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纳米微粒具有四大基本效应:小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应,所以纳米微粒在热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。纳米涂料指的是将纳米粒子添加于涂料当中获得具有某些特殊功能的涂料。一方面纳米涂料在常规的力学性能如附着力、抗冲击、柔韧性方面会得到提高,另一方面可提高涂料的耐老化、耐腐蚀、抗辐射性能。此外,纳米涂料还可能呈现出某些特殊功能如:自清洁、抗静电等性能。
本文分别采用纳米二氧化硅粉体SP1、SP1-5701和纳米二氧化硅水分散液YD-11,将之分别与聚丙烯酸酯进行常规乳液共混和原位乳液聚合,得到稳定的纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液,以此来改善聚丙烯酸酯膜层的附着力、硬度、抗冲击、耐老化等性能。
为对纳米二氧化硅粉体SP1、SP1-5701重新进行分散达到纳米级的状态,在极少量的分散剂帮助下,以高速搅拌器和超声波进行物理机械分散。并讨论了介质、分散剂、质量分数等对粉体分散效果的影响。
通过对SP1、SP1-5701和纳米二氧化硅水分散液YD-11的聚丙烯酸酯进行的常规共混乳液和原位聚合乳液对比发现,原位聚合复合乳液的稳定性要优于普通的物理共混;二氧化硅水分散液YD-11复合乳液的综合性能要优于SP1和SP1-5701。并深入研究了PH值、SiO2含量、极性单体等对乳液的稳定性和SiO2的粒径分布的影响。
采用原位聚合合成纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液,与传统物理共混制备纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液相比,本工艺具有复合乳液含固量高,乳液稳定和分散性好等优点。研究发现添加纳米SiO2可以提高聚丙烯酸酯胶膜的附着力、硬度、抗冲击等机械性能,同时可以改善聚丙烯酸酯胶膜的抗紫外性能和耐热性能。
本实验采用YD-11型SiO2水分散液,无需进行复杂的机械分散和化学改性,简化了实验工艺。环氧类不饱和烃改性纳米SiO2的YD-11水分散液与不饱和硅烷偶联剂改性的纳米SiO2相比,具有聚合过程稳定,SiO2粒子分散良好的优点,这在相关文献中未见过具体的报道。