2024年, 第54卷, 第4期　刊出日期：2024-04-01

  

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探索开发
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  活性稀释剂对电子束 (EB) 固化压敏胶性能的影响

  马军翔, 陈毅鹏, 罗静, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 1-8. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-246

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  为推进 EB固化在压敏胶制造中的应用，使用聚氨酯丙烯酸酯和不同类型的活性稀释剂通过 EB固化制备了一系列压敏胶，系统研究了活性稀释剂结构和 EB辐照剂量对压敏胶凝胶含量、双键转化率以及黏合性能等的影响，并与 UV固化压敏胶进行对比。结果表明：不同压敏胶固化完全所需的辐照剂量不同，且在一定范围内增加辐照剂量可提升压敏胶的黏合性能；丙烯酸羟乙酯（ HEA）、丙烯酸四氢糠基酯（ THFA）和丙烯酸异冰片酯（ IBOA）的 EB固化压敏胶在较低的辐照剂量（ 40 kGy）具有较高的双键转化率（>90%）和凝胶含量（ >80%）其中 HEA可与树脂形成氢键作用进而提升压敏胶的黏合性能；含柔性结构的丙烯酸 .2-乙基己酯（2-，EHA）、丙烯酸月桂酯（ LA）、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯（ EOEOEA）压敏胶的黏合性能较低，且所需辐照剂量较高（ >60 kGy）； EB固化压敏胶比 UV固化压敏胶表现出较好的持黏力和耐高温性能，但环形初黏力和剥离强度较低。
  
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  聚乙烯吡咯烷酮协助导电聚合物防腐涂层的构建及性能研究

  苏洋, 徐梦, 鲍冕宇, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 9-15. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-258

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  为提高聚苯胺（ PANI）涂层在酸性环境中长期服役稳定性，首先采用一步电聚合引入聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）对 PANI进行改性，获得 PANI-PVP底层，随后在 PANI-PVP表面电沉积大分子质子酸植酸（ PA）掺杂的聚吡咯（ PPY）面层，构筑了 PANI-PVP/PPY复合涂层体系。通过傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、电化学性能测试等手段探讨了该复合涂层与单层 PANI-PVP涂层之间的成分、结构和耐腐蚀性的差异。结果表明： PVP的修饰显著提高了 PANI致密性，减少了 PANI的孔隙缺陷并降低了其自腐蚀电流密度；同时，外层 PPY的引入提高了复合涂层的导电性，使之具有良好的阳极保护功能。且 PANI-PVP/PPY复合涂层服役 360 h对不锈钢仍具有高效的腐蚀防护作用，涂层体系表现出稳定的耐腐蚀性。
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  Al₂O₃-MWCNTs增强无机磷酸铝陶瓷涂层摩擦学性能的研究

  汪晨昱, 武美萍, 王剑宇, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 16-22. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-231

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  为提高无机磷酸铝涂层的高温耐磨性，降低高温下的摩擦系数，制备了氧化铝包覆多壁碳纳米管（ MWCNTs）杂化型填料，将其加入到无机磷酸铝涂料中，采用 X射线衍射分析仪（ XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（ FT-IR）、拉曼光谱仪（ Raman）、热重分析仪（ TG）和扫描电子显微镜（ SEM）等表征了填料结构，并研究了填料含量对复合涂层的力学性能和耐磨性能的影响规律。结果表明：纳米 α-Al₂O₃成功接枝于多壁碳纳米管（ MWCNTs）表面。经表面改性后的 MWCNTs的氧化分解温度提升近 100 ℃，杂化材料在涂层中的分散程度更佳。随着 Al₂O₃-MWCNTs用量的增加，涂层硬度、附着力呈现先增加后降低的趋势，当 Al₂O₃-MWCNTs用量为 0. 4%时，涂层力学性能最优，硬度提升至近 2倍，附着力提升至近 2. 6倍。 600 ℃高温摩擦磨损耦合试验结果表明，添加 0. 4%的 Al₂O₃-MWCNTs涂层的摩擦系数最低为 0. 659，磨损率最小为 2. 73×10^-4 mm³/（ N·m），说明添加 Al₂O₃-MWCNTs杂化填料确可有助于提高无机磷酸盐涂层的摩擦学性能。
工艺技术
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  迈克尔加成高效制备丙烯酸酯化光敏性聚酰亚胺

  封俊俊, 张浩杰, 付玉鑫, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 23-30. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-276

