高性能纳米复合抗静电彩钢板涂料的制备与性能研究

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本文选用TiO2/SbxSn1-xO2(导电钛白)复合功能粉作为新型的导电功能粉体掺杂在涂料体系中,通过一定的工艺流程制备了彩钢板高性能抗静电涂料,采用特定的方法涂敷在钢板表面,固化成膜。详细研究了导电粉体含量、研磨时间、分散剂种类和用量等技术参数对涂层抗静电性能和其它性能的影响。然后利用纳米功能粉体对所制备的抗静电涂料进行改性,研究了纳米粉体的添加对涂层基本性能的影响,并通过电化学、盐雾实验等方法研究了涂层耐腐蚀性能。 (1)运用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、付利叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对粉体结构进行了表征,并测试了复合粉体电阻率。(2)以饱和聚酯、封端异氰酸酯为成膜物质,导电钛白粉体为功能导电粉体,钛白粉为体质填料,锌铬黄为防锈颜料,通过考虑颜料体积浓度(PVC),临界颜料体积浓度(CPVC)对涂层附着力、抗拉伸强度、耐腐蚀性能、抗起泡性能以及光泽等性能的影响,结合彩钢板涂料黏度、固含量等性能指标,设计了彩钢板高性能抗静电涂料最佳基本配方,制备得到彩钢板抗静电涂料。研究了导电填料的含量、研磨时间、分散剂种类和用量以及固化温度等诸因素对彩钢板涂料抗静电等性能的影响。采用扫描电镜(SEM)观察了不同含量导电钛白复合粉体颗粒在涂层样品中的分布状态,研究了抗静电涂层的导电机理。结合FTIR对导电功能粉体的表面性质研究结果以及分散剂对涂料的流变性能的影响,确定、选用了合适的高分子分散助剂与用量。通过光学实验研究了涂料分散体系的稳定性。本文还采用XPS分析研磨前后导电粉体表面成分的变化,研究了研磨分散时间对粉体结构的影响以及对涂层表面电阻的影响。 (3)在所制备的抗静电涂料的基础上,选用已经预处理的两种纳米粉体,将其掺杂在涂料中,研究了纳米粉体的掺杂对涂料、涂层基本性能的影响。结合电位—电容,交流阻抗谱图等电化学方法研究了在3.5%NaCl浸泡体系,浸泡时间、频率、纳米粉体种类及添加量对涂层电化学性能的影响。研究结果表明,总体上,无论是纳米复合抗静电涂层还是普通抗静电涂层,相同频率下随着浸泡时间的延长,涂漆的304不锈钢电极的自腐蚀电位提高,低频区交流阻抗值降低,空间电荷层电容Csc值升高,1/(Cs*Cs)值降低。 通过Mott-Schottky分析,纳米复合抗静电涂膜的电化学性能表明其抗腐蚀性能明显好于普通抗静电涂膜。电化学实验结果还表明,纳米粉体的种类和含量对涂层的性能产生影响:①本次实验中的0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%几个复合涂层样品,涂层的最佳纳米粉体含量为0.5%;②同样含量情况下,纳米粉体B掺杂的涂膜要比A掺杂的涂膜具有更好的耐腐蚀性。
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