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其時(shí)自清潔粉末涂料的研討與運(yùn)用已獲得了明顯效果。日本是世界上較早開(kāi)展納米粒子光催化活性及用于涂層自清潔、抗菌功用研討的國(guó)家之一，20世紀(jì)90年代即完結(jié)在陶瓷、玻璃等資料上的工業(yè)運(yùn)用。

1涂層自清潔原理

現(xiàn)行親水性定義為：正常水接觸角θ<10°，θ<5°為超親水，θ>90°為疏水，θ>150°為超疏水。

現(xiàn)在涂層自清潔機(jī)理首要有以下幾種：超疏水、超親水、超雙疏和超雙親等，其間超疏水與超雙疏機(jī)理首要用于涂料職業(yè)；超親水與超雙親則首要用于自清潔玻璃、陶瓷等工業(yè)。

1.1超疏水原理

運(yùn)用納米粒子的小標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)，在涂層表面構(gòu)成一層超疏水層，空氣中的無(wú)機(jī)塵土一般具有必定極性，在超疏水表面不能構(gòu)成激烈吸附，極易被雨水沖刷掉；

即使涂層上被有機(jī)物吸附，也可以運(yùn)用納米粒子超強(qiáng)的光催化活性，最終將有機(jī)物分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等易沖刷物質(zhì)。

該涂層表面結(jié)構(gòu)及自清潔原理與荷葉相似，能確保涂層表面清潔如新。

1.2超雙疏原理

涂層表面構(gòu)成納米標(biāo)準(zhǔn)幾許形狀互補(bǔ)（如凸與凹相間）的界面結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧{米標(biāo)準(zhǔn)低凹的表面可使吸附氣體分子安穩(wěn)存在，相當(dāng)于在微觀表面上有一層安穩(wěn)的氣體薄膜，使油或水無(wú)法與資料的表面直接接觸，從而使資料表面出現(xiàn)超凡的雙疏性。

2試驗(yàn)部分

2.1活性納米Al2O3微粒的制備

將納米Al2O3粉體松散在無(wú)水乙醇中，參與納米粉質(zhì)量1.5%的蒸餾水，用稀鹽酸調(diào)pH值為5，參與4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）全氟辛基-三乙氧基硅烷，拌和下加熱回流反應(yīng)2h。

再參與2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)回流反應(yīng)2h。減壓蒸餾除掉體系中的溶劑和水，干燥后制得具有反應(yīng)活性的納米Al2O3微粒。

2.2自清潔聚酯粉末涂料的熔融擠出制備

將活性納米Al2O3微粒與聚酯樹(shù)脂、固化劑、流平劑、顏填料、助劑等按必定比例稱量，加到高速混合機(jī)中混合5~10min，選用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，經(jīng)壓片，破碎，篩分后，制得自清潔粉末涂料。

2.3自清潔聚酯粉末涂料的干混制備

先將聚酯樹(shù)脂、固化劑、流平劑、顏填料、助劑等按必定比例稱量，加到高速混合機(jī)中混合2~5min，選用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，經(jīng)壓片，破碎，篩分后，制得純聚酯粉末涂料；

再將活性納米Al2O3微粒、純聚酯粉末涂料、松散助劑按比例稱量，加到干混設(shè)備中進(jìn)行固相復(fù)合反應(yīng)，高速松散5~10min，冷卻，篩分，制得自清潔粉末涂料。

效果與評(píng)論

1試驗(yàn)效果

選用JSM-5600型掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描電子顯微鏡（SEM）表征；選用BM300型（日本）接觸角測(cè)定儀測(cè)定水與涂層表面的接觸角；

選用PHI5702型X-射線電子能譜（XPS）儀對(duì)涂層表面的化學(xué)組成進(jìn)行表征；涂層厚度、光澤度、耐沖擊性等功用依照現(xiàn)行國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行測(cè)定。

