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在这些纳米氧化物中,纳米二氧化硅(SiO2)是存在感很高的一种。它是一种具有优良耐热性和抗氧化性的无机非金属材料,其分子状态呈以[SiO4]四面体为基本结构单元的立体网状结构。其中,氧、硅原子之间以共价键直接相连,结构牢固,因此具有稳定的化学性质、优良的耐热耐候性等。
纳米SiO2在环氧涂层中主要发挥着防腐填料的作用,一方面是因为纳米SiO2可以有效填补环氧树脂在固化过程中产生的微裂纹和孔道,提高涂层的抗渗透性;另一方面,纳米SiO2与环氧树脂的官能团间可通过吸附或反应形成物理/化学交联点,将Si—O—Si和Si—O—C键引入分子链中形成三维网络结构,提高涂层附着力。此外,纳米SiO2的高硬度能够显著增强涂层的耐磨损性,从而延长涂层的使用寿命。
将纳米SiO2通过共混法直接加入到涂层中是一种最简单的方法。PALRAJ等用溶胶-凝胶法合成纳米SiO2粉末,并与微米级SiO2相比,研究了不同粒径SiO2对环氧涂层防护性能的影响。结果表明,与微米SiO2相比,纳米SiO2能够显著增强树脂-填料界面相互作用,提高环氧涂层的致密性,进而提高环氧涂层的抗渗透性。
盐雾实验显示,纳米SiO2/环氧复合涂层的耐盐雾时间可达720h。此外,复合涂层中分散的纳米SiO2颗粒能够很好地缓解涂层受到的冲击载荷,提升涂层的力学性能。实验结果表明,纳米SiO2/EP复合涂层的耐磨性比纯环氧涂层提高约50%。然而,纳米SiO2表面存在的硅烷醇基易使SiO2自身团聚,导致复合涂层的防护效果达不到预期。因此在此之前,还需要对纳米SiO2进行表面改性,才能提高它在环氧基体中的分散性。