環氧樹脂（Epoxy）大家都很熟悉，這種有機物也被稱作人工樹脂、人造樹脂、樹脂膠等，是一類非常重要的熱固性塑料。由于具有大量的活性和極性基團，環氧樹脂分子可與不同類型的固化劑交聯固化，并通過加入各種添加劑形成不同的性能。

作為熱固化樹脂，環氧樹脂具有良好的物理性能、電絕緣性、較好的粘性、耐堿性、耐磨性、優良的工藝性、穩定性和成本低廉等優點，是聚合物材料中應用最為廣泛的基本樹脂之一。經過60余年的發展，環氧樹脂已應用于涂料、機械、航天航空、建筑等各個領域。

目前環氧樹脂在涂料工業中需用量最大，以它為基材制成的涂層被稱為環氧樹脂涂層。據悉，環氧樹脂涂層是一種厚的保護材料，可用于覆蓋任何東西，從地板、主要電器到小型電子產品都可以保護它們不受損壞或磨損。除了非常耐用外，環氧樹脂涂層通常也能抵抗諸如生銹和化學腐蝕之類的東西，因此在許多不同的行業和許多不同的用途中很受歡迎。

環氧涂層耐用的秘密

由于環氧樹脂屬于液態聚合物的范疇，因此它要化身成為耐腐蝕的環氧涂層，還需要固化劑、助劑及顏填料的幫助。其中，納米氧化物常作為顏填料添加到環氧樹脂涂層中，典型代表有二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅以及稀土氧化物等。這些納米氧化物憑借自身特殊的尺寸和結構，呈現出許多獨特的物理和化學性質，可顯著增強涂層的力學性能和防腐性能。

納米氧化物顆粒增強環氧涂層防護性能的機理主要有兩點：

一是憑借自身小尺寸的特點有效填補環氧樹脂固化過程中因局部收縮形成的微裂紋和孔道，減少腐蝕介質的擴散路徑，從而增強涂層的屏蔽保護性能；

二是利用氧化物顆粒自身高硬度的特點，提高環氧樹脂的硬度，進而增強涂層的力學性能。

除此之外，加入適量的納米氧化物顆粒還能提高環氧涂層的界面結合強度，延長涂層的使用壽命。

環氧地坪漆

納米二氧化硅的作用                           

在這些納米氧化物中，納米二氧化硅（SiO₂）是存在感很高的一種。它是一種具有優良耐熱性和抗氧化性的無機非金屬材料，其分子狀態呈以[SiO4]四面體為基本結構單元的立體網狀結構。其中，氧、硅原子之間以共價鍵直接相連，結構牢固，因此具有穩定的化學性質、優良的耐熱耐候性等。

納米SiO₂在環氧涂層中主要發揮著防腐填料的作用，一方面是因為納米SiO₂可以有效填補環氧樹脂在固化過程中產生的微裂紋和孔道，提高涂層的抗滲透性；另一方面，納米SiO₂與環氧樹脂的官能團間可通過吸附或反應形成物理/化學交聯點，將Si—O—Si和Si—O—C鍵引入分子鏈中形成三維網絡結構，提高涂層附著力。此外，納米SiO₂的高硬度能夠顯著增強涂層的耐磨損性，從而延長涂層的使用壽命。

將納米SiO₂通過共混法直接加入到涂層中是一種最簡單的方法。PALRAJ等用溶膠-凝膠法合成納米SiO₂粉末，并與微米級SiO₂相比，研究了不同粒徑SiO₂對環氧涂層防護性能的影響。結果表明，與微米SiO₂相比，納米SiO₂能夠顯著增強樹脂-填料界面相互作用，提高環氧涂層的致密性，進而提高環氧涂層的抗滲透性。

鹽霧實驗顯示，納米SiO₂/環氧復合涂層的耐鹽霧時間可達720 h。此外，復合涂層中分散的納米SiO₂顆粒能夠很好地緩解涂層受到的沖擊載荷，提升涂層的力學性能。實驗結果表明，納米SiO₂/EP復合涂層的耐磨性比純環氧涂層提高約50%。然而，納米SiO₂表面存在的硅烷醇基易使SiO₂自身團聚，導致復合涂層的防護效果達不到預期。因此在此之前，還需要對納米SiO₂進行表面改性，才能提高它在環氧基體中的分散性。如果你對相關話題感興趣，也可以關注一下在7月09-11日于湖南長沙舉辦的“2021年全國二氧化硅材料技術創新與高端應用交流會”噢！

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