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无机纳米资料改性聚氨酯防腐涂料的研讨开展,188金博宝在线,xpj5o33i.com
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无机纳米资料改性聚氨酯防腐188金博宝的研讨开展
2018年12月26日    阅览量:44154    新闻来源:188金博宝工业  |  投稿
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钢广泛运用于轿车、家用电器、商业机器、重型修建、海洋船只和化工职业等范畴,在施工建造方面大多挑选功用好、价格低的低碳钢,可是钢材的腐蚀通常是构成工业事端和自然资源耗费的最首要原因。因而,避免钢材腐蚀具有重要意义。可选用防腐188金博宝、阴极保护法、运用防腐剂等手法避免钢材腐蚀,其间防腐188金博宝由于具有挑选规模广、适应性强、施工便利、对施工目标的形状和尺度约束少、经济实用等长处,是钢材防腐的常用办法我国188金博宝在线xpj5o33i.com

聚氨酯(PU)防腐188金博宝是由聚氨酯类成膜物质、颜料、溶剂、助剂构成的混合系统,是一种运用极端广泛的188金博宝品种,而将纳米资料作为填料引进聚氨酯防腐涂猜中可使其取得杰出的弹性、隔绝性、阻燃性、划痕/磨损电阻、光学特性和电学特性,且对188金博宝的防腐功用具有较大的进步。现有报导能够进步188金博宝耐腐蚀性的纳米资料首要有:TiO2、ZnO、SiO2、Fe3O4、Al2O3、CaCO3、ZrO2、Cr2O3、MnAl2O4、纳米聚苯胺、石墨烯和层状粘土等。本文将对无机纳米资料改性聚氨酯防腐188金博宝的研讨开展进行总述,侧重介绍ZnO、TiO2、SiO2和石墨烯改性聚氨酯防腐188金博宝系统。

1 纳米ZnO改性聚氨酯防腐188金博宝

众所周知,在腐蚀环境中涂层作用首要取决于涂层的防护功用、附着力和腐蚀环境的腐蚀程度。而其间涂层的防护功用首要依赖于涂层的细密性及其与基材的粘结性。纳米ZnO具有催化降解、防搬迁、屏蔽紫外线、抗菌防毒、耐老化等特别功用,因而运用纳米ZnO的防搬迁功用,将其引进到聚氨酯中能够添加涂层的细密性、削减腐蚀性电解质的传送,然后进步聚氨酯的防腐功用,一起还可赋予聚氨酯188金博宝其他功用。

El Saeed等选用直接沉淀法制备了均匀粒径为20 nm的ZnO颗粒,然后经过超声破坏法把ZnO纳米颗粒均匀涣散在双组分聚氨酯基体中。结果标明:跟着聚氨酯中ZnO含量的添加,复合涂层的耐腐蚀性增强,当ZnO含量为2.0%时,复合涂层的防腐功用最优。

Rashvand等将3.0%的纳米ZnO引进水性聚氨酯基体中制备纳米复合乳液,然后选用阴极电泳法将其涂覆在磷化钢板上。结果标明:涂覆后的钢板在NaCl溶液(3.5%)中浸泡120 d后依然没有被腐蚀。

为了进步纳米ZnO在聚氨酯基体中的涣散性,增强两相间的界面相容性,常选用改性剂对纳米ZnO进行润饰。Christopher等在超声作用下别离选用海藻酸钠和木质素磺酸盐改性纳米ZnO,再经过溶液共混法制备了水性聚氨酯/改性ZnO纳米复合188金博宝。结果标明:跟着水性聚氨酯中改性ZnO份额的添加,ZnO的涣散性及纳米复合188金博宝的防腐功用均进步,且选用木质素磺酸盐改性ZnO制备的复合188金博宝的防腐功用较选用海藻酸钠改性ZnO制备的复合188金博宝好。该课题组还将油酸改性的纳米ZnO(OA-ZnO)引进水性聚氨酯基体中制备水性聚氨酯/ZnO纳米复合188金博宝。结果标明:当OA-ZnO含量为0.3%时,复合涂层的耐腐蚀性最好。