表1為干混工藝下活性納米Al2O3微粒用量與涂層表面接觸角的對(duì)應(yīng)關(guān)系；表2為活性納米Al2O3微粒增加前后粉末涂層的物理機(jī)械功用比照；

圖1為干混工藝制得的自清潔粉末涂層SEM圖像；圖2為自清潔涂層上水滴和油滴的形狀圖；圖3為自清潔涂層表面的X-射線光電子能譜圖。

 

2粉末涂料生產(chǎn)工藝對(duì)功用的影響

試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：選用熔融擠出工藝制備自清潔粉末涂料，活性納米Al2O3微粒用量較小時(shí)，粉末涂層的物理機(jī)械功用較好，但疏水性較差；

活性納米Al2O3微粒用量大于30%時(shí)，涂層才具有必定的疏水性，但涂層的物理機(jī)械功用大大下降，乃至出現(xiàn)涂層不連續(xù)現(xiàn)象。

選用干混工藝制備粉末涂料作用較好，納米Al2O3微粒用量可大幅減少，而涂層常規(guī)的物理機(jī)械功用則有了良好確保。

干混工藝既可使納米Al2O3微粒均勻渙散，也能確保粉末涂料熔融固化成膜過(guò)程中納米微粒向涂層表面的集合與排列組合。

3納米Al2O3微粒用量對(duì)涂層疏水性的影響

由表1可以看出：在試驗(yàn)工藝下，跟著納米Al2O3微粒用量的增加，涂層的水接觸角迅速增大，Al2O3用量達(dá)10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)水接觸角抵達(dá)最高，隨后小幅下降。

這闡明納米Al2O3微粒的存在是涂層出現(xiàn)疏水性的要害，但過(guò)量的納米Al2O3微粒，則破壞了聚酯與固化劑的成膜反應(yīng)?？梢酝ㄟ^(guò)正交等試驗(yàn)，均衡涂層的疏水性與物理機(jī)械功用，確定納米Al2O3微粒用量的最佳點(diǎn)。

4涂層表面的微觀狀況及功用

圖1標(biāo)明：涂層表面被納米Al2O3微粒均勻掩蓋，具有仿荷葉表面結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)；

從圖3可以看出：涂層對(duì)鋼鐵基材的掩蓋很好，沒(méi)有任何Fe信號(hào)，強(qiáng)的F信號(hào)闡明，涂層表面富集氟硅烷、布滿活性納米Al2O3微粒，這些也從涂層的表面微觀結(jié)構(gòu)上提醒了涂層的超疏水性。

5涂層物理機(jī)械功用

表2數(shù)據(jù)標(biāo)明：增加適量納米Al2O3微粒并沒(méi)有下降涂層的首要物理機(jī)械功用，但對(duì)涂層的外觀、表面光澤度有明顯影響，這與納米粒子的小尺寸效應(yīng)有直接關(guān)系。

對(duì)涂層進(jìn)行耐刮擦試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：涂層表面的納米結(jié)構(gòu)極易遭到破壞，直接表現(xiàn)是涂層疏水性下降乃至消失，與前期疏水性涂層遭到水流強(qiáng)烈沖刷、人工揉擦后疏水性消失相似。

這闡明自清潔粉末涂層表面的納米微粒與樹(shù)脂基料短少結(jié)實(shí)結(jié)合，涂層的柔韌性、表面硬度等功用偏低，還需要通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)來(lái)改進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

在液體自清潔涂料研討與運(yùn)用獲得重大效果的促進(jìn)下，自清潔粉末涂層功用檢測(cè)及表征效果闡明：增加活性納米Al2O3微粒完成了粉末涂層表面的超疏水性。針對(duì)試驗(yàn)中存在的涂層表面納米結(jié)構(gòu)易損害等問(wèn)題，往后應(yīng)在納米粒子潤(rùn)飾資料選擇、潤(rùn)飾工藝以及涂料干混工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行更深化的研討。