納米氧化物在水性防腐蝕涂料中的應(yīng)用
晶瑞新材料 甘先生 18620162680 （微）
利用納米氧化物材料對水性防腐蝕涂料進行改性，實現(xiàn)不同材料之間的優(yōu)勢互補，制備高性能、功能化的防腐蝕涂層已經(jīng)成為當(dāng)前水性防腐蝕涂料研究領(lǐng)域的前沿和熱點。由于不同納米材料在結(jié)構(gòu)和性能上不盡相同，使得涂層防腐蝕性能增強的機理和效果也有一定的差異。
納米氧化物材料具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊結(jié)構(gòu)性質(zhì)，能夠賦予水性防腐蝕涂料許多常規(guī)顏填料無法產(chǎn)生的高強度高韌性、低收縮等特性，從而使傳統(tǒng)水性防腐蝕涂料向高性能、功能化方向發(fā)展。
下面就來介紹幾種可以應(yīng)用于水性防腐蝕涂料中納米氧化物材料。
納米無機氧化物
納米無機氧化物來源廣泛、組成穩(wěn)定、制造成本低，其均勻分散于水性防腐蝕涂料中，能夠降低涂層對腐蝕離子的滲透性，顯著增強涂層的機械性能和防腐蝕性能。
因此，將納米無機氧化物摻加到水性防腐蝕涂料中具有巨大的應(yīng)用價值。
納米二氧化鈦TiO2
納米二氧化鈦VK-T06是一種結(jié)構(gòu)多樣的N型半導(dǎo)體材料，具有良好的光、電、化學(xué)性能，將其摻加到水性防腐蝕涂料中，不僅可以提高涂層的防曬抗老化性能，而且可以增強涂層的耐候性及防腐蝕性能。納米TiO2粒子的結(jié)構(gòu)不同，提高涂層防腐蝕性能的程度也不同，其中介孔結(jié)構(gòu)較其他結(jié)構(gòu)而言，能夠更加有效地提高涂層的防腐蝕性能。聚乙烯亞胺前處理的介孔型納米TiO2對水性環(huán)氧涂料防腐蝕性能的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)適當(dāng)相對分子質(zhì)量的聚乙烯亞胺前處理的介孔型納米TiO2對水分和腐蝕電解液具有很好的阻礙作用，能夠顯著提高水性環(huán)氧涂料的防腐蝕性能。
納米氧化鋅ZnO
納米氧化鋅VK-J30是一種具有獨特化學(xué)性能、生物性能和半導(dǎo)體性能的納米材料。此外，寬的能帶間隙、高的激發(fā)結(jié)合能和低的光催化活性使其不易產(chǎn)生自由基，從而有效提高涂層的穩(wěn)定性和防腐蝕性能。納米ZnO粒子表面性質(zhì)關(guān)系到納米粒子能否以納米級穩(wěn)定分散在水性涂料中，通過利用改性物對納米ZnO粒子表面進行改性，使其充分發(fā)揮納米粒子的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，提高漆膜基料和填料之間的相容性和緊密性，從而形成結(jié)構(gòu)更加致密、堅實且能有效延緩腐蝕介質(zhì)向基材滲透的涂層。
納米氧化鋁al2O3
納米氧化鋁（VK-L30）基本特性及應(yīng)用，因其硬度高、熔點高、尺寸穩(wěn)定性好，具有防腐、防銹、絕緣、耐高溫、耐老化、耐磨傷、無臭、無味、無毒等特點。廣泛應(yīng)用于各種涂料油漆、塑料、橡膠、陶瓷、耐火材料等產(chǎn)品的補強增韌，特別是涂料油漆提高硬度強度，耐磨損，耐受性，耐劃傷性有著顯著的效果。納米氧化鋁VK-L30可在水 ，乙醇 ，醇類、酯類、PMA等多種溶劑里分散穩(wěn)定均勻，完全單分散納米狀態(tài)。由于納米氧化鋁特有的，高硬度、高耐磨、高分散性，耐洗刷達(dá)上萬次，大大提高了涂料的耐老化、抗腐蝕防抗劃傷、耐磨損、耐受性。適用于丙烯酸樹脂、油性氟樹脂、油性環(huán)氧樹脂、硅丙乳液、聚氨酯、地板漆、光固化漆、輻射固話漆等水性油性涂料中。
納米氧化鋯ZrO
納米氧化鋯（VK-R30）是一種耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的無機非金屬材料，自上世紀(jì)70年代中期以來，國際上發(fā)達(dá)國家投入巨資研發(fā)氧化鋯系列產(chǎn)品，將氧化鋯的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到結(jié)構(gòu)材料和功能材料，同時氧化鋯也是國家產(chǎn)業(yè)政策中重點鼓勵發(fā)展的高性能新材料之一，目前正在被應(yīng)用于各氧化鋯涂層材料；高性能Y2O3等穩(wěn)定劑穩(wěn)定的氧化鋯熱障陶瓷涂層材料，應(yīng)用于高性能渦輪航空發(fā)動機。熱障涂層利用陶瓷的隔熱和抗腐蝕的特點來保護金屬材料，不僅可以提高油料的燃燒效率，而且可以極大地延長發(fā)動機的壽命，在航空、航天、海面船舶、大型火力發(fā)電和汽車動力等方面具有重要的應(yīng)用價值，是現(xiàn)代國防尖端技術(shù)領(lǐng)域中的重要技術(shù)之一。
納米二氧化硅Sio2
納米二氧化硅(VK-SP30)用于在3.5％NaCl溶液中涂覆鐵片的納米SiO2復(fù)合涂層的陽極腐蝕電流比未涂覆之前降低了1-2個數(shù)量級，并且重量損失減少了3倍。當(dāng)納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.91％時，具有很好的耐腐蝕性。研究發(fā)現(xiàn)，使用納米SiO2改性的聚氨酯涂料后，浸沒腐蝕失重減少了70％，陽極腐蝕電流減少了一個數(shù)量級，低頻區(qū)域的涂層阻抗值增加了超過2個數(shù)量級，并且耐腐蝕性顯著提高。
測試表明，涂層中納米SiO2（VK-SP30）的用量為0.3-1.5％，并改善了所得納米涂層的穩(wěn)定性和流平性。涂膜的耐擦洗性是原來的兩倍，耐堿性從原來的改變了。48h無異常增強為7d無異常，抗老化時間從以前的500h延長到1000h。
總結(jié)
納米無機氧化物應(yīng)用于水性防腐蝕涂料中，能夠有效改善涂料和基材表面的理化性質(zhì)，增強涂層的機械性能和防腐蝕性能。
