的高岭溶胶～凝胶含量为10%时达到最适合的性能,由钛酸异丙土)可以形成有效的屏蔽涂层,这也是光学透明性的另一酯制备的性能最好.个优势.有关高岭土纳米粒子的研究发现,与二氧化硅相比,这种微粒的引入表面粗糙度更大而漆膜的透明性更低,然7光学应用而,这些结果更多地取决于高岭土微粒的剥离度以及通过有着可控反射指数(RJ)的薄涂层已经被广泛用于照改性的表面与慕料体系的相容性.采用有机分子充分剥离相机的镜头,眼镜和其他光学器件上以降低反射.根据折的微粒具有芳香族结构并且表面布满官能性基团,它们在射率和耐刮擦性的要求,这种涂料的成分从有机一直发展圈豳coatsRev.eW到陶瓷涂料.二氧化钛(TiO2)在光学应用上是一个很好氨基甲酸酯改性聚硅氧烷溶胶一凝胶涂料同金属基的薄膜杂化涂料.众所周知,它的光学效果不仅仅是因为材有着优异的粘着性能,如铝材,表面交联网状结构紧密它的高折射率,也受到涂膜粒子大小的影响.当粒子很小的包覆才可以有效地防止化学腐蚀.有着上述优点,它可或以分子形式存在时,可见光可以透过而紫外光则无法透以作为保护涂层涂覆在很难进行涂覆的散热器的表面.色过,另外,它很硬且耐磨性也很好.粒径15nm左右的TiO2漆的漆膜厚度达到l5—3Om时能有效地保护铝材.高斥粒子通过苯乙烯接枝聚合可以结合在聚苯乙烯基质上,漆水的外涂层可以防水,防污.膜可以让波长在450～800nm范围内的光通过,但在300类溶胶一凝胶涂料含有3一甲基丙烯酸类三甲氧基am时漆膜的光学性能就和没有经过接枝改性的TiO2粒子硅烷和经过表面改性的硅胶,其中再加入光引发剂可作为一样.(可见光是从400nm开始的)光固化耐腐蚀漆.该涂料在铜材表面形成厚度达1Om先进的光学电子设备提出一个有趣的问题:它们可以的涂膜时就能提供优异的耐盐雾性能,值得一提的是,它由RI高达2.5～3.5的半导体制得.如果涂料在光学方面需没有加入任何防腐蚀填料就获得该性能.耍有重大的改进,就要求涂层的RI超过1.8,在可见光范辐射固化杂化涂料也是由水溶性乙氧基丙烯酸酯类围内之外.所有有机聚合物的RI都很低.由鳌合剂加烷氧或者甲基丙烯酸酯类同正硅酸四乙酯混合而制得.该涂料基钛还有其他聚合物反应而制得的一些涂料已经商品化,是"双固化"体系,首先甲基丙烯酸酯类光固化,然后烷它的贮存稳定性可以达到几个月.涂覆成膜后,受热使基硅酸盐受热交联.尽管硅的含量高,而漆膜完全透明,部分有机成分分解,剩下的是TiO2和有机组分以分子级或同其它没有含硅的漆膜比较此类涂膜有着更好的热稳定者近似分子级混合而成的膜.而无机溶胶一凝胶涂层达到性和更高的Tg.这个效果时,杂化膜可以更厚一点,达到1～5m.9结论8扩展应用许多的这类涂料已经商品化.越来越多的混合杂化涂高导电涂料可以通过加入"有机金属"聚苯胺来制得,料正在发展到许多别的领域,而不是单单作为装饰性,保但是它不可以直接溶解于醇一水混合溶剂中,所以就不是护性和工业涂料.近来,又有了新的进展,可以让金属原均相的,也不透明.通过苯胺的甲硅烷基化作用使它重新子在限定的位置上连接到有机物主链上.溶解,该过程可以和溶胶一凝胶过程同时进行,也可以单我们该在哪些方面来应用这样的涂料?它看起来同独进行.这样所形成的涂料将会有更高的导电'h生能.在建日常生活没有多少联系,除了催化剂,微观结构.控制反筑上和装饰使用的硅烷改性乳胶漆可以通过溶胶一凝胶应,也许也可以用在光催化涂料上.另外一个应用途径,反应来制备.首先有机部分的羟基组分进行反应,使其硅用金属原子作为桥梁,把后加入的分子或聚合物支链连接烷基化,然后这些基团就可以进一步与功能性硅烷分子进到初始的分子上.有些涂料使用有毒原材料来制备,我们行反应,这样"共聚物"就由硅氧烷链连接到有机聚合物怎样利用杂化技术来改变这些,如:薄膜防腐蚀,木头防链上.这样的过程与普通的加入硅氧烷相比,先进性就在腐烂,防白蚁,防污染,不再使用异氰酸酯等等.禁止使于硅氧烷能够完全地同涂料形成均相,而且很快可以达到用有毒材料的呼声越来越高,这将会使杂化涂料有着更大指压干的程度,和预想的一样,它有着很好的防水性能.的发展空间.第7届车用涂料及汽车修卜漆"拜耳杯"技术研讨会7thSymposium0tl"BayerCup"AutomotiveCoatingsandRefinishingCoatings为适应汽车产业发展,创新车用涂料品牌,由全国涂料工业信息中心,中国化工学会涂料涂装专业委员会主办,拜耳材料科技独家协办的第7届车用涂料及汽车修补漆"拜耳杯"技术研讨会时间及会议地点已确定,将于2006年6月26—29日(26日报到,27-28开会,29目参观游览)在厦门牡丹万鹏宾馆举行.会议形式:知名专家主题演讲;实力企业技术讲座;优秀论文交流评选:代表互动讨论答疑.欢迎致力于车用涂料相关研究的广大科技人员撰写会议论文!详情请登录Website:www.asiacoat,COm联系人:郭滟鄂忠敏电话:0519—39723313274974传真:0519—3273017E-majI:pci@asiacoat.corn。
光敏树脂研究进展_陈建山
５ 结 语
光敏树脂的研究开发和利用随着科技的进步正扩展在传 统涂料的各个领 域，具 有 实 用 价 值 和 综 合 性 能 优 异 的 光 固 化 涂料也会被广大 科 技 工 作 者 研 究 出 来，光 固 化 涂 料 在 国 民 生 产生活中的应用也会更广泛更成功。
参考文献
［１］ 刘长利，吴文健，满亚辉．光 固 化 有 机 硅／纳 米 ＳｉＯ２ 杂 化 材 料 的 制 备 和 表 征 ［Ｊ］．材 料 科 学 与 工 程 学 报 ，２００６，２４（６）：８０８－８１１．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｓｉｎ，ｍｉｘｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｏｎｉｃ ｔｙｐｅ，ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ
光固化涂料（ＵＶＣＣ）不需加热，可在纸张、塑料、皮革和 木 材等易燃底材 上 迅 速 固 化 成 膜。 优 点 是 固 化 时 间 短、固 化 温 度低、挥发分低，是 省 能 源、省 资 源、无 公 害、高 效 率 的 涂 料 新 品种；其缺点是自由基型光固化 涂 料 固 化 过 程 受 氧 气 阻 抑 ，表 面固化不良。其中 光 敏 树 脂 构 成 光 固 化 产 品 的 基 本 骨 架 ，即 固化后产品的基本性能主要由树脂决定。
４ 生 物 质 原 料 光 敏 树 脂
来源于生物 质 材 料 的 单 体 具 有 取 之 不 尽 用 之 不 竭 的 优