ITO掺杂氟碳涂料的制备及耐腐蚀性研究水晶雕塑
时间：2022/07/21 12:37:47 编辑：
ITO掺杂氟碳涂料的制备及耐腐蚀性研究
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ITO掺杂氟碳涂料的制备及耐腐蚀性研究
刘钟馨1,2，施泽斌1，康雪1
(1．热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室海南大学，海南海口570228；2．广东省船舶与海洋工程技术研究开发中心华南理工大学，广东广州510641)
[摘要]文章采用水热法制备ITO纳米粉末，制备的粒子为片状，体心立方晶体，直径约为50 nm。将ITO粉末按比例加入到四氟乙烯基氟碳树脂中，加入添加剂，调制透明涂料配方。采用旋涂的方法将涂料涂于透明玻璃表面，耐腐蚀性研究表明，该涂料腐蚀前后透光率没有明显变化，这说明具有良好的耐酸碱腐蚀性、耐盐雾腐蚀性okmart.com。
[关键词]氧化铟锡(ITO)；氟碳涂料
[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2012)16-0005-02
氟碳树脂中含有大量的C-F键，而C-F键的键能高达485.7kJ/mol，这使得氟碳树脂具有了优越耐候性、耐热性、耐低温性、耐沾污、耐酸、耐碱、憎油、憎水等性能，被誉为“涂料之王”[1]。
经过几十年的快速发展，氟涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。一般的氟碳涂料固化温度较高，高温固化涂料指的是PTFE涂料，其固化温度在350℃以上；中温固化型指的是PVDF涂料，固化温度也在250℃左右，这严重影响了氟碳涂料在塑钢型材、玻璃钢、有机玻璃等有机材料上氟碳涂料在的大面积应用[2-3]。近年来，随着常温固化型FEVE涂料的开发，使氟碳涂料的应用更加广泛。FEVE涂料是以三氟氯乙烯或者四氟乙烯为含氟单体，通过与烷基乙烯基醚或烷基乙烯基树脂共聚，同时引入含有羟基和羧基等功能性基团化合物的方法合成的。虽然常温固化氟碳涂料中氟含量较PTFE、PVDF涂料中氟含量低，但20%以上氟含量同样赋予了该涂料具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐化学品性、自洁性[4]，因此可以广泛应用于：大型建筑、桥梁、交通、高端工业设备防腐以及车辆、壳材、油罐内壁、管道内部、港口机械、文物保护、风机自清洁、玻璃和陶瓷等领域[5-8]。
透明导电氧化物材料铟锡氧化物(Indiuln Tin Oxide，简称ITO)，是一种重要的铟材料，是目前研究和应用最广泛的透明导电薄膜之一[9-10]。ITO超细粉体材料是将一定的氧化锡掺入氧化铟中形成的的多晶体，因其具有优良的导电性和光电性能而受到普遍关注。ITO对紫外吸收强，吸收率≥85%；对可见光透过率高，透射率≥90%；对红外反射性高，反射率≥80%，因此具有非常优越的隔热性能。透明隔热氧化铟锡薄膜价格较高，而氧化铟锡掺杂的透明涂料成本低，可用于汽车、设备及各类建筑物上，不仅具有隔热性能，具有优异的耐老化、耐沾污、防静电、防眩光、防辐射、使用寿命长等特点。
文章采用水热法[11-12]合成ITO粉末，经120~180℃，12-24 h的水热反应后制备前驱体，再经650~700℃高温煅烧，制得性能优良的ITO纳米颗粒。选用含氟30%以上，以四氟乙烯单体为原料合成的常温固化氟碳树脂为基料，将制得的ITO纳米颗粒与之复配，调制出一种透明的氟碳涂料配方。赋予了本产品优越的耐腐蚀性、自清洁性和良好的隔热性，可用于近海地区玻璃及建筑物表面涂层。
1·实验部分
1.1 ITO粉体制备
量取上述配置好的三氯化铟溶液36 mL，四氯化锡溶液4 mL；将上述两种溶液按铟、锡摩尔比9∶1充分混合，并超声搅拌；加入稀氨水溶液至混合溶液中，调至pH为8~10，使原本澄清的溶液产生沉淀；将沉淀完全的溶液转移至两个80 mL的反应釜中，盖好盖子，放置180℃的烘箱中反应12-18 h；再将上述反应后的溶液经离心机离心，并用去离子水重新打散滤饼，经超声清洗器清洗8 min，重复3遍，形成水洗后的悬浮液；离心分离，干燥，得到白色氢氧化铟/锡前驱体；将白色氢氧化铟/锡的粉末置于650~700℃高温炉，煅烧2 h得到黄绿色的氧化铟锡粉末。
1.2涂料制备
在涂料清漆中加入添加剂。选择BYK161为润湿分散剂；BYK141为有机硅消泡剂；BYK306为流平剂；然后缓慢加入纳米氧化铟锡粉末约10%，固化剂3390。放在强力搅拌机上充分搅拌3 h，制得试验样品。
