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)光散射儀上測定，激光的波長為633 nm，入射角是90。，每個(gè)樣品平均測定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：按國家涂料性能檢測標(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鍵的反對稱伸縮振動(dòng)、800 cm-l為Si-O-Si鍵的對稱伸縮振動(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涂料的配制和測試
2.2.1納米二氧化硅改性前后對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涂層硬度的影響 二氧化硅的含量對涂膜的性能也會產(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，并對涂層的維氏硬度做了測試，
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，測試涂層的耐堿時(shí)間．下圖是不同含量固化劑的涂層對應(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)效益和社會效應(yīng)。