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  为克服传统光敏聚酰亚胺加工温度过高、成本高、介电性不佳、感光效率低、溶解性差等问题，利用多官能酸酐转化为多官能酰亚胺及酰亚胺对多官能丙烯酸酯的迈克尔加成反应，设计制备了 10个光敏型丙烯酸酯化聚酰亚胺树脂（ PI），并通过加入光引发剂进行自由基紫外光固化成膜。以核磁共振谱（ NMR）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）对所得树脂 PI结构进行了表征，通过 FT-IR跟踪表征了 PI光固化行为，并考察了活性稀释剂、光固化条件等对树脂固化行为的影响。再通过差示扫描量热仪（ DSC）、热重分析仪（ TG）以及介电谱和应力 -应变测试等表征了聚酰亚胺丙烯酸酯固化膜的基本性能。结果表明：树脂光固化过程双键转化程度可达 90%，树脂结构与固化膜性能之间存在一定关联，未添加稀释剂 PI固化膜相对介电常数基本低于 3. 0，显著低于常规光固化丙烯酸酯单体，添加特种 N-乙烯基环酰胺活性稀释剂可使 PI介电性略有升高。
  
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  中空 TiO₂微球的可控制备及在隔热涂料中的应用

  严富彬, 唐波, 陆春旭, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 31-36. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-232

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  为满足隔热涂料拥有高近红外反射率的同时还具备较低的导热性能的需求，研发了一种优秀的隔热填料：中空 TiO₂微球。中空 TiO₂微球空腔结构可储存大量空气，使得导热系数较低，同时壳层结构对红外线具有较强反射能力，是理想材料之一。以自制粒径约 340 nm单分散 SiO₂微球为硬模板，采用牺牲模板法在最优条件下成功制备粒径约 510 nm，壳厚 120 nm，空腔尺寸 260 nm左右，分散较均匀的中空 TiO₂微球。探究氨水浓度、反应时间对 SiO₂微球粒径影响，得出适宜反应时间为 2h，且氨水浓度在一定范围内增大， SiO₂粒径随之增大。研究了水热时间、温度、蚀刻液种类对中空 TiO₂微球形貌的影响，其中 50~60 ℃ NaOH溶液蚀刻 1h最适宜。测试了中空 TiO₂微球在 300~ 2 500 nm的反射率， 400~1 350 nm内反射率维持在 90%。用中空 TiO₂微球制备隔热涂料，隔热性能比用钛白粉、空心玻璃微珠制得的隔热涂料好，隔热温差达 10 ℃左右。
  
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  二苯甲酮 LED光引发剂的合成及性能研究

  武青青, 王洪, 张青, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 37-46. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-253

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  为了延长二苯甲酮光引发剂的吸收波长，使其与 LED光源更好的匹配，本研究将苄氨基基团引入二苯甲酮结构，合成了 3种 4-双苄胺基二苯甲酮衍生物，其吸收波长延长至 400 nm，与不同波长（ 365~405 nm）的 LED光源能较好的匹配。利用实时红外对其光聚合动力学进行测试，通过电化学测试以及光降解测试等对其作用机理进行研究。结果表明：双苄胺基二苯甲酮衍生物是一类高效的 LED光引发剂，其可作为单组分光引发剂引发 1，6-己二醇二丙烯酸酯发生自由基聚合，双键转化率可达 80%~83%。与碘鎓盐复配，引发阳离子聚合时环氧单体转化率可达 45%，引发自由基 -阳离子混杂光固化时双键转化率为 69%~71%，环氧单体转化率为 58%~61%，在自由基聚合及互穿网络聚合物结构光固化材料制备方面存在潜在应用价值。
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  复合溶胶感光机理及点阵防腐涂层制备

  贠柯, 张澄, 杨旭, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 47-53. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-336

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  为提升 20钢的耐腐蚀性，基于感光微细加工原理，采用溶胶凝胶法在 20钢表面制备了具有疏水性的 TiO₂-SiO₂点阵涂层，重点研究了 TiO₂-SiO₂复合溶胶的感光机理，并对比了受 TiO₂点阵涂层、 TiO₂-SiO₂点阵涂层和平铺底层 /TiO₂-SiO₂点阵涂层保护的 20钢的耐腐蚀性。结果表明： TiO₂-SiO₂溶胶对 330~380 nm紫外光具有优秀的感光能力，感光后的 Ti⁴⁺金属鳌合物在有机溶剂中的溶解度急剧降低，因此，采用感光溶胶凝胶技术可以获得结构完整的 TiO₂-SiO₂点阵涂层，使材料由亲水性向疏水性转变，并且耐腐蚀性大幅度提升，其中平铺底层 /TiO₂-SiO₂点阵涂层经盐雾试验后表面没有任何腐蚀痕迹，对 20钢板有很强的保护能力。
健康·安全·环境
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  基于改性氧化石墨烯/聚苯胺增强水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究

