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聚氨酯丙烯酸酯涂层广泛用于高档轿车和手机等的漆层,近年来市场对其性能要求不断提高。本课题的研究就是为进一步改进聚氨酯丙烯酸酯性能而提出来的。 本文首先采用Stǒber方法制备了不同粒径的二氧化硅溶胶粒子,经过KH560型硅烷偶联剂改性后,采用重离心分散法除去二氧化硅溶胶中的乙醇,通过共混方式引入到聚氨酯丙烯酸酯树脂中。系统考察了二氧化硅溶胶粒子粒径、表面特性及用量等因素对二氧化硅溶胶粒子在聚氨酯丙烯酸酯中的分散性和纳米复合涂层的性能等方面的影响规律,成功制备了分散性良好,静态力学性能良好的聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅复合涂层。 对二氧化硅溶胶粒子在聚氨酯丙烯酸酯涂层中的分散性研究表明:硅烷偶联剂改性二氧化硅粒子在聚氨酯丙烯酸酯涂层中分散均匀,而未改性二氧化硅粒子在聚氨酯丙烯酸酯涂层中聚集;硅烷偶联剂加入量过多或过少都不利于二氧化硅在涂层中的分散;二氧化硅的加入量在大于7.5%后,由于改性后的二氧化硅的交联作用,分散性变差。 对聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅复合涂层的力学性能的研究表明:当二氧化硅粒子表面用带C-O-C官能团的KH560型硅烷偶联剂改性后,能够更好地提升聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅复合涂层的力学性能。一般说来,当硅烷偶联剂量加入量为11.8wt%时,其复合涂层的力学性能较好,其中拉伸强度提高30%;无论二氧化硅粒子是否改性,二氧化硅粒径对涂层的拉伸强度影响不大,但是随着二氧化硅粒径的增加,断裂伸长率降低;随着二氧化硅粒子用量增加,复合涂层的拉伸强度越大,而断裂伸长率越小,当二氧化硅的添加量高于7wt%后,拉伸强度急剧增加,但其断裂伸长率下降较慢。 对聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅复合涂层硬度的研究表明:由于聚氨酯丙烯酸酯体系的交联密度较高,二氧化硅粒子对复合涂层的硬度的影响不大。 本课题的研究成功地解决了聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅体系中二氧化硅粒子的分散性问题,采用共混法简化了制备工艺,较为成功地实现聚氨酯丙烯酸酯的纳米改性,制备出了机械性能良好的涂层材料。