1. 研究目的与意义（文献综述）

随着时代的进步和社会的发展，环保问题越来越得到人们的普遍关注，环保型涂料在涂料领域所占比例也在大幅度上升。水性聚氨酯涂料与传统油性涂料相比，具有无毒、耐磨、耐温性、柔韧性好等特点，被广泛应用于涂料、胶粘剂等领域。但由于水性聚氨酯涂料的主要成分是含亲水基团的聚氨酯，故其涂膜遇水易溶胀、耐水性较差，从而限制了其在某些需要较高耐水性要求的场合的使用。

纳米sio₂具有小尺寸效应和界面效应，将其加入到水性聚氨酯中，能提高水性聚氨酯材料的机械性能、耐水性、耐热性等性能。但是由于纳米sio₂比表面积大、表面能高，且表面存在大量的羟基，使纳米二氧化硅表现出很强的亲水疏油特性，在有机体系中难浸润和分散，易团聚，直接添加到涂料当中很难发挥纳米二氧化硅的特性，影响填充效果。因此，为改善纳米sio₂与基体物质的相容性和分散性，增强涂料的耐水性，可以对纳米sio₂进行改性处理。近年来，国内外关于改性纳米sio₂及其在水性聚氨酯涂料中的应用的研究屡见不鲜。

葛奉娟采用不同种类的醇酯改性纳米sio₂表面，得出最佳工艺条件：选用碳链长度大于8的正烷醇，用量10%-15%，反应温度 225 ℃，反应时间 3 h。在此条件下，改性产品的疏水程度在 30%-40%之间，表现出很好的疏水性。

2. 研究的基本内容与方案

研究目标：通过对纳米sio₂粒子进行改性处理，提高其疏水性以及在有机体系中的分散性；利用纳米sio₂改性水性聚氨酯涂料，提高涂料的耐水性能。

基本内容：利用硅烷偶联剂改性纳米sio₂颗粒，通过红外、亲油化度测试、活化率测定等方法进行表征，探究不同改性条件对纳米粒子疏水性和分散性的影响；利用二元醇分散法制备改性纳米sio₂/水性聚氨酯复合涂料，通过吸水率测试、接触角测试等方法进行表征，并与不添加纳米粒子的水性聚氨酯涂料相对比，探究纳米sio₂的添加量对复合涂料的耐水性的影响。

改性原理：硅烷偶联剂改性是一种常见的对纳米粒子进行表面改性的方法。它是一种双官能团物质，其一端可与纳米sio₂粒子表面的羟基反应，形成稳定的si-o-si键，由此可将硅烷偶联剂分子接枝到纳米粒子表面，利用空间位阻效应，可有效阻止纳米粒子的团聚。并且通过接枝反应可减少纳米粒子表面的羟基数量，增强纳米粒子的疏水性。硅烷偶联剂的另一端可与聚合物单体发生物理和化学作用，在合成水性聚氨酯乳液的过程中将接枝改性后的纳米粒子添加进去，可以将纳米粒子引入到聚合物体系。另外，在将纳米粒子引入聚合物体系前，可以考虑利用再物理改性的方法，在添加纳米粒子前将其溶于某一单体中进一步分散，更好的实现其改性效果。

3. 研究计划与安排

第1~2周：查阅相关文献，了解纳米sio₂改性水性聚氨酯的应用现状，了解硅烷偶联剂改性纳米sio₂的机理及方法；

第3~4周：拟定大致实验流程，撰写开题报告；

第5~8周：进行对比实验，确定最佳制备工艺，制备性能较好的改性纳米sio₂颗粒，并作性能检测；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 袁清峰，高延敏，吕伟刚.kh-550改性纳米sio₂对环氧胶黏剂性能的影响[j]. 化学与黏合，2009，31（3）：26-28.

[2] 陈静，刘爱学，杨军，杨金，赖登旺.kh-550改性纳米sio₂和纳米tio₂对pet/pbt聚酯合金熔融过程中的性能影响[j].塑料工业，2013，41（10）：5-8 19.

[3] 解小玲，郭睿劼，贾虎生，刘旭光，许并社.kh-550改性纳米二氧化硅的研究[j].太原理工大学学报，2008，39（1）：26-28.