纳米ZnO能进步涂层的防腐功用,一方面是由于其优异的界面效应和防搬迁性,涣散性杰出的纳米ZnO具有大的比外表积和小的尺度,ZnO粒径越小,比外表积越大,其与聚氨酯间的界面作用越强,两者的相容性越好,然后使涂膜的细密性添加,腐蚀性介质在涂膜中的传输途径变长,导致腐蚀所需时刻延伸,发作防腐作用。另一方面,经过对纳米ZnO进行改性可使其具有疏水性,跟着纳米ZnO用量的添加,涂膜的水触摸角增大,然后削减腐蚀。

2 纳米SiO2改性聚氨酯防腐188金博宝

纳米SiO2与树脂的官能团间可经过吸附或反响构成物理化学交联点,然后在分子链中引进Si—O—Si和Si—O—C键,成为三维网络结构。由于Si—O键能为372 kJ/mol,比C—C键能(334 kJ/mol)大得多,呈螺旋结构,具有高度弯曲性,且分子间作用力变小,一起纳米SiO2能够吸收紫外线、透过可见光,具有杰出的力学功用和耐热耐候性,因而选用纳米SiO2改性聚氨酯188金博宝进步其防腐功用具有宽广的远景。

Mills等将纳米SiO2掺杂到聚氨酯中,调查了固化温度对复合涂层防腐功用的影响。结果标明:引进5%纳米SiO2后聚氨酯的浸透功用有所进步,且高的固化温度有利于复合涂层防腐功用的进步。这是由于跟着固化温度的进步,纳米SiO2与聚氨酯间的交联密度进步。高交联密度的聚合物具有均一的电化学特性,然后发作高的离子电阻,阻挠离子触摸到基板并阻挠离子在阴阳二极之间的运动,因而进步了防腐功用。除了将纳米SiO2直接引进到聚氨酯涂猜中外,也可先对纳米SiO2改性,然后将其引进聚氨酯涂猜中,或经过将纳米SiO2的前驱体引进聚氨酯涂猜中,然后原位生成,意图在于进步纳米SiO2在聚氨酯基体中的涣散安稳性。Dolatzadeh等选用3种疏水性的有机硅烷偶联剂(R972、R812和R805)别离改性纳米SiO2,然后将其涣散在聚氨酯中制备了聚氨酯/SiO2纳米复合188金博宝。结果标明:选用8%R812和6%R805改性的纳米SiO2对聚氨酯防腐功用的进步最明显。陈颖敏等选用硅烷偶联剂KH-570、涣散剂BYK-163和钛酸酯偶联剂NDZ-201对纳米SiO2进行改性,然后将其用于聚氨酯涂猜中进步防腐功用。Ghosal等在大豆甘油单酯聚氨酯(SMG-PU)中参加正硅酸乙酯(TEOS)经过原位法制备了SMG-PU/SiO2纳米复合涂层。结果标明,SMG-PU/SiO2纳米复合涂层(3.8891×10-10~6.875 6×10-9 A·cm-2)比较SMG-PU涂层(1.815 9×10-8~9.1396×10-7 A·cm-2)及裸钢(8.9131×10-5~8.1731×10-4 A·cm-2)具有更低的腐蚀电流,其防腐机理如图1所示。

图1大豆甘油单酯聚氨酯和大豆甘油单酯聚氨酯/纳米二氧化硅复合涂层的防腐机理

纳米SiO2进步涂层防腐功用的机理与纳米ZnO具有相同之处,即改性后优异的疏水功用够阻挠水汽与涂层的触摸,一起纳米SiO2具有大的比外表积和小的尺度致使涂层比较细密,然后起到防腐作用。两者之间的差异在于纳米SiO2相较纳米ZnO具有更高的环境安稳性,且纳米SiO2与聚合物间更易构成交联网络导致涂层粘着力较强,因而纳米SiO2在进步防腐功用方面更具优势。

3 纳米黏土改性聚氨酯防腐188金博宝

层状粘土是由外表带负电的片层与可交流性阳离子的静电作用构成的一类层状物质,层间可交流性阳离子可与其他有机阳离子发作交流反响而使层距离增大,然后有利于单体或有机高分子刺进层间构成纳米复合资料,因而具有气体隔绝性,能够阻挠氧气的透过,然后可进步聚氨酯188金博宝的防腐功用。

