納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂可提高涂層耐腐蝕性

　　環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的粘接性、化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能以及低收縮、易加工和低成本等優(yōu)點(diǎn)，在膠粘劑、建筑、航天航空、涂料、電子電氣和先進(jìn)復(fù)合材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，由于純環(huán)氧樹脂具有較高的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在質(zhì)脆、耐疲勞性、抗沖擊韌性差等缺點(diǎn)，難以滿足工程技術(shù)的使用要求，使其應(yīng)用受到一定的限制。對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，以提高其性能成為研究的熱點(diǎn)之一。

　　環(huán)氧樹脂的改性方法有很多，傳統(tǒng)的增韌方法是將韌性好的聚合物如橡膠彈性體或熱塑性樹脂等加入到環(huán)氧樹脂中，使其復(fù)合材料的韌性有顯著的提高，然而，該法在提高環(huán)氧樹脂韌性的同時(shí)卻使耐熱性等有不同程度的降低。因此，人們一直在尋找新的改性途徑。近年來，納米材料的出現(xiàn)和納米技術(shù)的發(fā)展，為聚合物的改性又提供了一個(gè)新的途徑。無機(jī)納米材料由于具有優(yōu)異的耐熱性及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)已被越來越多地應(yīng)用在聚合物的改性研究中。納米SiO2是無定型的白色粉末，其分子結(jié)構(gòu)中存在大量不飽和的殘鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，分子結(jié)構(gòu)呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與樹脂的某些基團(tuán)可以發(fā)生鍵合作用，從而大大改善材料的硬度和強(qiáng)度。同時(shí)，納米SiO2顆粒由于尺寸小，當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆绞脚c樹脂復(fù)合時(shí)將分布在高分子鍵的空隙中，由此使聚合物的強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅提高。

　　國外相關(guān)研究人員最近通過超聲波降解法研究了不同尺寸的氣相二氧化硅改性環(huán)氧樹脂，以改善涂層性能。

　　采用超聲波技術(shù)成功地制備了不同含量的納米（7nm）和微米（0.2-0.3μm）二氧化硅增強(qiáng)空白環(huán)氧涂層（EC）。掃描電鏡分析顯示，納米和微二氧化硅填料在環(huán)氧樹脂基體中均勻分散，負(fù)載量達(dá)3wt.%。通過紅外光譜和差示掃描量熱法（DSC）研究發(fā)現(xiàn)，超聲波能使環(huán)氧樹脂與二氧化硅顆粒之間形成永久的化學(xué)鍵合。紅外光譜定量分析表明，納米二氧化硅在環(huán)氧樹脂化學(xué)鍵合中的參與度高于微米二氧化硅。

　　通過對(duì)比試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)了涂覆環(huán)氧樹脂涂料和氣相二氧化硅-環(huán)氧復(fù)合涂層鋼板的表面潤濕性、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

　　通過接觸角試驗(yàn)測(cè)量微二氧化硅改性的涂層樣品與納米二氧化硅改性的涂層樣品接觸角，研究表明經(jīng)納米二氧化硅改性的涂層疏水性更好。

　　鹽霧試驗(yàn)和熱重分析結(jié)果表明，納米二氧化硅與微米二氧化硅的改性涂層相比，改善了環(huán)氧涂層的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。機(jī)械性能（即劃痕硬度、粘附力、沖擊強(qiáng)度和耐磨性）也以同樣的方式得到改善。