發(fā)表論文
納米TiO2粒子復合型涂料于木器表面抗老化研究
* 來源: 河北麥森 * 作者: * 發(fā)表時間: 2017-06-28 16:22:46
納米TiO2粒子復合型涂料于木器表面抗老化研究
張建平，張 川，張 千（河北麥森鈦白粉有限公司，河北 石家莊 050000）
摘要：本文就納米TiO2結合丙烯酸樹脂制成復合型涂料進行了探究，旨在提高木器涂料的抗老化性能。經實驗分析，硅烷偶聯(lián)劑作用納米TiO2，有著促進粒子均勻分散在乳液中的能力，復合涂料體系更加穩(wěn)定,涂料的紫外屏蔽性能增強。
關鍵詞： 納米TiO2 丙烯酸 改性 UV
Study on the application of
mica titanium modified in decorative paper
Abstract:
In this paper, nano TiO2 composite coating prepared with acrylic resin were studied, in order to improve the anti-aging properties of wood coatings. Through the experimental analysis, silane coupling agent nano TiO2, has the ability to promote particles dispersed in the emulsion, the composite coating system is more stable, paint UV shielding performance enhancement.
Keywords: Nano-TiO2 acrylic acid Modified UV
1 引言
木器文化博大精深，源遠流長，與我國華夏民族濃烈的民族性格亦是密不可分的。時代發(fā)展引領下，人們的文化水平和生活水平不斷提高，生活中的木器裝飾愈來愈普遍，為延長木器在室外污染下的使用壽命，提高其裝飾性，本文就納米TiO2結合丙烯酸樹脂制成復合型涂料進行了探究，旨在提高木器涂料的抗老化性能。
丙烯酸樹脂，有一定的光澤度和耐候性，可以用于木器表面作木器漆。涂料持續(xù)長時間地處于空氣中，就要求著涂料要具有相當穩(wěn)定的耐候性，這樣才能保證涂料能夠更好地發(fā)揮保護以及裝飾的作用，能夠保護木器在長時間的紫外線照射下不會很快的發(fā)生變色、粉化等現象。然而，覆蓋物一般都為高分子聚合物，在紫外照射下會發(fā)生自動氧化或降解，所以研究人員選擇添加納米TiO2粒子以避免這種現象的發(fā)生。選擇該物質的原因在于，納米TiO2粒子，尤其是金紅石型的納米TiO2粒子，有著極為良好的紫外線屏蔽性，光波不高于400nm時，粒子越細，被吸收的紫外光就越多【1】。而且，納米TiO2粒子具有無毒性以及無刺激氣味，有利于環(huán)境保護。所以，本文選擇納米TiO2粒子，希望能夠良好的改善丙烯酸樹脂的耐老化能力。
2 實驗部分
2.1 實驗材料
納米TiO2，河北麥森鈦白粉公司生產；純水，自制；
硅烷偶聯(lián)劑、丙烯酸樹脂涂料制備的其它原料均外購。
2.2 實驗設備
磁力加熱攪拌器；超聲波清洗器；電熱恒溫鼓風干燥器；電子分析天平；加速老化箱；紫外可見分光光度計；均質機；
2.3 試驗方法
復合丙烯酸樹脂、稀釋劑、固化劑（2:1:1，質量比）配制，模板木材拋光，尺寸100mm*100mm*10mm，先涂覆上膩子，完全干燥后砂布磨平，噴涂漆料，完全干燥后進行褪色實驗測試。3 結果與討論
3.1 納米TiO2改性效果分析
納米TiO2粒子，其上官能團含有多個羥基，表面表現為親水。想要使納米TiO2能夠與有機體系較好的接觸，初步的將納米TiO2表面改變成疏水的，接下來，為了方便聚合反應在納米TiO2表面順利進行，采取了在粒子表面接枝上可反應的官能團這種方法。
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圖3.1——硅烷偶聯(lián)劑對納米TiO2表面改性示意圖
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硅烷偶聯(lián)劑對納米TiO2表面改性方法【2】：處理后，納米TiO2粒子表面呈疏水性，將其溶進置有乳化劑的水溶液中，遵循著相似相容的原理，分子中的親油端對向納米TiO2粒子的表面，則親水端對向了水相，即乳化劑吸附到了納米TiO2粒子的表面，納米TiO2粒子可以穩(wěn)定的在溶液中分散。
3.2 不同含量的納米TiO2粒子改性分析
納米TiO2粒子，典型的半導體氧化物，處于光環(huán)境時，粒子的光子能量大于禁帶寬度的情況下，電子受到激發(fā)，電子從價帶躍遷到導帶，生成e-和h+，此時，電子和空穴重新復合或被納米粒子中雜質或其它缺陷捕獲的幾率大大提升，而且這種過程中，會以熱能或光的形式釋放能量，進而達成吸收紫外線的目的。在這個過程中，光線的最大激發(fā)波長可以根據納米粒子的禁帶寬度Eg求得【3】:
受激發(fā)的電子和空穴，能夠在晶格內自由運動，同樣地也能夠重新組合，然而結合后運動到晶體表面時，就會引發(fā)周圍介質的化學變化。正電空穴與羥基反應，生成可吸收的（·OH），吸收進來的O2得電子成為氧負離子 O2-，與H2O生成過羥基自由基，羥基和過羥基都能引發(fā)樹脂的分解，致使覆蓋物層發(fā)生褪色和粉化現象。納米TiO2粒子在表面包覆了一層含Si等元素的化合物，從而形成了一道屏障，它的作用是當激發(fā)電子通過有缺陷的晶格時,成為電子和空穴重新結合的中心，減少到達表面的電子和空穴的數目，為羥基或過羥基的重新結合提供活性，提高了復合乳液對紫外線的吸收活性，有效保護了基體樹脂【4】。
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圖3.2（a）——納米TiO2分散液的UV-Vis吸收譜圖
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圖3.2（b）——不同比例的復合乳液老化分析柱狀圖
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結論
1、從實驗的結果可以看出高含量的納米粉體對丙烯酸樹脂涂料的抗老化性能作用明顯, 而且基本上與納米粉體的加入量成一定比例關系, 納米粉體含量高的涂料抗老化性能更好。
2、硅烷偶聯(lián)劑對納米TiO2粒子的性能影響效果很好 ,促進納米TiO2粒子在乳液中分散均勻,使涂料體系更加穩(wěn)定,涂料的 UV 屏蔽性能提高。
參考文獻
[1]徐小英. 納米TiO_2改性氯醚樹脂防腐涂料的研究[D].重慶大學,2004.
[2]毛晨峰. 金紅石型納米TiO_2改性羥基丙烯酸聚氨酯涂料的研究[D].上海交通大學,2007.
[3]郭剛. 金紅石型納米TiO_2在高分子材料抗老化功能改性中的研究[D].四川大學,2005.
[4]宋秀蓮. 納米TiO_2的可控制備及對丙烯酸樹脂抗紫外光性能改善的研究[D].湖北大學,2011.
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