亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        KH570含量對UV固化有機-無機雜化涂層性能的影響

        2021-12-08 01:22:41季成蹊,孫小英
        粘接 2021年11期
        關鍵詞:阻燃性有機

        季成蹊,孫小英

        摘 要:采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法,以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)和正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體,按不同摩爾比合成了一系列SiO2溶膠,并將SiO2溶膠和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)混合,經(jīng)減壓蒸餾后形成SiO2/ TPGDA分散液。然后,將SiO2/ TPGDA分散液和環(huán)氧樹脂齊聚物混合,經(jīng)UV固化后形成UV固化有機-無機雜化涂層。研究發(fā)現(xiàn),加入SiO2/ TPGDA分散液后,KH570含量對涂層的熱性能、機械性能得到明顯提高的同時,保持優(yōu)異的光學性能。隨著KH570添加量的增加,涂層的鉛筆硬度、擺桿硬度和耐刮擦性等機械性能、阻燃性能提高,這主要是由于KH570添加量增加后,無機相和有機相之間的結合力增強導致的。

        關鍵詞:UV固化;有機-無機雜化涂層;硅烷偶聯(lián)劑;阻燃性

        中圖分類號:TQ630.7 文獻標識碼:A ? ? 文章編號:1001-5922(2021)11-0012-05

        Effect of KH570 Content on the Properties of UV-cured Organic-inorganic Hybrid Coating

        Ji Chengxi, Sun Xiaoying

        (Shanghai Art & Design Academy, Shanghai 201808, China)

        Abstract:Using the Sol-Gel method, the 3- (methacrylate oxide) propyl trimethydoxysilane (KH570) and ethyl positive silicate (TEOS) as the precursors, to ynthesize a series of SiO2 sols according to different molar ratios, and mixe the SiO2 sol with tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), a SiO2/TPGDA dispersion was formed after reduced pressure distillation. Then, the SiO2/TPGDA dispersion and epoxy resin oligomers were mixed, after UV curing to form a UV-cured organic-inorganic hybrid coating. It was found that after the addition of SiO2/TPGDA dispersion, the thermal performance, mechanical properties of the KH570 content of the coating were significantly improved while maintaining excellent optical performance. With the increased amount of addition of KH570 , the mechanical properties, flame resistance properties of the coating pencil hardness, swing rod hardness and scratch resistance improve, mainly due to the enhanced binding forces between the inorganic and organic phases after the increased consumption of KH570 amount of addition.

        Key words:UV curing; organic-inorganic hybrid coating; silane coupling agent; flame retardant

        0 前言

        有機-無機雜化涂層由于兼具有機涂層的韌性和無機涂層的耐磨耐刮擦、阻燃性等優(yōu)點而受到廣泛關注。為了保證雜化涂層的良好性能,有機相與無機相間應有好的相容性,通常需要采用有機物對無機組分進行改性。

        3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)是其中一種很重要的表面改性劑,由于其分子中含有能參與自由基反應的碳碳雙鍵,KH570改性的納米粒子或溶膠粒子被廣泛地應用于UV固化(紫外固化)雜化涂層材料[1-3]。Hsiang等制備了由KH570改性SiO2和丙烯酸樹脂組成的透明紫外光固化涂料,并研究了KH570用量對透明SiO2/丙烯酸酯樹脂納米雜化涂層表面形貌的影響。結果表明,接枝KH570可有效提高納米SiO2在丙烯酸酯樹脂中的分散性[4-5]。Landry等將KH570改性的ZrO2納米晶引入到紫外光固化丙烯酸酯涂料中,涂層的硬度和耐劃傷性大大提高[6]。Ying等利用KH570改性TiO2,然后與環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯粒子復合,KH570改性的TiO2在有機組分中分散良好,因此得到的復合涂層具有優(yōu)異的耐磨性能和防腐蝕性能[7]。以上研究表明,KH570能改善有機相和無機相間的相容性,從而提高涂層的機械性能。然而,熱穩(wěn)定性和阻燃性能也是涂層的重要性能。

        本文采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法,以KH570、正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體,按不同摩爾比合成了一系列SiO2溶膠,并將SiO2溶膠和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)混合,經(jīng)減壓蒸餾后形成SiO2/TPGDA分散液。然后,將SiO2/TPGDA分散液和環(huán)氧樹脂齊聚物混合形成UV固化有機-無機雜化涂料。本文重點研究了硅烷偶聯(lián)劑(KH570)對雜化涂層燃燒性能和熱穩(wěn)定性的影響。此外,還對其機械性能、光學性能進行了研究。