选用美国迈科诺公司Model WS-400BZ-6NPP/LITE旋涂仪(转速设置在1000 r/min，旋涂时间为30 s)，将浆料均匀的涂在玻璃片上。
2·结果与讨论
2.1 ITO粉体的结构表征
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从样品的XRD的分析中可以看出，ITO纳米粉末的XRD衍射光谱与单相In2O3的光谱一致，是具有立方In2O3结构的一种替位式氧化物固溶体，样品与JCPDS卡号65-3170一致，为体心立方晶体。
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TEM照片表明，样品呈片状，厚度较小，横向直径约为50 nm。图中出现的颜色深浅的变化，是由于氧化铟和氧化锡的衬度不同引起的，浅的部分是氧化铟，较深的部分是氧化锡，这说明两者已经结晶在一起。
2.2涂料性质分析
干燥后的涂料表面接触角约为100°，这说明该涂料具有一定的自清洁能力。主要是由于表面的F浓度较高引起的。为了研究涂料对化学物质的耐受性，根据相应的国家标准，进行了初步研究。涂料涂覆的玻璃片清晰透明，通光率较好。
2.2.1耐碱性测试
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将样板浸人1.25 mol/L氢氧化钠溶液中168 h。在常温下观察试样中是否出现膜病态现象。图3中a为未处理前旋涂的玻片表面状况图，b为浸泡168 h后的表面状况图。由图可见，经过浸泡，样品没有出现起泡、开裂、剥落、变色、失光等漆膜病态现象，具有良好的耐碱性。
2.2.2耐盐酸性测试
在试样上滴加10滴体积分数为10%的HCI溶液(盐酸浓度为36%~38%)，盖上表面皿。放置15 min后，用自来水冲洗，洗去残留酸液后，用滤纸擦干，在放至1 h。从上图可以看出处理后试板中没有出现起泡、开裂、剥落、变色、失光等漆膜病态现象，说明其具有良好的乃盐酸腐蚀性。
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2.2.3耐水性测试
浸人去离子水中168 h，图5a为浸泡前样板表面状态，图5b为浸泡后表面状态，从图上可以看出试样中是没有出现起泡、剥落、明显失光等涂膜病态现象。说明涂料具有良好的耐水性，能够在高湿度的地方使用。
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2.2.4耐盐雾性测试
将3块样板置于盐雾腐蚀试验箱中，温度控制在45℃，连续盐雾试验40 h，按GB/T 1766-1995标准进行描述，样板中有很轻微，即有刚可细微变化，破坏类型为等级1。实验现象如图6所示。
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3·结论
文章采用水热法制备ITO纳米粉末，制备的粒子为片状，体心立方晶体，直径约为50 nm。将ITO粉末按比例加入到四氟乙烯基氟碳树脂中，加入添加剂，制备透明了ITO掺杂的透明涂料。采用旋涂的方法将涂料涂于透明玻璃表面，该涂料经耐酸碱及烟雾腐蚀后，透光率并没有明显变化，说明该涂料具有良好的耐酸碱腐蚀性、耐盐雾腐蚀性。
参考文献
[1]杨燕．氟碳涂料发展综述[J]．氟碳涂料与电镀，2006，4(2)：7-10．
[2]刘忠文．氟涂料发展概况[J]．化工新型材料，2004，32(10)：53-55．
[3]龚文化，曾黎明．氟碳涂料研究及发展趋势[J]．化工新型材料，2003，31(17)：5-7．
[4]兰轩，刘秀生，李承樵．自清洁型氟碳涂料的研究[J]．材料保护，2006，39(10)：36-37．
[5]梁慧刚，汪华方．氟碳涂料的应用和发展前景[J]．新材料产业，2009，6：46-48．
[6]李运德．FEVE氟碳涂料的制备及应用[J]．涂料技术与文摘，2011，4：30-38．
[7]姜才兴，周福根．FEVE氟碳涂料质量及其特性探讨和应用[J]．中国涂料，2006，21(3)：14-17．
[8]曲爱兰，文秀芳，皮丕辉，等．疏水性耐玷污涂料[J]．化工进展，06，25(11)：1261-1265．
[9]姜夔昌，胡勇．ITO透明导电玻璃的应用及工业化生产[J]．真空，1995(12)：1-8．
[10]傅欣．ITO透明隔热薄膜的制备、表征及性能研究[D]．中南大学．2008．
[11]张久兴，张艳峰．化学共沉淀法制备纳米ITO粉末及结构表征[J]．功能材料，2003，5(34)．
[12]杨斌，徐宝强，刘大春，等．一种液相共沉淀生产超细氧化铟锡粉体的方法[CN]．昆明理工大学．2007．
(本文文献格式：刘钟馨，施泽斌，康雪．ITO掺杂氟碳涂料的制备及耐腐蚀性研究[J]．广东化工，2012，39(16)：5-6)