納米氧化鋁漿料在水性木器漆中的應(yīng)用
摘要：以鈦酸酯為表面改性劑，聚羧酸鈉鹽為分散劑，采用超聲分散法制備了一種平均粒徑84nm、貯存穩(wěn)定性達(dá)60天以上的納米氧化鋁漿料。通過對(duì)懸浮體系Zata電位和吸光度的測(cè)定，討論了不同pH值、分散劑、偶聯(lián)劑及用量對(duì)懸浮液穩(wěn)定性的影響。激光散射粒度分析儀測(cè)試及透射電鏡(TEM)觀察都表明：納米氧化鋁在體系中分散效果良好。將制備的漿料加入水性木器漆中，可以明顯提高漆膜的硬度。
關(guān)鍵詞：納米Al2O3；漿料；水性木器漆；穩(wěn)定性
0引言
近來環(huán)保法的日益嚴(yán)格使得木器涂料水性化的研究成為涂料熱點(diǎn)之一。水性涂料具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，但與溶劑型木器涂料相比，存在著硬度相對(duì)低、豐滿度較差等問題[1]。納米氧化鋁不僅具有高硬度、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好、耐磨性好等一系列的特性，還具備納米粒子所具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子隧道效應(yīng)等[2]。將無機(jī)納米粒子應(yīng)用于涂料制品中制成納米涂料能顯著提高涂料的功能性和環(huán)保性能，從而大大提高這類涂料的應(yīng)用品級(jí)。有研究表明[3]，將納米氧化鋁漿料加入水性木器清漆中，在保證涂層透明和鏡面光澤的同時(shí)，提高耐磨性2～4倍。由于納米粒子比表面積大、表面自由能高，納米粒子之間極易團(tuán)聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能像顏填料與基料通過簡(jiǎn)單混配就能得到。本研究采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)納米Al2O3粒子進(jìn)行化學(xué)包覆，使用分散劑對(duì)納米Al2O3進(jìn)行物理包覆，調(diào)節(jié)pH值，調(diào)整分散工藝，制備了穩(wěn)定性好的Al2O3漿料，將其加入水性清漆，能夠明顯地提高漆膜的硬度。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原料
納米氧化鋁粉體(20～80nm)：贏創(chuàng)德固賽公司；鈦酸酯偶聯(lián)劑：南京曙光化工集團(tuán)有限公司；*(KH550、KH560、KH570)：荊州江漢精細(xì)化工有限公司；分散劑1、分散劑2：深圳海川化工有限公司；分散劑3、分散劑4：羅門哈斯公司產(chǎn)品；消泡劑：畢克公司產(chǎn)品。
1.2實(shí)驗(yàn)儀器
U400/80-220型立式高速分散機(jī)：廣州紅運(yùn)機(jī)械廠；DigitalSonifier450型超聲分散儀，美國(guó)BRANSON UItrasonic Corportion；鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱：滬越科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器廠；pHS-25型數(shù)字式pH計(jì)：上海日島科學(xué)儀器有限公司；72G型光電分光光度計(jì)：上海分析儀器廠；LS13320型激光散射粒度分析儀：美國(guó)BeckmanCoulter公司；ZSNanoS型馬爾文納米粒度分析儀：英國(guó)Malvern儀器有限公司；D/max-IIIA型X射線衍射儀：日本理學(xué)公司；Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀：德國(guó)Bruker公司；CM300型高分辨率透射電子顯微鏡：荷蘭飛利浦公司；QBY型擺桿硬度計(jì)：天津市精科材料試驗(yàn)機(jī)廠。
1.3基礎(chǔ)配方
納米氧化鋁漿料配方見表1。
表1納米氧化鋁漿料配方
1.4測(cè)試與表征
1.4.1透射電子顯微鏡觀測(cè)
取少量漿料，用去離子水稀釋后，滴加在銅網(wǎng)上，用CM300型透射電子顯微鏡，觀察水性漿料中納米Al2O3粒子的分散形態(tài)和形貌。
1.4.2Zeta電位測(cè)試
利用pH值調(diào)節(jié)劑改變納米Al2O3漿料的pH值，采用ZSNanoS型馬爾文納米粒度分析儀測(cè)試納米Al2O3漿料在不同pH值下，納米顆粒表面的Zeta電位。
1.4.3漿料穩(wěn)定性測(cè)試
采用沉降實(shí)驗(yàn)，將制得的納米Al2O3漿料置于15mL試管中(液柱高度為10cm)。常溫靜置一段時(shí)間，測(cè)取上清液，采用光電分光光度計(jì)測(cè)定一定波長(zhǎng)入射光下上清液的吸光度，以吸光度的大小來表征漿料貯存穩(wěn)定性。
1.4.4傅里葉紅外光譜分析
對(duì)于經(jīng)過表面處理的納米Al2O3粉體和未經(jīng)表面處理的納米Al2O3粉體，采用*壓片法，用Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀，分析納米納米Al2O3粉體的表面基團(tuán)。
1.4.5納米Al2O3粉體XRD分析
采用D/max-IIIA型X射線衍射儀，分析納米Al2O3粉體的形態(tài)。測(cè)試時(shí)，采用Cu靶，50kV，100mA，掃描速度2°/min，掃描范圍20～80°。
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