        1 材料與方法

        1.1 實驗材料

        三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物(SM6104) (江蘇三木集團有限公司);γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、正硅酸乙酯(TEOS)(上海硅山高分子材料有限公司);無水乙醇、冰醋酸(國藥集團化學試劑有限公司);光引發(fā)劑DAROCUR 1173(無錫天驕賽特化工有限公司)。

        1.2 溶膠的制備和蒸餾

        在裝有機械攪拌器的三口燒瓶中,按表1中配方加入無水乙醇、KH570和TEOS,機械攪拌下緩慢滴加去離子水和醋酸的混合液,室溫反應8 h,并陳化12 h,制得SiO2溶膠。將TPGDA與SiO2溶膠按質(zhì)量比1∶10混合均勻,減壓蒸餾除去其中溶劑,得到SiO2/TPGDA分散液。

        1.3 UV固化有機-無機雜化涂層的制備

        將SM6104、TPGDA、SiO2/TPGDA分散液和DAROCUR1173混合均勻,其中,SM6104∶TPGDA∶SiO2=36∶24∶40,DAROCUR1173用量為SM6104、TPGDA、SiO2總量的4%,得到有機-無機雜化涂料,在功率為1 000 W的UV光源下固化形成有機-無機雜化涂層。使用溶膠S1、S1.5、S2、S2.5、S3制備的雜化涂層分別記為TK1、TK1.5、TK2、TK2.5、TK3。用同樣的方法制備不含SiO2溶膠的純有機涂層TK0,其中SM6104、TPGDA和DAROCUR1173的比例保持不變。

        1.4 表征與測試方法

        (1)掃描電子顯微鏡(SEM):采用日本JEOL公司的JSM-6700F型掃描電子顯微鏡表征涂層的表面形貌,并對涂層表面元素采用能量色散×射線光譜儀(EDX)進行分析。測試前先對樣品進行噴金處理。

        (2)熱重分析儀(TGA):采用美國TA儀器公司Q500型熱重分析儀在氮氣氛下表征材料的熱穩(wěn)定性,溫度為25~750 ℃,升溫速度為20 ℃/min。

        (3)微型量熱儀(MCC)測試:采用Govmak MCC-2微量量熱儀對樣品的阻燃性能進行測試。

        (4)透光率(Transmittance):采用紫外-可見分光光度計測試涂層的透光率。

        (5)涂層耐劃傷性能測試:采用自動耐劃傷試驗儀(Ref.705)測定涂層的耐劃傷性能。

        (6)涂層擺桿硬度測試:采用英國Sheen儀器有限公司的707KP擺桿硬度測試儀測試玻璃基材上雜化涂層的擺桿硬度,測量模式為Persoz,擺桿質(zhì)量500 g。

        (7)涂層鉛筆硬度測試:按國標GB/T 6739—1996測試涂層的鉛筆硬度。

        2 結果與討論

        2.1 UV固化雜化涂層的形貌

        有機相和無機相之間的相容性對雜化涂層的熱性能、機械性能、光學性能等有很大的影響。采用電子顯微鏡(SEM)對涂層TK2表面進行了表征,并對其元素分布進行了EDX分析,結果如圖1所示。從圖1(a)可以看出,雜化網(wǎng)絡中沒有觀察到有機相或無機相的聚集。同時,圖1(b)所示的Si元素分布圖表明,硅原子均勻地分散在有機相中。這些結果表明,涂層的有機相與無機相的相容性良好,主要是由于KH570水解包覆在無機粒子表面,從而促進無機相在有機基體中的良好分散。

        2.2 涂層材料的熱穩(wěn)定性

        圖2描述了前驅(qū)體KH570添加量對涂層熱性能的影響,其具體數(shù)據(jù)列于表2中。從圖2中可知,當涂層中不含溶膠時,純有機涂層材料50%失重溫度為405.4℃,700℃時的殘?zhí)剂抠|(zhì)量分數(shù)為10.7%。而雜化涂層材料TK1~TK3的50%失重溫度為433.1~433.7℃,表明雜化涂層的熱穩(wěn)定性有所提高,但KH570的用量對雜化涂層材料的熱穩(wěn)定性影響較小。另外,雜化涂層在700℃時的殘?zhí)剂抠|(zhì)量分數(shù)為25.6%~29.0%,較純有機涂層的質(zhì)量分數(shù)為10.7%有較大提高。通常,可根據(jù)最后碳化產(chǎn)物的多少判斷材料的阻燃性能,碳化產(chǎn)物越多,意味著可燃化合物越少和放熱量越低。以上結果表明,溶膠的加入能夠有效地增強雜化涂層的阻燃性能,這主要是由于含硅無機相在基體中主要起到物理填充作用,降低可分解物含量。隨著KH570添加量的增加,殘?zhí)剂肯仍黾雍鬁p小,這可能是由于揮發(fā)的煙顆粒中含有部分硅元素,導致殘?zhí)剂繙p少;KH570分子結構中含有較長的碳鏈,當KH570添加量越大時,涂層材料的分解量越多,因此熱分解時攜帶出的硅元素含量增加,從而導致殘?zhí)剂肯陆怠?/p>

