納米ZnO的制備和表面改性及ZnO-PU復(fù)合涂料的研究.pdf

1、納米材料在眾多工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但由于納米材料自身的高表面能，親水疏油等性能也嚴(yán)重地限制了它在有機(jī)材料領(lǐng)域的應(yīng)用以及納米特性的發(fā)揮。為了使納米材料得到廣泛應(yīng)用并充分發(fā)揮其具有的特殊性能，需要對納米顆粒表面進(jìn)行有效的改性。本研究針對此問題展開了研究，研究內(nèi)容包括了納米ZnO的制備及改性、ZnO/PU納米復(fù)合涂料的性能研究及納米復(fù)合涂料的應(yīng)用等。
　　本研究采用直接沉淀法制備了納米ZnO并對其表面進(jìn)行化學(xué)改性。為了改善納米Z

2、nO的分散性、提高納米ZnO的有機(jī)相容性，提出了采用N,N’-羰基二咪唑（CDI）活化硬脂酸偶合KH550接枝改性的新方法，提高了硬脂酸的接枝率，降低了納米ZnO的表面能，分散性得到很大改善。此外，本文還對KH550接枝、硬脂酸接枝、硬脂酸偶合KH550接枝等不同改性過程對納米ZnO的分散穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究。采用紅外光譜（IR）、沉降實(shí)驗(yàn)、掃描電鏡（SEM）等方法對所制備的納米ZnO進(jìn)行分析，結(jié)果表明：改性劑均通過化學(xué)鍵與納米ZnO

3、表面連接，不同的改性過程獲得的納米ZnO在有機(jī)介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性存在較大的差異。通過CDI活化硬脂酸偶合KH550接枝改性過程獲得的納米ZnO在有機(jī)溶劑中的分散性和穩(wěn)定性最好。優(yōu)化了硬脂酸改性劑的用量，其最佳用量約為5wt％。
　　本研究將制備的各種納米ZnO（包括未改性的納米ZnO、APS-ZnO、SA-ZnO、SA-APS-ZnO、CDI-SA-APS-ZnO）作為改性劑，通過共混法制備了ZnO/PU納米復(fù)合涂料。通過拉伸試驗(yàn)

4、、紅外光譜（IR）、掃描電鏡（SEM）等方法對所制備的納米復(fù)合涂料的性能進(jìn)行表征分析，結(jié)果表明：納米ZnO會對PU涂料的固化結(jié)晶產(chǎn)生影響，添加了納米ZnO的聚氨酯涂料的紫外屏蔽性和耐熱性能都有明顯的變化，涂料的機(jī)械性能則受添加的納米ZnO類型以及添加量的影響而表現(xiàn)不同。從總體結(jié)果來看，CDI-SA-APS-ZnO/PU復(fù)合涂料性能改善最為明顯，納米ZnO的添加量為1wt%時效果最好。
　　同時，本研究還對ZnO/PU納米復(fù)合涂料封