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钛纳米聚合物涂料简介

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-7-14 9:49:02
金属具有良好的化学稳定性和耐蚀性。但因价格高昂,阻碍了其应用。如果加工成纳米级金属粉后加入涂料中,则既能加强涂层的耐磨耐蚀性,又能大大降低使用成本。以工业钛粉为原料,在制作过程中引入助粉碎剂、分散剂、保护剂及其它必要助剂,在特定的温度和压力下,在高效能粉碎机上进行机械化学反应后即可完成钛纳米金属粉的生产。然后在完全封闭的条件下应用专利技术(中国专利号:ZL00209258.1)制备成钛纳米聚合物。实际上,就是把钛基纳米金属粉弥散到高分子聚合物材料中,形成高分子纳米复合材料,这就是钛纳米聚合物。该聚合物具有下列效应和特性
1.表面效应
钛纳米聚合物粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而大幅度地增加,粒子的表面能及表面膜张力也随之增加,从而引起粒子性质的变化。粒子的表面原子所处的晶体场外环境及结合能与内部原子有所不同,存在许多悬空键,并具有不饱和性质,因而极易与其它原子相结合而趋于稳定,具有很高的化学活性。
2.小尺寸效应
当超微颗粒尺寸不断减小,在一定条件下,会引起材料宏观物理性能和化学性质上的变化,此即小尺寸效应。因钛纳米粒子小于50nm,最小颗粒尺寸为10nm,甚至可能更小。从而引起了钛纳米聚合物在物理、化学性质上产生变化。
3.钛纳米聚合物特性
①小于可见光波的波长,失去钛金属原有的银白色而变成黑色。
②钛纳米聚合物具有导电性,可用于防静电材料。
③钛纳米粒子比传统的粗晶钛材硬得多,可制造耐磨材料。
④钛纳米聚合物由于微小纳米粒子的填充作用,表面膜光滑度很高,近壁流层薄,不易结垢。
钛纳米聚合物涂料的防腐耐磨和抗垢机理
用钛纳米聚合物做活性填料和偶联剂改性制成成品的涂料就是钛纳米聚合物涂料。其防腐蚀耐磨和抗垢机理如下:
1.分子间化学键合与化学吸附
钛纳米粒子的高活性悬空键以化学键合和化学吸附的形式与聚合物配位。同时将聚合物闭环打开,形成开环的羟基与醚键,进一步与树脂进行化学键合与化学吸附,并形成新的活性开环与基材表面发生化学键合与化学吸附。这极大改善了填料与树脂间以及树脂分子之间的结合力,由普通涂料的物理结合转变成化学键合与化学吸附。
2.抗渗透耐腐蚀原理
第一,钛纳米聚合物涂料与树脂分子之间以化学键合与化学吸附相结合,致密性高,结合紧密,阻塞了腐蚀介质渗透通道。www.hvw00.com认为一般涂层的破坏都是由于腐蚀介质沿分子和填料间的界面或树脂分子间的界面而进行的,钛纳米聚合物涂料用化学键合与化学吸附阻塞了这些通道,因此更耐腐蚀。
第二,微小的钛纳米聚合物粒子具有填充空穴的作用,由于钛纳米聚合物根本不溶于水,水、氧和其它离子不能透过颗粒本身,只能绕道渗透,延长了渗透路线,大大减缓了腐蚀速度。钛纳米聚合物比表面积很大又有化学作用,所以加入少量就能起到显著的抗渗效果。
第三,纳米聚合物有憎水性,阻止水、氧及其它腐蚀介质的取代作用,使其不易发生腐蚀反应。通常的极性介质和离子很难通过涂膜。其高抗渗透性,可抗汞的渗透。所以耐腐蚀性好。
3.附着力强
第一,如前所述,钛纳米聚合物增加了活性羟基、醚键的数量,对涂敷面形成了化学吸附;第二,所选树脂固化时体积收缩很小,内应力不高;第三,树脂中的醚键使分子链柔软便于旋转,可消除内应力,所以附着力强。钛纳米聚合物涂料对于金属、混凝土、木材、玻璃、塑料等不同材质均有优良的附着力。
4.耐磨蚀
钛材本来就是耐腐蚀、耐磨材料,超级细化成纳米粒子,排列更好,其致密性更强,比粗晶粒子更为耐腐、耐磨。
5.抗垢性能好
首先,粗糙的表面会增加液体流动的阻力,减小流速,增加近壁流层的厚度,造成更多的结垢核心,使污垢沉积长大。而钛纳米聚合物涂料由于微小纳米粒子的填充作用表面光滑度很高,近壁流层薄,不利于结垢。其次,纳米聚合物与化学结构形成亲油憎水表面,一方面能对污垢粒子整形使其排列整齐,不形成垢质分子交错的硬垢;另一方面排斥污垢粒子,使其不能粘附到涂层表面上,从而达到防垢的目的。
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