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纳米氧化铝浆料在水性木器漆中的应用

纳米氧化铝浆料在水性木器漆中的应用
摘要：以钛酸酯为表面改性剂，聚羧酸钠盐为分散剂，采用超声分散法制备了一种平均粒径84nm、贮存稳定性达60天以上的纳米氧化铝浆料。通过对悬浮体系Zata电位和吸光度的测定，讨论了不同pH值、分散剂、偶联剂及用量对悬浮液稳定性的影响。激光散射粒度分析仪测试及透射电镜(TEM)观察都表明：纳米氧化铝在体系中分散效果良好。将制备的浆料加入水性木器漆中，可以明显提高漆膜的硬度。

关键词：纳米Al2O3；浆料；水性木器漆；稳定性

0引言

近来环保法的日益严格使得木器涂料水性化的研究成为涂料热点之一。水性涂料具有绿色环保的优势，但与溶剂型木器涂料相比，存在着硬度相对低、丰满度较差等问题[1]。纳米氧化铝不仅具有高硬度、高强度、热稳定性好、耐磨性好等一系列的特性，还具备纳米粒子所具有的表面效应、小尺寸效应及量子隧道效应等[2]。将无机纳米粒子应用于涂料制品中制成纳米涂料能显著提高涂料的功能性和环保性能，从而大大提高这类涂料的应用品级。有研究表明[3]，将纳米氧化铝浆料加入水性木器清漆中，在保证涂层透明和镜面光泽的同时，提高耐磨性2～4倍。由于纳米粒子比表面积大、表面自由能高，纳米粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能像颜填料与基料通过简单混配就能得到。本研究采用钛酸酯偶联剂对纳米Al2O3粒子进行化学包覆，使用分散剂对纳米Al2O3进行物理包覆，调节pH值，调整分散工艺，制备了稳定性好的Al2O3浆料，将其加入水性清漆，能够明显地提高漆膜的硬度。

1实验部分

1.1原料

纳米氧化铝粉体(20～80nm)：赢创德固赛公司；钛酸酯偶联剂：南京曙光化工集团有限公司；硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570)：荆州江汉精细化工有限公司；分散剂1、分散剂2：深圳海川化工有限公司；分散剂3、分散剂4：罗门哈斯公司产品；消泡剂：毕克公司产品。

1.2实验仪器

U400/80-220型立式高速分散机：广州红运机械厂；DigitalSonifier450型超声分散仪，美国Branson UItrasonic Corportion；鼓风电热恒温干燥箱：沪越科学实验仪器厂；pHS-25型数字式pH计：上海日岛科学仪器有限公司；72G型光电分光光度计：上海分析仪器厂；LS13320型激光散射粒度分析仪：美国BeckmanCoulter公司；ZSNanoS型马尔文纳米粒度分析仪：英国Malvern仪器有限公司；D/max-IIIA型X射线衍射仪：日本理学公司；Vector33型傅里叶变换红外光谱仪：德国Bruker公司；CM300型高分辨率透射电子显微镜：荷兰飞利浦公司；QBY型摆杆硬度计：天津市精科材料试验机厂。

1.3基础配方

纳米氧化铝浆料配方见表1。

表1纳米氧化铝浆料配方

1.4测试与表征

1.4.1透射电子显微镜观测

取少量浆料，用去离子水稀释后，滴加在铜网上，用CM300型透射电子显微镜，观察水性浆料中纳米Al2O3粒子的分散形态和形貌。

1.4.2Zeta电位测试

利用pH值调节剂改变纳米Al2O3浆料的pH值，采用ZSNanoS型马尔文纳米粒度分析仪测试纳米Al2O3浆料在不同pH值下，纳米颗粒表面的Zeta电位。

1.4.3浆料稳定性测试

采用沉降实验，将制得的纳米Al2O3浆料置于15mL试管中(液柱高度为10cm)。常温静置一段时间，测取上清液，采用光电分光光度计测定一定波长入射光下上清液的吸光度，以吸光度的大小来表征浆料贮存稳定性。

1.4.4傅里叶红外光谱分析

对于经过表面处理的纳米Al2O3粉体和未经表面处理的纳米Al2O3粉体，采用溴化钾压片法，用Vector33型傅里叶变换红外光谱仪，分析纳米纳米Al2O3粉体的表面基团。

1.4.5纳米Al2O3粉体XRD分析

采用D/max-IIIA型X射线衍射仪，分析纳米Al2O3粉体的形态。测试时，采用Cu靶，50kV，100mA，扫描速度2°/min，扫描范围20～80°。

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