三防纳米涂料的研究与发展

0 引言
随着纳米技术的迅速发展,纳米涂料也随之应运而生。如今纳米技术已经是继互联网技术、基因工程科学之后的又一热点学科。在90 年代初纳米技术逐步走在了科学发展的前列,成为一种新兴的科学,随着其发展的趋势纳米科技必将成为21 世纪科学技术发展的主流科学。纳米涂料的组成主要是纳米材料与有机涂料。满足了至少有一种材料的尺度在1~100n 之间并且纳米相要使涂料的性能得到显著提高或者增加这两个条件才能被称为纳米复合涂料。而我们通常说的三防纳米涂料里的三防指的是在金属表面以原油作为介质形成防护。防腐、防垢、防结蜡是我们在油田领域所运用的三种功效。结垢和结蜡的形成主要是由固体和液体的表面吸附造成的,决定其吸附量的是防护层的表面能,表面能越小越不容易吸附,反之越容易吸附。双疏的表面表面能很低,因此可以通过纳米涂料表面的双疏特性来实现“三防”功能[1]。
 
1 三防纳米涂料的设计理念
三防纳米涂料具有防水、防油两种特性。因为当其涂料的颗粒本身具有的多种效应如量子尺寸效应等在进入纳米级时都会体现出来,同时会表现出许多特性,比如将自由基封闭在网状里,这样可以使防护层表面能由高变低。我们选定纳米体系正是由于这个独有的特性。
三防纳米涂料的构成:
①成膜物质。成膜物质主要是使涂料能够牢固的吸附于被涂物表面并形成连续薄膜物质,决定着涂料的基本性质。涂料的成膜有两个过程一是将涂料涂在被涂物件表面,二是使其形成固态的连续
的涂膜。热塑性树脂和热固性树脂都可以作为涂料的成膜物质[2,3]。
②颜填料。分散在涂料中的不溶的微细固体颗粒称为颜料,颜料分为着色颜料和体质颜料,主要用于着色和提供保护等。
③溶剂。溶剂通常拥有低的沸点、易挥发、不与溶质产生化学反应以及呈现惰性等特点。其作用是使基料溶解或分散成为粘稠的液体,以便涂料的应用。
④助剂。助剂主要用做改善涂料某一方面的性能,其用量一般很少。
 
2 三防纳米涂料的配置
2.1 配置机理配制过程中纳米材料在介质中的分散和改性是关键。因此通常采用空间位阻稳定机制、静电空间稳定机或者静电稳定机制来使纳米材料均匀稳定地在液体介质中分散。
2.2 制备方法
2.2.1 溶胶-凝胶法聚合物存在于共溶剂体系作为前提条件,导致母体的水解或缩合,产生了纳米级的粒子之后形成溶胶,而溶胶通过蒸发干燥会转变成凝胶。
2.2.2 共混法基料树脂在熔融或溶解的状态下,放入适宜的溶剂中,并加入纳米粒子充分搅拌使两者直接混合。
2.2.3 原位聚合法在单体溶液中加入纳米粒子,使其与组成基体树脂的单体均匀混合,并在适当条件下引发单体聚合。
2.2.4 插层复合法插层复合法又分为插层聚合、溶液插层以及熔体插层三步。首先,使聚合物单体分散,同时插层,然后进入层状硅酸盐片层中使两者聚合;其次,溶液中聚合物大分子链在溶剂的作用下,使插层进入无机物层后挥发除去溶剂;最后把聚合物加热到熔融状态,借助剪切力的作用直接插入片层即得聚合物复合纳米涂料[4]。
 
3 三防纳米涂料的展望
作为一种新兴的涂料,三防纳米涂料的研究手段和相关理论还比较缺乏,如何更好的使纳米材料在介质中进行分散和表面改性,探求影响纳米涂料的固化温度以及其应用的领域还存在着许多的问题。如何选用合适的涂料助剂来提高其性能,使其与涂料能够很好的相容也是现阶段应该重视的问题[5]。

总的来说,三防纳米涂料的前景还是十分明朗的。今后其将应用于更多的领域,虽然目前三防纳米涂料的研究与研制尚处于起步阶段,这就要我们克服其研制中存在的诸多问题,加深纳米技术和涂料结合的相关研究,使其迈上一个新台阶。使其能够更好的得到应用。
 

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