Ashhari等经过超声法制备了聚氨酯/黏土纳米复合188金博宝,与纯聚氨酯涂层比较,含5%黏土的纳米复合涂层防腐功用较好,其在3.5%NaCl溶液中浸泡225 d之后的电阻约为9.002 GΩ,而纯聚氨酯涂层只要97 kΩ。Yeh等用椰油酰胺磺化甜菜对蒙脱土进行有机化,然后经过水溶液涣散技能合成了水性聚氨酯/蒙脱土纳米复合188金博宝,并对其防腐作用进行了电化学研讨,发现含3%蒙脱土的复合涂层防腐作用杰出。Moradi等选用3-氨丙基三甲氧基硅烷改性黏土,并制备了聚氨酯/黏土纳米复合188金博宝。当黏土含量仅为0.5%时,纳米复合涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡2 h后电阻达8 GΩ,涂有纳米复合资料的钢板露出于5%NaCl盐雾中17 d后呈现细微腐蚀痕迹。

与纳米ZnO及纳米SiO2比较,层状黏土具有更高的长径比,可进一步推迟腐蚀性介质的传送,推迟腐蚀速率,加强涂层的防腐作用。但由于层状黏土片层间的层距离较小,聚合物在与其复合时,大多只能构成惯例的相别离资料或插层型与剥离型共存的资料,因而防腐作用并未彻底发挥出来。抱负的结果是层状黏土以单片层办法彻底涣散在聚合物中,即取得彻底剥离的纳米复合资料。

4 石墨烯改性聚氨酯防腐188金博宝

石墨烯是由单层碳原子sp2杂化构成的二维层状资料,具有蜂窝状的晶体结构。每个晶格内有3个σ键,衔接十分严密,构成安稳的正六边形结构。由于其具有超大的比外表积、优异的抗浸透性、高的热安稳性和化学安稳性等长处,能够有效地隔绝水和氧气等气体原子的经过,故在金属防腐涂层方面有着巨大的潜力。另一方面,常用的聚合物涂层简单被刮坏,而石墨烯具有优秀的机械功用和耐冲突性,能够进步资料的减摩、抗磨性。因而,选用石墨烯改性聚氨酯188金博宝是一个十分不错的挑选。

研讨标明,比较于层状黏土,石墨烯具有更优异的特性,因而在相同负载率下,石墨烯具有更低的气体浸透率。别的,石墨烯在涂层中的摆放办法、品种、用量等对涂层的防腐功用也有不同的影响。Li等选用钛酸盐对石墨烯进行功用化改性,然后制备了水性聚氨酯/石墨烯纳米复合涂层,当石墨烯用量为0.4%时,复合涂层的耐腐蚀功用最佳,其防腐机理如图2所示。

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图2钛酸盐功用化石墨烯/聚氨酯复合涂层的防腐机理(a)恣意三维散布的钛酸盐功用化石墨烯(b)面内对齐散布的钛酸盐功用化石墨烯

从图2能够看出,恣意三维散布的钛酸盐功用化石墨烯(TGO)与面内对齐散布TGO都是为了延伸或阻挠腐蚀性介质的传输。不同是,恣意三维散布的TGO当到达必定量时,会构成妨碍网络结构,使部分涂层会被密封住,下降电解质的浸透率。而面内对齐散布是运用TGO的外外表积作为屏障,多层TGO屏障会加大进步防腐功用,这与其涣散性有关。

为了进步石墨烯在聚氨酯中的涣散功用,最大极限地发挥其防腐功用,Mo等选用功用化的石墨烯(FG)和功用化的氧化石墨烯(FGO)别离改性聚氨酯188金博宝。结果标明:氧化石墨烯和石墨烯在聚氨酯中的涣散性及兼容性可经过化学改性得以改进。石墨烯和氧化石墨烯可有效地增强聚氨酯涂层的耐磨性和防腐功用,且氧化石墨烯较石墨烯表现出更好的耐冲突性,但防腐功用不及石墨烯。Ramezanzadeh等选用多异氰酸酯(PI)接枝改性氧化石墨烯,然后将PI-GO引进聚氨酯中制备了纳米复合188金博宝,并与引进未经改性的氧化石墨烯的样品进行了比照,发现含有0.1%PI-GO的复合涂层防腐功用和对离子的阻力更优。Li等将氧化石墨烯、复原氧化石墨烯(RGO)和功用化的石墨烯别离添加到水性聚氨酯中,发现RGO含量为0.2%时复合涂层的防腐作用最佳。