  王波, 许胤杰, 王海波

  涂料工业. 2024, 54(4): 54-61. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-234

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  为提高填料与水性聚氨酯（WPU）之间的相容性和增加防腐性能，利用聚多巴胺（PDA）修饰氧化石墨烯/聚苯胺（FGO/PANI）纳米填料，用于制备水性聚氨酯涂层。采用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征纳米填料结构，并分析了涂层的力学性能和防腐性能。结果表明：填料 PDA/FGO/PANI成功合成且 PDA被成功包裹在 FGO/PANI的表面，PDA的加入可以有效改善纳米填料与水性聚氨酯之间的相容性，从而增强其力学性能和防腐性能，并且 PDA的加入不会破坏 PANI的防腐机理。
  
应用研究
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  聚丙烯酸酯基耐刮擦涂层的制备与性能研究

  潘晨阳, 陈国星, 雷雅萍, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 62-67. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-239

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  核燃料棒作为核电堆芯的第二道放射性保护屏障，在安装过程中极易被固定格架划伤。而现有的核燃料棒防护涂层存在防护效果不佳、清洗不达标等难题。基于乳液聚合技术制备硬度和柔韧性均衡的丙烯酸乳胶，并制备水性耐刮擦涂料。结果显示：涂料粒径分布较窄；涂层在 200 ℃以下具有热稳定性，划痕形貌为韧性断裂，水接触角降低至 48. 66°；并且烘烤温度 90 ℃烘烤时间 30 min所得涂层耐刮擦性能和水洗性能达到最优。该涂层有望减少核燃料棒表面刮伤，助力我国核电事业安全发展。
  
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  低聚倍半硅氧烷在钢铁防腐环氧涂层中的应用

  巩荣耀

  涂料工业. 2024, 54(4): 68-73. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-307

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  重点综述了多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）结构特征、引入环氧涂层的方式、对环氧涂层防腐性能的影响。POSS独特的无机核/有机壳结构，对有机基团的可裁剪性、相容性和反应性为设计具有多种功能的 POSS/环氧防腐涂层提供了可能。POSS可以通过自身为主体结构或修饰其他主体结构的方式引入到环氧涂层中。POSS的引入能有效提高环氧涂层的防腐性能，其原因可能主要在于 POSS纳米笼的物理填充屏蔽作用、增强环氧网络的交联致密化作用、发挥电活性特征促进稳定钝化层的形成与主动修复作用。未来应加强探索 POSS引入环氧树脂的新方式，控制 POSS结构的分散均匀性，深入揭示 POSS与环氧树脂的相互作用机理以及寻求更多阐释 POSS提高涂层防腐性能的直观证据。
科学视点
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  ArF浸没式光刻胶用抗水涂层研究进展

  郑祥飞, 徐亮, 陈侃, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 74-81. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-215

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  氟化氩（ArF）浸没式光刻需在光刻胶表面形成抗水涂层，阻挡光刻胶和水之间组分交换。抗水涂层对光刻胶的分辨率、工艺窗口、低缺陷要求起着重要作用，平衡抗水涂层的疏水性和碱溶性是设计聚合物结构的重点和难点。分析了形成抗水涂层的方法和成膜机理，对比了不同方法的优缺点，根据聚合物所含官能团及其碱溶性，对抗水涂层聚合物进行了分类总结，重点阐述抗水涂层聚合物的结构和性能要求，尤其关注了聚合物侧链的位阻效应和氢键作用对涂层的疏水性影响。最后对抗水涂层的应用和发展进行了展望。
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  功能涂层在多场多尺度仿真下的设计理论及研究进展

  宋金明, 陈文锐, 秦卫华, 等

  涂料工业. 2024, 54(4): 82-88. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2023-374

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  功能涂层设计需要考虑从纳米级到米级的多场多尺度效应，这对于功能涂层的设计理论和仿真计算仍是一项巨大挑战。梳理当前功能涂层的多尺度仿真方面存在一些问题，如多场耦合理论有待加强、多尺度数值方法计算效率有待提高、大尺度湍流数值仿真仍存在较大模型误差等。综述了功能涂层设计理论与仿真的现状与趋势，重点讨论了多场多尺度设计理论、动力学设计理论、数据驱动仿真方法以及强度与寿命评价方法等方面的最新进展。在此基础上，提出功能涂层设计理论与仿真的未来重点发展方向。指出面向工业应用的多场多尺度设计技术、动载荷性能设计、数据驱动仿真和搭建仿真软件平台是功能涂层仿真设计所面临的技术难点，并给出面向关键技术难点的研究建议，为后续多场多尺度仿真在功能涂层设计领域中的应用提供参考。