纳米SiO2对氟碳涂料漆膜硬度的影响
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摘要：采用纳米sio2对仿真幕墙表面进行改性，综合考察了不同SiO2含量下固化时间和涂膜交联度对涂膜硬度的影响，以及SiO2含量对涂膜交联度的影响，利用扫描电镜表征手段来研究表面改性的效果和分散状况，结果得出纳米SiO2含量应控制在2%-8%涂膜的性能最好。
关键词：纳米微粒漆膜硬度
0 引言
合成树脂仿幕墙系统，它具有节能环保、色泽丰富、防污自洁性强、安全、持久、经济、又能达到玻璃幕、铝板幕、石材幕的装饰效果，被广泛应用于新型建筑物及老建筑物的翻新。所谓合成树脂幕墙装饰系统材料，指采用高性能化学高分子聚合物与颜料、无机填料、助剂、分别精练成可渗透微溶的腻子、底层、中层、面层的功能材料，用科学的工序施工在建筑墙体上，形成与幕墙同样耐久的外观装饰效果。但是，仿真幕墙饰面与传统幕墙饰面相比，还存在表面硬度低的缺陷。为此，进行了改善仿真幕墙面层硬度的研究。
1 实验部分
1.1 原料及仪器
原料：7066型铝粉，上海攀彩金属颜料有限公司；稀释剂，FX041，天津市邦加化工技术有限公司；固化剂，天津市邦加化工技术有限公司；FEVE树脂，JF-2，固体含量51.8%，酸值（mgKOH/g）5.25，长熟三爱富中昊化工新材料有限公司；CAB-381-0.5、CAB-551-0.2；德谦公司201防沉剂；Cerafak-103；纳米微粒（SiO2、TiO2、ZnO）。
仪器：PPH-1型铅笔硬度计；鼓风恒温烘箱，上海现代环境工程技术有限公司；高速研磨分散机，上海现代环境工程技术有限公司。
1.2 漆膜的制备
1.2.1 试样的表面处理
本试验试片采用马口铁片，规格为50×120×0.2-0.3mm。试片表面处理方法为：先用120#砂纸对马口铁表面进行打磨处理，再用丙酮擦洗马口铁表面，直至表面洁净。
1.2.2 漆膜的制备
①刷涂法：将试样稀释至适当粘度，用漆刷在规定的铁板上快速均匀的沿纵横方向涂刷，使成一层均匀的漆膜，不允许有空白或溢流现象，刷涂好的样板，平放于恒温恒湿处或鼓风恒温风箱中干燥。
②喷涂法：将试样稀释至工作粘度（在25±1℃条件下，以涂-4粘度计测定，油基漆为20～30s，挥发性漆为15～25s），然后在规定的底板上喷涂成均匀的漆膜，不得有空白或溢流现象。喷涂好的样板平放于恒温恒湿处或鼓风恒温风箱中干燥。
1.2.3 超细微粒的分散方法
本实验采用高速搅拌研磨分散的方法，如果分散体系放置一个星期不发生沉淀，则认为纳米微粒已被有效地分散。
1.3 性能测试
漆膜硬度测试：按照GB6739-86测试涂膜硬度。
2 结果和讨论
2.1 不同SiO2含量下固化时间对涂膜硬度的影响
不同SiO2含量下固化时间对涂膜硬度的影响，结果如图1所示：结果表明，增加固化时间对涂膜的硬度有很大影响，这是因为固化时间增加，涂膜的交联度增加，涂膜的网络结构更致密，从而硬度增加。但是当交联固化完全时，涂膜的硬度不再增加。
2.2 涂膜交联度对硬度的影响
涂膜的固化时间不同引起交联度不同，而交联度的不同又直接影响到涂膜硬度的变化，不同SiO2含量时不同交联度对应硬度列于表1～3。可见交联度增加涂膜的硬度也增加。
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2.3 SiO2含量对涂膜交联度的影响
交联度直接影响到了涂膜的硬度，同时SiO2对涂膜的硬度也有影响，为此我们测试了SiO2含量对涂膜交联度的影响，图2列出了不同SiO2含量下涂膜的交联度。添加少量的SiO2涂膜的交联度会有所提高，这可能是由于树脂与纳米粒子的核-壳架构引起的，这种有机和无机粒子的紧密结合使涂膜更加致密；然而SiO2含量超过8%后涂膜的交联度又降低，这可能是纳米粒子的团聚造成的。
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综上所述，SiO2含量在2%-8%时涂膜的性能最好，故在讨论涂料配方对涂膜性能影响时，本文均采用2%的SiO2含量。
2.4 改性前后漆膜性能检测
纳米SiO2改性仿真幕墙表面前后的漆膜性能检测对比结果如下表4所示：
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由测试结果比较可知，未改性前漆膜基本符合工艺标准，但是在应用上其硬度还较低，光泽度也不均匀，通过纳米SiO2改性漆膜，不但提高了其表面硬度，而且使其表面光泽度也有所改善。
3 结论
纳米SiO2的含量影响固化时间和交联密度，而固化时间和交联密度又直接影响仿真幕墙面层的硬度，所以SiO2含量应控制在2%-8%涂膜的性能最好。
参考文献：
[1]高嘉.金属闪光漆的施工应用[J].上海涂料，2003，3（41）：27～30.
[2]严海.纳米材料在化工生产中的应用[J].价值工程，2010（12）.
[3]张光辉，张拴.纳米材料的特点及制备方法研究[J].价值工程， 2012（24）.
基金项目：2012年唐山市科学技术研究与发展计划项目，项目编号12110201a，项目名称用于合成树脂仿真幕墙装饰系统抛光腻子的研究。