纳米填料对环氧涂料防腐耐磨性能影响

　　
　　为了提高环氧涂料的耐腐蚀性能，XiuzhiZhang等人[14]尝试将不同量的纳米Ti粉加入环氧树脂涂料中，在3.5%氯化钠水溶液中采用电化学阻抗谱分析，结果表明，加入纳米尺寸Ti粉末后环氧涂料的耐腐蚀性能得到提高。在高离子阻抗透过涂层及低特征频率的条件下，填加10%的纳米尺寸Ti粉的涂层跟其它不同含量的涂层相比具有较好的耐腐蚀性能。M.R.Bagherzadeh[15]分别将质量分数为1%、3%、5%的纳米粘土加入双酚A环氧树脂制备出环氧-粘土纳米复合涂料，盐雾试验结果证明粘土浓度的增加会引起涂层的剥蚀和起凸密度减小。盐雾和电化学阻抗试验结果表明，未填加粘土的涂层剥蚀比其它涂层严重，当粘土质量分数为3%和5%时，涂层获得较好的防腐蚀性能。
　　
　　纳米粒子的含量对环氧涂料的耐磨性能有着重要的影响。L.Chang等人[16]以不同含量的短碳纤维、石墨、聚四氟乙烯和纳米二氧化钛为填料，以环氧树脂为基制取了多种复合材料，比较了它们的摩擦因数、耐磨性和接触温度。试验结果表明，纳米二氧化钛的加入可以显著降低摩擦因数，从而降低纤维增强环氧复合材料的接触温度，较终使复合材料的耐磨性大大加强，尤其适用于比如高接触压力和滑行速度的极端摩擦条件下。
　　
　　Wet-zelB等[17]研究了纳米Al2O3粒子对环氧树脂磨损率的影响，发现在2%(体积分数)时，纳米Al2O3粒子可使环氧树脂的磨损率降低30%，而在其他" >其他含量时则对磨损率影响不大甚至使磨损率提高。纪秋龙等[18]选用耐磨性好、模量高的纳米SiC粒子与环氧树脂复合，同时研究了利用低填充量纳米粒子提高环氧树脂耐磨性的方法和机理。考虑到亲水性的纳米无机粒子与亲油性的环氧树脂之间相容性差的问题，对纳米SiC粒子进行表面大分子接枝预处理，通过在SiC粒子表面引入聚丙烯酰胺，一方面可以改善纳米粒子在基体中的分散性，另一方面由于接枝链上含有能够参与环氧树脂固化反应的酰胺基团[19]。
　　
　　2纳米填料改性环氧涂料的研究展望
　　
　　2.1碳纳米管对环氧树脂的改性作用
　　
　　碳纳米管以其突出特征引起人们广泛的科学和工业利益。碳纳米管因为碳原子的二维排布具有很好的机械性能，而且还具有高的长径比和好的电学和物理性能，碳纳米管因为其极强的纳米增强性被广泛用于复合材料，可以赋予复合材料低重超高强度、适中的排静电性能[20]。而将碳纳米管用于改性环氧树脂以提高其防腐性能的研究比较少见。AnwarAglan等人研究了多壁碳纳米管加入环氧树脂与乙烯基醋酸盐共聚物对保护基材能力的作用，EIS检测表明经过5%氯化钠溶液70d的浸泡，环氧系列的纳米涂料的电荷传送电阻比不加填料的涂料的要高；肉眼和显微观察表明，经过20d的5%氯化钠溶液浸泡纳米增强环氧树脂和VYHH树脂在较小化气孔形成方面要优于纯树脂[21]。
　　
　　碳纳米管经过酸处理、等离子氧化和胺处理，超声分散的方法与环氧树脂制成复合材料，通过X光电子波谱研究改性后引入的官能团，用场发射电子显微镜表征碳纳米管的分散状态。试验结果表明，表面改性的碳纳米管可以更均匀地分散于环氧树脂基体并且与聚合基体之间形成很强的相互作用，所以含有改性碳纳米管的纳米复合材料与未处理的碳纳米管相比具有更高的存储和更小的模量及剪切速率[22]。
　　
　　HaiyanChen[23]比较研究了不处理、硝酸活化处理和加硅烷偶联剂的硝酸活化处理3种碳纳米管对环氧树脂的不同影响。对于未处理的碳纳米管，超声分散对提高耐磨性有积极作用，而且若将超声分散与双非对称离心搅拌机结合，效果更好。预处理过的碳纳米管可以提高复合材料的耐磨性，而且不应该使用超声分散，它会破坏预处理的碳纳米管。结果证明随着碳纳米管分散性和完整性的改善，综合耐磨性不断提高。
　　
　　我们课题组也做了这方面的尝试试验，将碳纳米管与纳米颗粒均匀加入环氧树脂涂料，检测结果显示其综合性能与仅填加纳米颗粒的效果相比有所提高。我们认为碳纳米管用于提高涂料的防腐性将会有比较好的前景。