        2.3 涂層材料的阻燃性能

        圖3為微型量熱儀(MCC)測得的雜化涂層材料的熱釋放速率(HRR)曲線,表3列出了從HRR曲線得到的熱釋放總量(THR)、熱釋放峰值(pHRR)和峰值溫度(TpHRR)等數(shù)據(jù)。從圖3中可以看出,雜化涂層材料的THR、pHRR和TpHRR比純有機組明顯降低,說明雜化涂層材料的阻燃性能較好。隨著KH570含量增加,雜化材料的pHRR變化不大,表明增加KH570含量并不能改變含硅無機相的物理阻燃特征。但從表3中可以發(fā)現(xiàn),雜化涂層材料的THR隨KH570含量增加而逐漸下降,表明增加KH570含量能抑制雜化涂層材料釋熱總量,這與KH570含量增加后無機相和有機相之間的結合力增強有關。

        2.4 涂層的光學性能

        圖4為KH570含量對涂層透光率的影響。從圖4中可見,雜化涂層TK1~TK3 在波長400~800 nm時透光率均接近于100%,且透光率曲線和純有機涂層TK0幾乎重疊,表明雜化涂層的透光率基本不受KH570添加量的影響。究其原因,這主要是由于雜化涂層材料中無機相與有機相的相容性較好,且溶膠中膠體粒子的粒徑較小和粒徑分布較窄所致[8]。

        2.5 涂層的機械性能

        硬度是涂層的主要性能,主要取決于樹脂的交聯(lián)密度和化學結構。擺桿硬度測試結合表面摩擦來測量表面硬度,而鉛筆硬度測試則通過不同硬度的鉛筆在涂層表面滑動時產(chǎn)生的損傷來確定涂層的硬度。圖5為KH570添加量對涂層鉛筆硬度和擺桿硬度的影響。

        從圖5中可知,TK0的鉛筆硬度和擺桿硬度分別為3 H和260 S,而TK1的鉛筆硬度和擺桿硬度分別為5 H和290 S,說明KH570的加入有利于提高涂層的硬度。繼續(xù)增加KH570的含量,TK3的鉛筆硬度高達7 H,擺桿硬度增加至327 S,說明涂層的鉛筆硬度和擺桿硬度均隨KH570添加量的提高而增大。

        進一步測試了涂層的耐刮擦性能,結果如圖6所示。從圖6可以看出,純有機涂層的刮傷負載為300 g,引入SiO2溶膠后,涂層的刮傷負載提高。這表明SiO2溶膠的引入能提高涂層的機械性能;另外,還可以看出,隨著KH570添加量增加,涂層的刮傷負載從TK1的500 g逐漸提高到TK3的800 g,涂層機械性能也逐漸提高,這是由于隨著KH570添加量增加,無機相和有機相之間化學鍵增強以及溶膠膠體粒子硬度增大,兩種因素共同作用的結果[9]。

        3 結論

        采用Sol-Gel法,以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)和正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體,按不同摩爾比合成了一系列SiO2溶膠,并與環(huán)氧樹脂齊聚物和活性稀釋劑TPGDA混合,經(jīng)UV固化后形成UV固化有機-無機雜化涂層。由于KH570的作用,涂層中有機相和無機相間的相容性極好。隨著溶膠的引入,加入SiO2/TPGDA分散液后,涂層的熱性能、機械性能得到明顯提高的同時,也得以保持優(yōu)異的光學性能。隨著KH570添加量的增加,提高涂層的鉛筆硬度、擺桿硬度和耐刮擦性等機械性能、阻燃性能,這主要是由于KH570含量增加后,無機相和有機相之間的結合力增強所致的。

        參考文獻

        [1]SOO HEE LEE,HYUN GI KIM,SUNG SOO KIM. Organic-Inorganic hard coating layer formation on llastic substrate by UV curing Process[J]. Macromolecular Research,2010,18(1):40-46.

        [2]WILLEM POSTHUMUS,JOZUA LAVEN,GIJSBERTUS DE WITH,et al. Control of the electrical conductivity of composites of Antimony doped Tin Oxide (ATO) Nanoparticles and Acry late by Grafting of 3-Methacryloxy propyltrimethoxy Silane (MPS) [J]. Journal of Colloid and Interface Science,2006, 304(2):394-401.