由上可知,选用石墨烯改性聚氨酯188金博宝时,石墨烯的品种及改性对涂层防腐功用的进步是至关重要的。并且,石墨烯在涂层中的长径比、面内结构对齐办法、涣散性对涂层功用也有极大影响。理论猜测显现,高长径比的片层结构和面内对齐摆放办法可进一步进步涂层的防腐功用。别的,经过物理或化学办法,如石墨烯的微波热解复原法、石墨烯钛酸盐功用化等,可进步石墨烯的涣散性,然后也可进步涂层的防腐功用。

5 其他无机纳米资料改性聚氨酯防腐188金博宝

除ZnO、SiO2、黏土和石墨烯外,还有许多其他的无机纳米资料在改性聚氨酯防腐188金博宝方面也锋芒毕露。

Rahman等选用超声技能将TiO2和Ce-TiO2纳米颗粒涣散在γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷改性的大豆油酯聚氨酯(PEUTES)中制备纳米复合188金博宝(PEUTES-TiO2/PEUTES-Ce-TiO2),结果标明:其具有高的阻抗值(近似108 Ω)和低的腐蚀速率(1.9944×10-7 mm/a)。这是由于纳米填料存在于聚氨酯中引发了涂层与金属界面激烈的阻挠和确定效应。其防腐机理及相关的防腐功用如图3所示。

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图3 复合涂层的防腐机理及各涂层样品在3.5% NaCl溶液中浸泡纷歧起间的电化学波特图谱

Palimi等选用3-氨丙基三甲氧基硅烷对纳米Cr2O3进行改性,并以其制备了聚氨酯/Cr2O3纳米复合188金博宝。选用相同的办法对纳米Fe2O3进行改性,制备了聚氨酯/Fe2O3纳米复合188金博宝,并与引进未改性Fe2O3纳米粒子的样品进行比较,发现改性Fe2O3可明显进步聚氨酯涂层的耐腐蚀性和附着强度。其防腐机理如图4所示。

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图4聚氨酯/纳米Fe2O3复合涂层的防腐机理

从图4能够看出,改性后的Fe2O3涣散性好,隔绝熵值大,使腐蚀性介质不易浸透到基材中,然后进步了涂层的防腐功用。

比较于球状纳米粒子,碳纳米管基体的长径等到界面面积更大,传输途径更长,因而腐蚀性介质的浸透率更低,防腐蚀作用更好。Wei等选用原位外表引发聚合反响制备了聚氨酯/多壁碳纳米管(MWNTs)/复合188金博宝(PU/MWNTs),其防腐功率高达97.70%。这是由于涣散杰出的超大长径比的碳纳米管下降了涂层的浸透性,腐蚀性介质的涣散被阻挠,因而防腐功用进步。

总而言之,不管是零维的无机纳米粒子、一维的纳米管仍是二维的片层结构,其进步涂层防腐功用的首要机理都是阻挠或推迟腐蚀性介质的传输,其在涂层中的涣散性对防腐作用具有至关重要的影响。别的,增强涂层的细密性和涂层与基材间的附着力也是进步防腐功用的关键要素。

6 结语

为了进步聚氨酯涂层资料的防腐功用,选用无机纳米资料改性聚氨酯防腐188金博宝已备受重视。其间,ZnO、SiO2、黏土和石墨烯等已成研讨的抢手。选用无机纳米资料改性聚氨酯,无论是何种无机纳米资料,在其用量十分低的情况下(2%~5%,乃至0.3%),聚氨酯涂层的防腐功用即可到达较大起伏的进步。但由于无机纳米资料引进办法不同,其在聚氨酯中的涣散状况纷歧,导致聚氨酯涂层的防腐功用也有较大差异。尽管现在关于无机纳米资料改性聚氨酯防腐188金博宝的研讨已有必定开展,但怎么更好地完成无机纳米资料与聚氨酯间的彻底相容?无机纳米资料组成结构与聚氨酯防腐功用间存在怎样的联络?进步聚氨酯防腐功用除与无机纳米资料的均匀涣散有关外,还存在哪些影响要素?这些问题并未讨论清楚。因而,未来聚氨酯防腐188金博宝的开展将首要会集在处理上述存在的问题。别的,改性聚氨酯类防腐188金博宝还可开发运用于海洋、航空航天、核电设备等严苛环境中,作为一种重防腐188金博宝运用。再者,开发绿色环保的水性聚氨酯防腐188金博宝及高固含聚氨酯防腐188金博宝也是开展方向之一。


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