硅烷偶聯(lián)劑KH550改性納米纖維素及其增強水性丙烯酸復合涂料研究.pdf

1、納米纖維素以其獨特的性能成為一種優(yōu)良的聚合物增強材料，采用納米纖維素復合水性涂料，有望改善水性涂料的漆膜性能，擴展納米纖維素在水性涂料領域的應用。以往的研究中，纖維素納米晶(CNC)已被較多地應用于增強水性涂料，但纖維素納米纖絲(CNF)的應用還不多，主要原因是其在水相中的分散穩(wěn)定性和與有機聚合物基質的相容性還沒完全解決。鑒于此問題，本研究提出采用雙親性化學偶聯(lián)劑來改性纖維素納米纖絲并使其與水性涂料基體形成化學交聯(lián)，從而實現(xiàn)纖維素納米纖

2、絲在水性涂料中的均勻分散、長期穩(wěn)定和良好的界面親和性，進而綜合提高涂料的成膜性能。
　　論文首先通過化學預處理結合高強度超聲波的方法制備了纖維素納米纖絲，考察了添加不同比例的硅烷偶聯(lián)劑(KH550)對其表面接枝改性和分散穩(wěn)定性的影響效果，并將改性后的纖維素納米纖絲水懸浮液添加到水性丙烯酸涂料中，制備得到納米纖維素復合涂料并通過澆鑄法和刷涂法得到相應的復合涂膜。通過透射電子顯微鏡、傅里葉紅外變換光譜、X射線光電子能譜、旋轉流變儀、差

3、式掃面量熱儀和萬能力學實驗機等手段對改性纖維素納米纖絲的分散狀態(tài)、表面化學結構、流變和相轉變特性，對復合涂料及其所制成復合涂膜的成膜特性、透明性、光澤度、微觀形貌、斷裂形式、熱機械性能、硬度和耐磨性等進行了綜合考察。主要結果如下:
　　(1)纖維素納米纖絲水懸浮液的濃度對其分散穩(wěn)定性有很大影響，濃度過低在制備完成后很快就會出現(xiàn)沉降分層現(xiàn)象，濃度過高會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。采用KH550可以提高纖維素納米纖絲在水中的分散穩(wěn)定性，但是添加量過

4、少或過多都不能達到最好的效果。實驗表明添加量為0.16％時，水懸浮液可保持長期穩(wěn)定狀態(tài)。
　　(2)經過KH550改性后的纖維素納米纖絲在涂料中能夠分散均勻，且與涂料有良好的界面相容性。改性纖維素納米纖絲水懸浮液的添加量會對復合涂料的整體產生影響，隨著纖維素納米纖絲添加量的增加，復合涂料的粘度、彈性模量、玻璃態(tài)轉變溫度、硬度和耐磨性等均明顯提高，其中彈性模量最高可提高5倍，硬度提高2級，磨損量降低35％。
　　(3)復合涂料