樓劍軍 白海濤 潘寶清

摘要：納米改性環(huán)氧防腐涂料具有許多優(yōu)良的熱力學性能，已經作為涂料、交聯(lián)劑、復合材料等用于電子電工、交通運輸、航空航天等諸多領域。通過對納米改性環(huán)氧防腐涂料特點及方法開展分析，明確了其制備的主要流程。此外，本文制備了一種新型的雙子表面活性劑，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，具有許多獨特的性質。在此基礎上，對混合劑的配置與用量方法、環(huán)氧涂料的結構表征、涂抹附著力測試、試樣設備測試、環(huán)氧樹脂防腐涂層耐磨測試等制備過程及需要注意的事項進行了探究，并簡要論述了其主要應用，為關注這一類話題的人們提供參考。

關鍵詞：納米改性;環(huán)氧樹脂;防腐涂料;相關測試;結構表征

中圖分類號：TQ645.5⁺6文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2019）00-0149-05

引言：近年來，雖然我國社會經濟得到了飛速發(fā)展，但由于石油開采量不斷提升，因此對環(huán)境造成了嚴重污染，并且腐蝕給油井管帶來的失效問題更加突出，既造成了巨大的經濟損失，又容易引發(fā)管道事故。因此，需要借助納米改性的方法進行環(huán)氧樹脂防腐材料的制備，以便減少腐蝕問題出現。

1納米改性環(huán)氧防腐涂料的制備相關分析

1.1納米改性環(huán)氧涂料的制備

納米經過改性可以提升環(huán)氧樹脂的防腐性能，在進行環(huán)氧涂料制備過程中，需要根據實際情況對固化劑用量進行深入的研究。環(huán)氧樹脂之所以會發(fā)生交聯(lián)反應，主要是由粘流體系引起的。在這一過程中，會逐漸形成一種特殊的固態(tài)樹脂，并且該樹脂具有不溶和難溶的特點。而這一反應主要發(fā)生在兩個部位，一是環(huán)氧樹脂的羥基礎上，另一個部位是環(huán)氧基。相對前者而言，環(huán)氧基的活潑性是非常強的，因此在進行固化劑用量計算和確定時，通常都是以環(huán)氧基團為標準。在本文中，進行實驗時，所采用的環(huán)氧樹脂的質量分別為10%、15%、20%、25%，以便對各個質量進行對比，選擇更科學合理的固化劑用量，通過對實驗結果的分析，可以了解其用量對涂抹性能的影響，如表1所示。

在涂層制備中必須對制備流程進行了解，以便提升制備的效率與質量。其主要流程如圖1所示。在制備時，一定安裝相關流程進行制備，并且還要注意相關的細節(jié)。例如，在超聲波處理環(huán)節(jié)中，需要對超聲波分散時間進行控制，一般在20min左右。

1.2科學合理選擇混合劑的配置與用量

混合劑的配置是納米改性環(huán)氧防腐重要環(huán)節(jié)之一，主要是將2種不同溶劑進行混合。其中，這兩種溶劑不僅使用范圍有一定的差別，而且其溶劑性能也是不同的。這樣才能進一步提高其溶劑能力，充分發(fā)揮溶劑的作用。但對溶劑配置及用量的要求是比較高的，并不是將兩種不同溶劑簡單混合在一起。而是要做到溶劑平衡。在本文中，以正丁醇和二甲苯作為實驗的溶劑，如表2所示，是兩種溶劑融合的物理性能?？梢?，混合溶劑配合比例不同，其所產生的物理性能也是存在差異的。在進行正丁醇和二甲苯混合溶液配比時，可以根據實際需要，對其比例進行設定，以便促使環(huán)氧樹脂質量達到相關要求與標準。

1.3正交試驗

在進行納米改性環(huán)氧涂料的制備中，進行正交試驗，通過了解正交因素水平，對實驗結果深入分析，可以明確納米改性聚合物防腐涂料各組分所需要加入的量，以便為其涂層性能測定工作開展提供有利條件。在進行正交實驗時，最重要的程膜物質是t-31型環(huán)氧樹脂固化劑，如圖2所示。使用E環(huán)氧樹脂，同時還選用一些助劑。例如，硅燒偶聯(lián)劑。再如，消泡劑，如圖3所示。另外，分散劑也是最重要的助劑之一，如圖4所示。另外，在進行正交試驗之前，還需要對正丁醇與二甲苯的比例進行明確，在該此實驗中，所采用的比例為35：65，并且所使用固化劑用量的比例占環(huán)氧樹脂質量的20%。如果以50g樹脂用量為標準，列正交因素水平如表3所示。

1.4納米改性環(huán)氧涂料的結構表征與相關力測試

在進行納米改性中，要想了解環(huán)氧涂料的結構表征，需要科學合理的進行紅外光譜分析。本文以偶聯(lián)性改性后納米SiO₂和改性后納米Al₂O₃的紅外光譜為例進行分析，圖5、圖6分別是SiO₂、Al₂O₃紅外光譜。

通過對5的觀察可知，960處的峰和1100出的峰對應的區(qū)域是不同的，后者對應Si-O-Si鍵的反對稱伸縮振動，而前者與其有很大不同，其對應的鍵主要是Si-OH，并且伸縮振動也不是反對稱的”。在圖5中，我們還可以發(fā)現不同點的吸收峰也存在著很大差別，這些都足以說明硅烷偶聯(lián)劑與納米SiO₂發(fā)生了反應，其中最明顯的是與其表面的羥基產生了一定作用。環(huán)氧樹脂的拼人量不同，制得的乳液粒度分布也不同。乳液配方見表4。

