本文對生漆的主要成分——漆酚進行了深入研究,針對漆酚成膜條件苛刻、柔韌性、抗沖擊性能較差等問題,通過將漆酚與環(huán)氧樹脂、丙烯酸反應(yīng),制備出可以紫外光固化且性能較為優(yōu)異的漆酚環(huán)氧丙烯酸酯(UEA),然后以UEA為基質(zhì),通過添加改性后氧化石墨烯、納米纖維素纖維等納米增強填料,進一步提高復(fù)合漆膜機械性能。本研究以氧化石墨烯(GO)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性氧化石墨烯(MPS-GO)、十八胺改性氧化石墨烯(ODA-GO)為增強填料,制備出改性氧化石墨烯/環(huán)氧丙烯酸酯復(fù)合涂層,通過對復(fù)合涂層的比較,決定以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)作為改性助劑進行后續(xù)試驗;以不同比例改性氧化石墨烯-納米纖維素纖維(GO-CNF)為增強填料,制備出改性氧化石墨烯-納米纖維素/環(huán)氧丙烯酸酯(GO-CNF/UEA)復(fù)合涂層,通過對復(fù)合涂層機械性能的比較,篩選出氧化石墨烯與納米纖維素的最佳配比為1:3,篩選出GO-CNF填料占UEA的最佳質(zhì)量比為1%。最后,采用紅外、掃描電鏡、X射線衍射、X-射線光電子能譜等技術(shù)對最優(yōu)復(fù)合涂層特征基團、表觀形貌、元素含量、化學(xué)物結(jié)構(gòu)等進行分析。結(jié)論如下:(1)GO的摻入可以顯著提高UEA膜的硬度,同時也易導(dǎo)致團聚現(xiàn)象的發(fā)生,使漆膜脆化,相比純UEA膜,GO/UEA膜硬度最高可達到5H,抗沖擊性能最高可達到42cm,但其附著力及柔韌性下降明顯。(2)對GO進行改性后,ODA的長鏈碳分子和MPS的硅烷分子有效枝接到GO表面,有效的解決了GO在漆膜中的團聚問題,增強GO和基質(zhì)的相容性。ODA-GO/UEA相比MPS-GO/UEA,其柔韌性、抗沖擊性能及硬度明顯提高,這是由于ODA-GO與基質(zhì)UEA之間更易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),相容性更好,GO可以作為增強填料均勻的分散在UEA聚合物分子間的空隙內(nèi),增加膜的致密性和完整性。(3)通過對MPS-GO/UEA膜和ODA-GO/UEA膜機械性能的比較,發(fā)現(xiàn)MPS-GO涂層的硬度、柔韌性與ODA-GO涂層差異不明顯,雖然ODA-GO涂層的附著力、抗沖擊性能優(yōu)于MPS復(fù)合涂層,但是ODA價格較為高昂,具有刺激性,不符合綠色環(huán)保理念。因此以MPS作為改性助劑,通過添加納米纖維素纖維(CNF)改善涂層附著力、抗沖擊性能,并且CNF的加入可以減少GO的用量,從而降低涂料成本。(4)通過對以MPS作為改性助劑的不同比例,不同含量(占UEA的質(zhì)量比)的GO-CNF復(fù)合涂層機械性能的比較,篩選出復(fù)合涂層填料的最佳含量為1%,最佳配比GO:CNF=1:3,最佳涂層硬度為5H,附著力為1級,抗沖擊性能為50cm,柔韌性為2級,其附著力及抗沖擊性能得到了顯著提高,和ODA-GO涂層的機械性能達到同一水平,同時大大降低了涂料成本,也符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ637

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本文編號：2817253