1. 研究目的与意义（文献综述）

一．选题背景

近年来, 纳米科技蓬勃发展, 纳米材料的应用受到各领域的广泛关注。纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等特殊的性质 ,加入到涂料中可提高涂料的耐冲击、耐老化、耐腐蚀、抗紫外线等性能,并可以获得一些新的特殊功能如自清洁 、抗静电 、阻燃等^[1]。因此,纳米复合涂料的开发和应用受到了人们的重视。但纳米粒子的粒径很小, 其高的表面能使其易于团聚 ,分散性差, 形成二次粒子 , 无法表现出其受人青睐的表面积效应、体积效应及量子尺寸效应等 , 严重影响其使用效果。因此, 在实际应用中, 如何对纳米粒子的表面进行改性, 避免纳米粒子的团聚和结块, 提高其分散性、流变性以及光催化效果等是纳米材料科学领域十分重要的研究课题。

纳米材料在涂料中的应用大体上可分为两大类 ,一类是应用于油性涂料中 , 称之为溶剂型纳米涂料 ;另一类是应用于水性涂料中 ,称之为水性纳米涂料 。前者具有耐化学品性、耐水性、涂膜附着力好、耐磨且保色性好等优点 。但最大的缺点是含有易挥发的有机物(voc)，挥发的有机物还会对大气环境造成二次污染。人畜长期暴露于高 voc 环境中会极大增加癌变的可能性 。后者除具有前者的优点之外还具有低 voc 甚至零 voc 的排放，在保护环境的同时因其使用水作为溶剂而使得一些涂料的生产成本也大为降低^[2]。2016 年 1 月 1 日起实施的《大气污染防治法》首次对挥发性有机气体(voc)污染防治做了有关规定。并要求工业涂装企业应当使用低挥发性有机物含量的涂料。水性涂料是以水为分散体，这样减少了 voc 排放，属于绿色环保型涂料。其中水性环氧涂料对基材具有良好的附着力，漆膜坚硬，并具有良好的防腐性能，故其广泛应用于农业建筑、土木机械、铁路车辆、汽车零部件等领域。但水性环氧树脂成膜能力差，对水、氧和腐蚀介质的阻隔性能差，这导致其腐蚀防护性能通常低于传统溶剂型体系^[3-6]。为了提高水性环氧树脂的抗腐蚀性能，研究人员已经通过许多不同的方法对其进行改性。其中，在水性环氧树脂中添加纳米填料(例如，碳纳米管，纳米金刚石，石墨烯，ti o₂，粘土等)

2. 研究的基本内容与方案

目标：采用化学修饰对三种二维片层纳米粒子(氧化石墨烯、氮化硼、淀粉纳米片)进行表面改性，促进其在水性体系中分散，并研究其对水性涂料性能的影响。

基本内容：

采用化学方法对纳米材料进行修饰，并将其应用于水性涂料体系中。对改性的防腐涂层的产生过程、作用结果、防腐原理进行分析和探讨。具体包括以下几个方面：

3. 研究计划与安排

1-2周：查阅文献，了解三种二维纳米材料的常用改性方法、国内外研究的进展；

3-4周：拟定大致实验流程，撰写开题报告；

5-13周：进行配方优选试验，开展实验工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 高濂, 孙静. 纳米粉体的分散及表面改性. 北京:化学工业出版社, 2003:275 - 278.

[2] 田红, 张人韬, 温霖. 纳米材料在水性涂料中的应用. 化学工程师, 2004, 104(5):59-60.

[3] liu d, zhao w j, liu s, et al. comparative tribological and corrosion resistance properties of epoxy composite coatings reinforced with functionalized fullerene c60 and graphene [j]. surf. coat.technol, 2015, 286: 354-355.