试议纳米纳米ZnO制备和表面改性及ZnO/PU复合涂料

论文导读：
摘要：纳米材料在众多工业领域具有广泛的运用前景，但由于纳米材料自身的高表面能，亲水疏油等性能也严重地限制了它在有机材料领域的运用以及纳米特性的发挥。为了使纳米材料得到广泛运用并充分发挥其具有的特殊性能，需要对纳米颗粒表面进行有效的改性。本探讨针对此不足展开了探讨，探讨内容包括了纳米ZnO的制备及改性、ZnO/PU纳米复合涂料的性能探讨及纳米复合涂料的运用等。本探讨采取直接沉淀法制备了纳米ZnO并对其表面进行化学改性。为了改善纳米ZnO的分散性、提升纳米ZnO的有机相容性，提出了采取N,N’-羰基二咪唑（CDI）活化硬脂酸偶合KH550接枝改性的新策略，提升了硬脂酸的接枝率，降低了纳米ZnO的表面能，分散性得到很大改善。此外，本论文还对KH550接枝、硬脂酸接枝、硬脂酸偶合KH550接枝等不同改性历程对纳米ZnO的分散稳定性的影响进行了探讨。采取红外光谱（IR）、沉降实验、扫描电镜（SEM）等策略对所制备的纳米ZnO进行浅析，结果表明：改性剂均通过化学键与纳米ZnO表面连接，不同的改性历程获得的纳米ZnO在有机介质中的分散稳定性有着较大的差别。通过CDI活化硬脂酸偶合KH550接枝改性历程获得的纳米ZnO在有机溶剂中的分散性和稳定性最好。优化了硬脂酸改性剂的用量，其最佳用量约为5wt%。本探讨将制备的各种纳米ZnO（包括未改性的纳米ZnO、APS-ZnO、SA-ZnO、SA-APS-ZnO、CDI-SA-APS-ZnO）作为改性剂，通过共混法制备了ZnO/PU纳米复合涂料。通过拉伸试验、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）等策略对所制备的纳米复合涂料的性能进行表征浅析，结果表明：纳米ZnO会对PU涂料的固化结晶产生影响，添加了纳米ZnO的聚氨酯涂料的紫外屏蔽性和耐热性能都有显著的变化，涂料的机械性能则受添加的纳米ZnO类型以及添加量的影响而体现不同。以总体结果来看，CDI-SA-APS-ZnO/PU复合涂料性能改善最为显著，纳米ZnO的添加量为1wt%时效果最好。同时，本探讨还对ZnO/PU纳米复合涂料封闭木材中的水分进行了探讨，其中将CDI-SA-APS-ZnO/PU复合涂料作为木材封闭底漆时具有更好的封闭水分的能力和表面附着力，能够保持涂膜的紧密结构，避开起泡、脱壳等缺陷的出现。关键词：纳米ZnO论文N论文N’-羰基二咪唑（CDI）论文表面改性论文聚氨酯论文纳米复合涂料论文
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ABSTRACT4-9
1 绪论9-18

1.1 纳米材料及其运用9-10

1.2 纳米颗粒的表面改性及运用10-14

1.2.1 物理改性法10-11

1.2.2 化学改性法11-14

1.3 纳米复合材料的探讨概况14-16

1.3.1 无机纳米复合材料14-15

1.3.2 有机/无机纳米复合材料15

1.3.3 纳米复合涂料15-16

1.4 探讨目的和探讨内容16-18

1.4.1 探讨目的16

1.4.2 探讨内容16-18

2 实验试剂、仪器及浅析策略18-21

2.1 实验药品18

2.2 实验仪器18-19

2.3 表征策略19-21

2.3.1 紫外-可见分光光度法19

2.3.2 X 射线衍射浅析（XRD）19

2.3.3 红外光谱浅析（IR）19

2.3.4 热差/热重浅析（DTA/TGA）19-20

2.3.5 扫描电镜（SEM）20

2.3.6 沉降实验20

2.3.7 紫外-可见光谱法20

2.3.8 机械性能测试20-21

3 纳米 ZnO 的制备及表面改性历程探讨21-33

3.1 引言21

3.2 纳米 ZnO 的制备及表面改性21-22

3.

2.1 纳米 ZnO 的制备21-22

3.

2.2 KH550 改性纳米 ZnO22

3.

2.3 硬脂酸（SA）的活化22

3.

2.4 偶合接枝改性22

3.3 改性机理22-23

3.4 结果与讨论23-31

3.4.1 红外浅析23-24

3.4.2 热差/热重浅析24-25

3.4.3 SEM 浅析25-27

3.4.4 粒度分布27-28

3.4.5 沉降实验28-30

3.4.6 紫外-可见分光光度法30-31

3.5 本章小结3论文导读：结44-455ZnO/PU复合涂料封闭木材水分性能探讨45-515.1引言455.2试样的制备455.3复合涂料封闭水分性能的探讨45-465.4结果与讨论46-495.4.1含水率的变化46-475.4.2木材表面浅析47-495.5本章小结49-516结论与展望51-536.1结论51-526.2展望52-53致谢53-54参考文献54-59附录59A.作者在攻读学位期间发表的论文目录59
1-33
4 ZnO/PU 复合涂料的制备及其性能表征33-45

4.1 引言33-34

4.2 ZnO/PU 复合涂料及膜片的制备34

4.3 结果与讨论34-44

4.

3.1 SEM 浅析34-37

4.

3.2 X 射线衍射浅析37-38

4.

3.3 紫外-可见光谱法38-39

4.

3.4 热重浅析39-41

4.

3.5 机械性能测试41-44

4.4 本章小结44-45
5 ZnO/PU 复合涂料封闭木材水分性能探讨45-51

5.1 引言45

5.2 试样的制备45

5.3 复合涂料封闭水分性能的探讨45-46

5.4 结果与讨论46-49

5.

4.1 含水率的变化46-47

5.

4.2 木材表面浅析47-49

5.5 本章小结49-51
6 结论与展望51-53

6.1 结论51-52

6.2 展望52-53

致谢53-54
参考文献54-59
附录59
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录59
B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录59