紫外光约束下多相、多组分复合涂料在钢表面固化及性能

将紫外光固化环境友好型涂料应用到冷轧钢板涂装过程，针对应用过程中的瓶颈问题，探索多相、多组分复杂紫外光固化体系中低聚物、活性稀释剂、光引发剂、着色颜料、功能无机填料、功能助剂等多因素综合作用下涂料的流变行为、无机填料-聚合物界面处及涂料-钢铁基材界面处物理化学行为、涂料光固化过程动力学、涂层光降解过程动力学、涂层失效及腐蚀行为等基础问题。为高性能紫外光固化钢板涂料研究奠定理论基础。本研究拓展了紫外光固化技术的应用领域，是钢材涂镀短流程、绿色化方向上的新颖尝试，具有重要的理论研究价值和现实意义。

该项目研究过程中，通过机械共混以及反应性混合的方法分别选取乙烯基倍半硅氧烷(vinyl-POSS)和甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷（methacryl-POSS）添加到紫外光固化体系中，制得了一系列环氧丙烯酸酯/POSS纳米复合材料；vinyl-POSS不能与EA发生化学键合，vinyl-POSS的表面原子处于高度活化状态而极容易发生团聚；methacryl-POSS中的碳碳双键可以与环氧丙烯酸酯单体进行自由基聚合，methacryl-POSS主要以单体以及团聚体的形式存在于基质中；在对环氧丙烯酸酯/POSS纳米复合材料的性能研究中，明确了POSS填料的加入对复合材料的玻璃转化温度、热降解性、附着力、耐冲击性等影响规律；在EA-SiO2复合涂层的研究中，利用红外光谱检测了复合涂料以及固化涂层的结构组成，结果表明在涂层的内部形成了含Si-O-Si的交联网络结构；纳米SiO2粒子的加入可以改善涂层的耐热性，当添加量为5%时，复合涂层的热稳定性最好；随着SiO2添加量的增加，复合涂层的光泽度降低；纳米SiO2粒子的加入可以提高涂层的硬度，当添加量为3%~5%时，复合涂层的铅笔硬度可以达到3H；研究了纳米Al2O3、云母粉、滑石粉和PI树脂粉对环氧丙烯酸酯复合涂料光固化过程影响，探明了填料对光固化动力学的影响规律及其原因，并对相应的复合涂层的热性能和机械性能进行了系统深入的研究；以硅烷偶联剂为有机钝化剂研究了镀锌板表面的无铬预处理方法，探索了提高紫外光固化涂料在镀锌板表面的附着力的钝化工艺；以TEOS为silicon source，阳离子光引发剂为催化剂，在紫外光照射下制备了纳米级的SiO2颗粒，并初步讨论了光化学法制备纳米粒子的反应机理。