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硅基颗粒构建亲水涂层的研究
硅基颗粒构建亲水涂层的研究
摘要：
水性涂料一直以来是人们追求的一种绿色环保的涂料。然而由于其低表面能和亲水性较低，在应用过程中往往难以满足涂层的防水和抗污染等基本要求。为此，本研究通过硅基颗粒构建亲水涂层，以有效地提高涂层的防水和抗污染能力。本研究在涂层中添加了硅基颗粒，并控制其颗粒大小、分散度等参数，通过SEM、XRD等表征手段对涂层的形态和结构进行了研究，同时采用接触角测量仪测定涂层表面亲水性能，并以涂层的耐水性和耐磨性为指标，测试了涂层的防水和抗污染性能。实验结果表明，硅基颗粒可以显著提升涂层的亲水性能，同时对涂层的耐水性和耐磨性也有较好的提升效果。本研究为开发高效的亲水涂层提供了一种新的思路和方法。
关键词：硅基颗粒；亲水性；防水性能；涂层
Abstract：
Water-basedcoatingshavealwaysbeenasought-afterenvironmentallyfriendlycoating.However,duetoitslowsurfaceenergyandlowhydrophilicity,itisoftendifficulttomeetthebasicrequirementsofcoatingssuchaswaterproofingandanti-pollutionintheapplicationprocess.Therefore,thisstudyconstructsahydrophiliccoatingbyusingsilicon-basedparticlestoeffectivelyimprovethewaterproofingandanti-pollutionabilityofthecoating.Inthisstudy,silicon-basedparticleswereaddedtothecoating,andtheparticlesizeanddispersibilitywerecontrolled.ThemorphologyandstructureofthecoatingwerestudiedbySEMandXRD,andthehydrophilicperformanceofthecoatingwasmeasuredbyacontactanglemeasuringinstrument.Thewaterproofingandanti-pollutionperformanceofthecoatingweretestedwiththewaterresistanceandabrasionresistanceofthecoating.Theexperimentalresultsshowedthatsilicon-basedparticlescansignificantlyimprovethehydrophilicperformanceofthecoating,andalsohaveagoodimprovementeffectonthewaterresistanceandabrasionresistanceofthecoating.Thisstudyprovidesanewideaandmethodfordevelopingefficienthydrophiliccoatings.
KeyWords:Silicon-basedparticles;Hydrophilicity;Waterproofingperformance;Coating
1.引言
水性涂料凭借其环保可持续的特点，受到了广泛关注和追捧。然而，由于其申请面积需要较长时间的干燥时间，且在涂层表面往往存在着一定的亲水性差的问题，从而难以满足涂层表面的防水和除污能力等基本要求。为此，针对于其表面的亲水性差问题，提出了构建硅基颗粒多种亲水涂料的方案。硅基颗粒是一种具有良好耐水性、油性、亲水性和热稳定性的颗粒材料，在涂料中引入硅基颗粒来改善涂层的亲水性能，是一种可行的方案。为了研究硅基颗粒在涂层中的应用，本研究对硅基颗粒的组成和性能进行了分析，通过SEM、XRD等表征手段对涂层的形态和结构进行了研究，并以涂层的耐水性和耐磨性为指标，测试了涂层的防水和抗污染性能。
2.实验材料和方法
2.1材料
硅基颗粒：采用气相反应合成法制备的二氧化硅(SiO2)颗粒，平均粒径在40-100nm范围内。
水性聚氨酯：作为基础涂料，产自浙江之路水性涂料有限公司。
辅助剂：增稠剂、分散剂、表面活性剂等。
2.2方法
2.2.1涂层制备
取一定份量的水性聚氨酯为基质涂料，加入辅助剂组成的助剂体系以提高涂料性能；在此过程中，加入不同比例的二氧化硅颗粒，调整颗粒溶液悬浮状态下的PH值来改变颗粒与基质涂料的亲疏性质。通过机械搅拌调