漆酚基光固化纳米复合涂料的制备与性能表征

漆酚基光固化纳米复合涂料的制备与性能表征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。