具有不同形态和表面修饰的纳米纤维素等级作为水载环氧涂料的添加剂
Pieter Samyn1, Patrick Cosemans1
1Department of Innovations in Circular Economy and Renewable Materials, SIRRIS, 3001 Leuven, Belgium.
Polymers
|April 27, 2024
概括
将纳米纤维素添加到水性环氧涂料中可以提高性能. 纤维素纳米纤维 (CNF) 和纳米晶体 (CNC) 提高了硬度,模量和耐磨性,证明了兼容性和积极的交联贡献.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 环氧涂层被广泛使用,但可以改进以提高性能.
- 水borne phenalkamine交叉连接器提供了一个更环保的替代方案,以溶剂为基础的系统.
- 微纤维素和纳米纤维素是可持续的添加剂,有可能加强聚合物矩阵.
研究的目的:
- 研究各种微小和纳米纤维素添加剂对水borne环氧涂层特性的影响.
- 评估这些添加剂如何影响加工条件,热性能,机械性能和tribological性能.
- 为了确认纳米纤维素在环氧基质中的兼容性和交联行为.
主要方法:
- 将微晶纤维素 (MCC),纤维素纳米晶 (CNC),纤维素纳米纤维 (CNF),纤维素微纤维素 (CMF) 和改性纤维素微纤维素 (mCMF) 纳入环氧配方中.
- 系统评估粘度,热性质 (玻璃过渡温度),机械行为 (硬度,冲击强度,模量),磨料磨损和表面形态.
- 使用显微镜分析透值的纳米纤维素网络形成.
主要成果:
- 纤维素纳米纤维 (CNF) 和纳米晶体 (CNC) 显著增强机械性能,包括50%的模量增加和CNF在0.75%的硬度增加37%.
- 环氧/CNF配方表现出有利的交叉连接,增加了玻璃过渡温度和最低的磨损率.
- 环氧/mCMF表现出更好的兼容性和减少了由于疏水保护而导致的磨损率.
结论:
- 纳米纤维素与水borne phenalkamine交叉连接剂高度兼容,并积极参与环氧涂层交叉连接过程.
- 添加纳米纤维素,特别是CNF和CNC,大大提高了水性环氧涂料的机械强化和耐磨性.
- 这项研究证明了纳米纤维素作为高性能水性环氧涂料的可持续添加剂的潜力.