通過對圖6觀察可知，納米經過改性后，納米氧化鋁粒子在很多地方都有吸收峰。例如，1690、590處等，同時，在3340處，由于氧化鋁吸水，所以其羥基發(fā)生了很大變化，并逐漸形成了-OH吸收峰。另外，在3460處其吸收峰是比較特殊的，主要是因為吸收峰大幅度加強，一旦出現該現象，可以證明-OH與硅醇鍵發(fā)生了比較強烈的反應，最終產生了羥基二聚體。

1.4.1涂膜附著力測試

涂膜附著力對環(huán)氧涂料性能的影響是極大的，其主要是指涂膜與附著物體表面的粘性性，也可以稱為粘結力。在進行環(huán)氧涂料性能判斷中，其粘結力是判斷其質量與性能的重要指標之一，只有確保其粘結性良好，才能充分發(fā)揮環(huán)氧涂料的作用，保證納米改性是成功的。本文在對其涂膜附著力進行測試時，采用的是畫圈法，其劃痕圓滾線如圖7所示，當兩塊樣板結果處于一致狀態(tài)時可以以其為基準。

1.4.2測試試樣的制備

本次測試所采用的是N80鋼，相對而言，其化學成分具有多樣性特點，有利于提升測試結果的合理性。其主要化學成分如表5所示，其質量分數用%來表示。

在了解其化學成分的基礎上，還需要進行試樣的處理工作。首先，需要確定測試基材尺寸、磨損試驗尺寸與阻抗試驗尺寸。如?？梢詫⒆杩乖囼灮某叽缭O置為12mm×12mm×2mm。在本次試驗中SSSRT試樣尺寸如圖8所示。在確定相關尺寸之后，可以進行涂抹。其中，卡片刮圖是最常用的一種涂抹方式，不僅涂抹效率高，而且還能提升涂抹厚度的均衡效果。

1.4.3納米改性環(huán)氧樹脂防腐涂層耐磨測試

要想了解環(huán)氧樹脂防腐涂層耐磨性能，還需要以納米改性環(huán)氧樹脂防涂層在不一樣時間內的質量損失率為依據。如圖所9所示，顯示了純環(huán)氧涂層與配方13制備在各個時間段的質量損失率。從圖9中可知，純環(huán)氧損失率要比配置的復合涂層損失率高的多，并且這一現象與時間的長短是成正比的。

2納米材料在環(huán)氧防腐材料中的應用

環(huán)氧樹脂主要是以脂環(huán)族、脂肪族為基本骨架的，它具有特殊的性能，不僅包含獨一無二的環(huán)氧基，而且還包含極性集團。其結構通式如圖10所示。

通過對圖10分析可知，環(huán)氧樹脂是具有多種優(yōu)異性能的。例如，強韌性、耐熱性、粘結性等。可見其具有獨特的優(yōu)勢，這也在一定程度上促使其應用范圍不斷擴大，例如，可以作為澆筑料、層壓材料等，不管是在人們日常生活中還是高新技術發(fā)展中都發(fā)揮著至關重要的作用。

將納米材料應用到環(huán)氧防腐材料中，可以大大提升其耐腐蝕性能。當前已經有實驗證明，將一定量的納米Ti粉加入環(huán)氧樹脂涂料中，與未加入納米的環(huán)氧樹脂涂料相比，其耐腐蝕性能得到了明顯的提高。之所以納米材料在環(huán)氧防腐材料制備中發(fā)揮著不可替代的作用，其中有很大一部分原因是該材料具有特殊的性能。例如，會產生小尺寸效應，也就是所謂的積體效應。再如，當納米顆粒變小時，會促使自身的表面積發(fā)生一定的變化，在這一變化過程中，會出現新的性質，如熱血性質，該狀態(tài)下，相關固體物質熔點是固定的，而納米顆粒的熔點卻出現了新的變化，通常情況下其熔點會逐漸降低。在顏基比為2的優(yōu)化條件下，其他因素保持不變，研究了聚苯胺懸浮液添加量對涂料性能的影響，實驗結果見表6。

選用乙二醇單丁醚作為溶劑（其用量為反應物總重量的24%），反應溫度為80℃，反應時間為12小時，不同物料比下的反應列于表7中。

在實際應用中，需要將納米均勻的分散在環(huán)氧涂料中，另外如果應用合適的攪拌方法，還能大大提升分散效果，使其與環(huán)氧樹脂進行充分的接觸?，F階段，最主要的分散方法有兩種，一種是機械攪拌法，另一種是超聲波攪拌方法。相對前者而言，后面的方法應用的是比較多的。如果應用該方法，將納米SiO₂、Al203分散在環(huán)氧樹脂中，會促使其接觸更加充分，其具體過程如圖11所示。

3結論

總而言之，在環(huán)氧樹脂涂料制備過程中，納米改性發(fā)揮著至關重要的作用。為了從根本上提高環(huán)氧樹脂涂料的防腐性能，不但要對化學改進方法進行正確運用，而且還可以結合超聲波分散形式，使納米與環(huán)氧樹脂充分融合。為了明確各組分在涂料中的比例，還需要進行正交試驗，以便為納米改性環(huán)氧腐蝕涂料的制定提供可靠依據，提高制備效率與質量。