1.1原料規(guī)格本實(shí)驗(yàn)中所用的原料的規(guī)格
1.2丙烯酸樹脂合成采用溶液聚合法，在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)及加料裝置的四口反應(yīng)瓶中，先加入全部溶劑和1/5左右的溶有引發(fā)劑的混合單體，開動(dòng)攪拌，加熱到回流溫度，保溫45 min后開始連續(xù)滴加剩余單體，2h內(nèi)加完；保溫1h后，補(bǔ)加第二份引發(fā)劑，再保溫1 h．檢驗(yàn)轉(zhuǎn)化率及酸值，當(dāng)轉(zhuǎn)化率≥98%反應(yīng)結(jié)束，加入適量三乙胺中和，冷卻到40℃以下出料，即得丙烯酸樹脂液．
1.3納米二氧化硅的改性移取5 mL KH-570原液置于燒杯中，加入蒸餾水和幾滴草酸溶液，調(diào)節(jié)pH值至3.5～4之間，攪拌使其溶解．取納米二氧化硅5g，乙醇100g，以及2mL KH-570水溶液，高速剪切10 min，轉(zhuǎn)速2 000 r/min．將形成的懸浮液倒入200 mL三頸瓶中，50℃下攪拌6h．
1.4涂料的配置將一定量自制的丙烯酸樹脂與甲醚化三聚氰胺固化劑，KH-570改性后的二氧化硅按一定比例混合后加人適量流平劑、消泡劑及其他助劑，攪拌均勻高速分散機(jī)中分散15 min，放入球磨機(jī)中球磨4h后得到涂料．將所得涂料涂布在304鋼板上，于150℃固化10 min，冷卻后進(jìn)行性能測(cè)試．
1.5表征
(1)動(dòng)態(tài)光散射(DLS)：納米微粒的粒徑和粒徑分布在Brookha-ven的90 Plus ParticleSize Analyzer動(dòng)態(tài)光散射儀上測(cè)定，激光的波長(zhǎng)為633 nm，入射角是90。，每個(gè)樣品平均測(cè)定3次，每次掃描60 s．所得的粒徑是兩個(gè)樣品的平均值．
(2)透射電鏡；納米粒子的形貌通過TaciF20場(chǎng)發(fā)射透射電鏡，工作電壓200 kV．制樣時(shí)，用滴管吸取樣品懸浮液，滴至銅網(wǎng)上，待樣品干燥后，直接觀察．
(3)紅外光譜：紅外光譜表征在Bruker公司的IFS66V Vacuum-type Spectrometer上進(jìn)行．
(4)涂料性能檢測(cè)：按國(guó)家涂料性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行．
2 結(jié)果與討論
2.1 納米二氧化硅的改性 硅烷偶聯(lián)劑3-甲基丙稀酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)水解后與納米Si02表面的硅羥基作用．偶聯(lián)劑一端與納米Si02表面相連，另一端與有機(jī)基體相連，因此改性后的二氧化硅與樹脂體系具有更好的相容性，在改性后的二氧化硅的紅外圖中，1 098 cm-l為Si-O-Si鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)、800 cm-l為Si-O-Si鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)、在467 cm-1為Si-O-Si鍵的彎曲振動(dòng)、但在3 341 cm-1左右出現(xiàn)硅羥基及表面吸附OH的締合振動(dòng)吸收峰，說明納米Si02表面的羥基并沒有完全被硅氧基取代．這些峰在未改性的二氧化硅中也能觀察到．此外，在改性后的二氧化硅的紅外中，在2 963 cm-l出現(xiàn)了明顯的亞甲基的伸縮震動(dòng)峰，表明KH-570已經(jīng)接枝到了二氧化硅的表面了．
改性后的納米二氧化硅的粒徑分布和形態(tài)分別采用動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡進(jìn)行了表征．改性后二氧化硅的粒徑約為60 nm，多分散系數(shù)小于0. 15，表明二氧化硅是一個(gè)窄分布的樣品．所得二氧化硅的粒徑非常均勻，大小在60 nm左右，和動(dòng)態(tài)光散射的數(shù)據(jù)一致，而且將樣品用乙醇稀釋后，得到分散性非常好的樣品．用KH-570成功的對(duì)二氧化硅粒子進(jìn)行了改性，解決了粒子的團(tuán)聚問題．
2.2涂料的配制和測(cè)試
2.2.1納米二氧化硅改性前后對(duì)涂層性能的影響在所制備的二氧化硅一丙烯酸樹脂復(fù)合涂層涂布在不銹鋼板固化交聯(lián)后，測(cè)定了其性能，分別將改性和未改性的納米二氧化硅按照1%（重量比）的比例加入到丙烯酸樹脂，不同的涂料．涂布后發(fā)現(xiàn)：未改性的二氧化硅在涂料中的分布很不均勻，有嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，涂布后的鋼板表面有較多的孔洞和突起，嚴(yán)重影響了鋼板的外觀．而采用改性后的二氧化硅制備的涂料涂布的鋼板表面細(xì)膩平整，具有較好的光潔度．
2.2.2二氧化硅含量對(duì)涂層硬度的影響 二氧化硅的含量對(duì)涂膜的性能也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，二氧化硅納米微粒將充分分散于涂料中．當(dāng)涂膜干燥固化后，改性后的二氧化硅表面有活性官能團(tuán)（如羥基和雙鍵）可以和丙烯酸樹脂結(jié)合，增強(qiáng)了二氧化硅顆粒和樹脂之間的界面結(jié)合力，從而起到了增強(qiáng)和修補(bǔ)缺陷的作用．在涂料體系中分別加入0. 5%、1%、2%、4%的二氧化硅，并對(duì)涂層的維氏硬度做了測(cè)試，