        [3]TAN H L,YANG D Z,XIAO M, et al. Preparation of silica/polyurethane nanocomposites by UV-Induced polymerization from surfaces of silica[J]. Journal of Applied Polymer Science,2009,111(4): 1 936-1 941.

        [4]HSIANG H I, CHANG Yulun,CHEN Chiyu, et al. Silane functional effects on the rheology and abrasion resistance of transparent SiO2/UV-Curable resin nano-composites[J].? Mate-rials Chemistry and Physics,2010,120(2-3):476-479.

        [5]HSIANG H I, CHANG Yulun,CHEN Chiyu, et al. Silane effects on the surface morphology and abrasion resistance of transparent SiO2/UV-Curable resin nano-composites[J]. Applied Surface Science,2011,257(8):3 451-3 454.

        [6]Véronic Landry,Bernard Riedl,Pierre Blanchet. Alumina and zirconia acrylate nanocomposites coatings for wood flooring:Photocalorimetric Characterization[J]. Progress in Organic Coatings,2007,61(1):76-82.

        [7]YING Lixia,WU Yunlong,NIE Chongyang, et al. Improvement of the Tribological Properties and Corrosion Resistance of Epoxy-Ptfe Composite Coating by Nanoparticle Modification[J]. Coatings,2020,11(1):10.

        [8]WAN Tai,LIN Jinhui,LI Xiaojie,et al. Preparation of epoxy-silica-acrylate hybrid coatings[J]. Polymer Bulletin,2008,59(6):749-758.

        [9]LIU Hongbo,LIN Feng,CHEN Mingcai,et al. Preparation and properties of new UV-Curable naphthyl epoxy acrylates[J]. Iranian Polymer Journal,2010,19(3):219-227.

        猜你喜歡
        阻燃性有機
        有機旱作,倚“特”而立 向“高”而行
        純凈天然有機 為您獻上一杯道地藥茶
        有機推斷題中“已知信息”的正確打開方式
        九十九分就是不及格——有機農(nóng)業(yè),“機”在何處?
        當代陜西(2019年23期)2020-01-06 12:17:52
        水熱反應法制備Mg(OH)2阻燃劑及其對瀝青阻燃性能的影響
        石油瀝青(2018年5期)2018-10-24 05:41:10
        聚丙烯/埃洛石納米管復合材料的力學及阻燃性能
        中國塑料(2016年8期)2016-06-27 06:34:52
        新型成炭劑對PE-LD阻燃性能的影響
        中國塑料(2016年6期)2016-06-27 06:34:30
        無機填料填充PE—LD/EVA合金的導熱及阻燃性能
        中國塑料(2016年3期)2016-06-15 20:30:01
        阻燃聚丁二酸丁二醇酯復合材料的制備及其阻燃性能研究
        中國塑料(2016年11期)2016-04-16 05:25:58
        有機心不如無機心
        山東青年(2016年2期)2016-02-28 14:25:31
        丰满少妇呻吟高潮经历| 国产精品日本一区二区三区在线| 福利利视频在线观看免费| 看久久久久久a级毛片| 妓院一钑片免看黄大片| 国产av一区二区三区丝袜| 精品国产三级a在线观看| 第十色丰满无码| 久久精品国产在热亚洲不卡| 真实的国产乱xxxx在线| 久久久国产一区二区三区四区小说| 色噜噜狠狠色综合欧洲| 今井夏帆在线中文字幕| 精品国产第一国产综合精品| 亚洲暴爽av天天爽日日碰| 亚洲日韩AV无码美腿丝袜| 亚洲一区二区三区激情在线观看| av无码av天天av天天爽| 国产一级做a爱免费观看| 一本一道久久a久久精品综合蜜桃| 国产老熟女精品一区二区| 丰满少妇三级全黄| 国产高潮精品久久AV无码 | 男女视频在线观看一区二区| 人妻体内射精一区二区三区| 久久精品人人爽人人爽| 久99久热只有精品国产男同| 免费高清视频在线观看视频| 国产自拍成人免费视频| 熟女少妇在线视频播放 | 国产人成视频免费在线观看| 国产视频一区二区在线免费观看| 久久99精品久久水蜜桃| 午夜高清福利| 亚洲高清精品一区二区| 国产在线精品一区二区三区| 免费av片在线观看网站| 色中文字幕视频在线观看| 亚洲乱码av中文一区二区| 国产av无码专区亚洲av极速版| 中日韩欧美成人免费播放|