納米氧化鋁漿料在水性木器漆中的應(yīng)用
摘要：以鈦酸酯為表面改性劑，聚羧酸鈉鹽為分散劑，采用超聲分散法制備了一種平均粒徑84nm、貯存穩(wěn)定性達(dá)60天以上的納米氧化鋁漿料。通過對懸浮體系Zata電位和吸光度的測定，討論了不同pH值、分散劑、偶聯(lián)劑及用量對懸浮液穩(wěn)定性的影響。激光散射粒度分析儀測試及透射電鏡(TEM)觀察都表明：納米氧化鋁在體系中分散效果良好。將制備的漿料加入水性木器漆中，可以明顯提高漆膜的硬度。
關(guān)鍵詞：納米Al2O3；漿料；水性木器漆；穩(wěn)定性
0引言
近來環(huán)保法的日益嚴(yán)格使得木器涂料水性化的研究成為涂料熱點(diǎn)之一。水性涂料具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢，但與溶劑型木器涂料相比，存在著硬度相對低、豐滿度較差等問題[1]。納米氧化鋁不僅具有高硬度、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好、耐磨性好等一系列的特性，還具備納米粒子所具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子隧道效應(yīng)等[2]。將無機(jī)納米粒子應(yīng)用于涂料制品中制成納米涂料能顯著提高涂料的功能性和環(huán)保性能，從而大大提高這類涂料的應(yīng)用品級。有研究表明[3]，將納米氧化鋁漿料加入水性木器清漆中，在保證涂層透明和鏡面光澤的同時(shí)，提高耐磨性2～4倍。由于納米粒子比表面積大、表面自由能高，納米粒子之間極易團(tuán)聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能像顏填料與基料通過簡單混配就能得到。本研究采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對納米Al2O3粒子進(jìn)行化學(xué)包覆，使用分散劑對納米Al2O3進(jìn)行物理包覆，調(diào)節(jié)pH值，調(diào)整分散工藝，制備了穩(wěn)定性好的Al2O3漿料，將其加入水性清漆，能夠明顯地提高漆膜的硬度。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原料
納米氧化鋁粉體(20～80nm)：贏創(chuàng)德固賽公司；鈦酸酯偶聯(lián)劑：南京曙光化工集團(tuán)有限公司；硅烷偶聯(lián)劑(KH550、KH560、KH570)：荊州江漢精細(xì)化工有限公司；分散劑1、分散劑2：深圳海川化工有限公司；分散劑3、分散劑4：羅門哈斯公司產(chǎn)品；消泡劑：畢克公司產(chǎn)品。
1.2實(shí)驗(yàn)儀器
U400/80-220型立式高速分散機(jī)：廣州紅運(yùn)機(jī)械廠；DigitalSonifier450型超聲分散儀，美國Branson UItrasonic Corportion；鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱：滬越科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器廠；pHS-25型數(shù)字式pH計(jì)：上海日島科學(xué)儀器有限公司；72G型光電分光光度計(jì)：上海分析儀器廠；LS13320型激光散射粒度分析儀：美國BeckmanCoulter公司；ZSNanoS型馬爾文納米粒度分析儀：英國Malvern儀器有限公司；D/max-IIIA型X射線衍射儀：日本理學(xué)公司；Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀：德國Bruker公司；CM300型高分辨率透射電子顯微鏡：荷蘭飛利浦公司；QBY型擺桿硬度計(jì)：天津市精科材料試驗(yàn)機(jī)廠。 1.3基礎(chǔ)配方
納米氧化鋁漿料配方見表1。
表1納米氧化鋁漿料配方
1.4測試與表征
1.4.1透射電子顯微鏡觀測
取少量漿料，用去離子水稀釋后，滴加在銅網(wǎng)上，用CM300型透射電子顯微鏡，觀察水性漿料中納米Al2O3粒子的分散形態(tài)和形貌。
1.4.2Zeta電位測試
利用pH值調(diào)節(jié)劑改變納米Al2O3漿料的pH值，采用ZSNanoS型馬爾文納米粒度分析儀測試納米Al2O3漿料在不同pH值下，納米顆粒表面的Zeta電位。
1.4.3漿料穩(wěn)定性測試
采用沉降實(shí)驗(yàn)，將制得的納米Al2O3漿料置于15mL試管中(液柱高度為10cm)。常溫靜置一段時(shí)間，測取上清液，采用光電分光光度計(jì)測定一定波長入射光下上清液的吸光度，以吸光度的大小來表征漿料貯存穩(wěn)定性。
1.4.4傅里葉紅外光譜分析
對于經(jīng)過表面處理的納米Al2O3粉體和未經(jīng)表面處理的納米Al2O3粉體，采用溴化鉀壓片法，用Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀，分析納米納米Al2O3粉體的表面基團(tuán)。
1.4.5納米Al2O3粉體XRD分析
采用D/max-IIIA型X射線衍射儀，分析納米Al2O3粉體的形態(tài)。測試時(shí)，采用Cu靶，50kV，100mA，掃描速度2°/min，掃描范圍20～80°。