隨著二氧化硅含量的增加，涂層的硬度增加，這是因?yàn)榻?jīng)KH-570表面處理過的Sio2納米粒子，具有
更好的疏水性，能夠更加均勻的分散于樹脂中．并且KH-570末端含有雙鍵，使Si02納米粒子與丙烯酸樹脂在固化的時(shí)候形成化學(xué)連接，使這種納米復(fù)合材料的硬度等機(jī)械性能在原基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高，此外直接分散到樹脂中的硅烷化的Si02納米粒子可以起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，也使納米復(fù)合材料的力學(xué)性能得到提高．但是隨著二氧化硅的含量的增加，一些二氧化硅會(huì)浮在涂層的表面，引起涂層的透明度下降，
影響美觀，所以最終，加入二氧化硅的量為1. 0%．
2.2.3固化劑三聚氰胺對(duì)涂層性能的影響
選擇部分醚化的三聚氰胺(HMMM)作為固化劑，HMMM能夠和丙烯酸樹脂中的氨基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，成為網(wǎng)絡(luò)中的一部分，有利于機(jī)械性能的提高．對(duì)交聯(lián)固化前后的涂料進(jìn)行了紅外的表征，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)前的涂料，在3 482 cm-1中有非常強(qiáng)的羥基峰，交聯(lián)后，此羥基峰的強(qiáng)度減弱，說明發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)中分別添加了10%、20%、30%、40%的固化劑三聚氰胺，重點(diǎn)考察三聚氰胺用量對(duì)涂層耐堿性能的影響，將固化后的鋼片涂層浸泡于5%的NaOH溶液中，測(cè)試涂層的耐堿時(shí)間．下圖是不同含量固化劑的涂層對(duì)應(yīng)的堿泡失效時(shí)間．
可以看出隨著固化劑含量的增加，涂層的耐堿性能增加，在固化劑含量達(dá)到40%的時(shí)候，涂層的耐堿性能可以達(dá)到10 h．但是隨著固化劑含量的增加，涂層的耐水性能下降，固化劑含量為20%的涂層在75℃的水中浸泡10 h沒有出現(xiàn)任何變化；而當(dāng)固化劑為40%時(shí)，涂層浸泡堅(jiān)持6h后出現(xiàn)發(fā)白的現(xiàn)象．所以，增加固化劑的含量可以增加交聯(lián)度，增強(qiáng)耐堿性能，但是過量的交聯(lián)劑會(huì)使涂層變脆，與底材的結(jié)合力變?nèi)酰档屯繉拥哪退裕虼吮仨氝x擇合適的交聯(lián)劑用量．
2.2.4環(huán)氧樹脂含量對(duì)涂料性能的影響 丙烯酸樹脂中含有一定量的羧基，但是羧基的引入會(huì)降低丙烯酸樹脂涂膜的耐水性，所以為了提高涂層耐水性能，在體系中引入了環(huán)氧樹脂，利用環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基團(tuán)，與羧基反應(yīng)，使涂膜形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高涂層的硬度，耐水性，抗沖擊性能等，此外環(huán)氧基團(tuán)與羧基發(fā)生反應(yīng)后，生成一個(gè)羥基，而羥基可以與三聚氰胺交聯(lián)此外還可以形成更致密的涂膜，從而進(jìn)
一步提高涂膜的耐水性，為了考察環(huán)氧樹脂的加入量對(duì)涂膜性能的影響，在體系中加入了體系的重量比為I/IO、1/15、1/20、1/25、1/30的環(huán)氧樹脂（固化劑含量為20%）．將固化好的鋼板涂層浸泡于75℃的溫水中，每個(gè)t h觀察一次，
顯然，加入少量的環(huán)氧樹脂，能夠有效的提高鋼板涂料的耐水性能．此外將樣品A、B、C、D、E分別浸入5%的Na(OH)的溶液中，測(cè)試其耐堿性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂的引人體系，提高了體系的交聯(lián)度，以及降低的羧基的含量，提高了耐水性．但在環(huán)氧樹脂含量較低時(shí)，涂層的耐堿性不能達(dá)到6h．綜合上述因素，最終決定在體系中引入10%的環(huán)氧樹脂用于改性丙烯酸涂料．
對(duì)上述涂料的配方進(jìn)行優(yōu)化后，再加入適量的防銹劑，得到了性能優(yōu)異的納米二氧化硅一丙烯酸樹脂復(fù)合涂料．該涂料在304鋼板上涂布固化后，提高了不銹鋼的耐污性能，耐酸耐堿性能，耐鹽霧性能，提高了不銹鋼的使用壽命，和使用范圍，且此涂層各項(xiàng)機(jī)械性能良好，
3結(jié)論
利用KH-570對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行疏水改性，獲得了分散性良好的納米二氧化硅，將此二氧化硅和自制的丙烯酸樹脂混合，再加入適量的涂料助劑和優(yōu)化劑量的固化劑，環(huán)氧樹脂，獲得了具有高硬度、高耐污性能，耐酸耐堿性能，和耐鹽霧性能的、性能優(yōu)異的納米復(fù)合涂料，提提高了不銹鋼的使用壽命，和使用范圍，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。
