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納米氧化鈰在聚合物中有的眾多應用(一)
- 2022-07-19-

近年來,在利用納米粒子進行聚合物改性方面取得了很大進展。目前國內外關于無機納米粒子改性聚合物的報道越來越多,如納米TiO2、納米ZnO、納米SiO2、納米CaCO3、納米Fe2O3、納米炭黑等無機納米粒子。納米填充顆粒。稀土元素的原子具有特殊的結構,不成對的內軌道電子4f的多原子磁矩高;電子的能級極為豐富,比元素周期表中所有其他元素的電子能級躍遷次數多1-3個數量級,容易失去電子形成價態較多的化合物,配位數多(3~12),因此研究稀土納米材料的應用尤為重要。其中,納米二氧化鈰在聚合物中得到了廣泛的研究和應用,其對聚合物的紫外線抗老化性能、防腐性能、力學性能、熱穩定性能、導電性能和催化性能等都得到了改善,并隨著不同的變化而提高。


一、提高聚合物的抗紫外線老化性

無機納米粒子具有良好的化學穩定性、熱穩定性、不遷移性和更高的安全性能。更重要的是,它具有很強的紫外線吸收能力,對UVA和UVB范圍內的紫外線有屏蔽作用,可見光透射范圍廣。如果添加到化妝品中,不會影響化妝品的外觀。

納米氧化鈰的4f電子結構對光吸收非常敏感,吸收帶主要位于紫外區(200~400mn),不具有對可見光的特征吸收和良好的滲透性。普通超細氧化鈰早已在玻璃工業中用于吸收紫外線。粒徑小于100nm的納米氧化鈰超細粉體具有更優異的紫外線吸收和屏蔽效果,可用于防曬纖維、汽車玻璃、涂料、化妝品、薄膜、塑料和織物等應用和暴露在戶外的產品,以提高耐候性,尤其是對透明度要求高的產品,如透明塑料和油漆,具有顯著優勢。

研究人員在研究添加納米氧化鈰對陽離子聚氨酯紫外吸收行為的影響時,發現單聚氨酯在200~400nm范圍內沒有明顯的吸收峰,吸收較低。但復合氧化鈰后,聚氨酯在250~350nm范圍內有很強的吸收峰,吸光率達到0.8??梢钥闯?,如果在聚氨酯中加入納米氧化鈰,在制備涂料、涂料等裝飾材料時,可以起到防紫外線的作用,大大降低因長期輻射而引起的老化、脆化和粉化等紫外線。有學者研究了納米氧化鈰對聚丙烯(PP)的抗輻射改性,發現與純PP相比,改性PP纖維的抗紫外線吸收性能顯著提高,并且隨著納米氧化鈰添加量的增加而增加。


二、提高聚合物的耐腐蝕性

無機納米氧化物具有無毒、耐腐蝕等優點。納米無機材料的引入可有效提高涂料的防腐性能和低毒或無毒的環保要求。應用范圍、材料的特殊性能在納米稀土將促進傳統涂料性能的提高和功能性有機涂料的發展。


研究人員研究了氧化鈰對聚苯胺電化學腐蝕性能的影響,在聚苯胺中加入復合顆粒作為填料制備防腐涂層,涂覆在低碳鋼樣品表面,發現隨著氧化鈰比例的增加對苯胺,涂層的耐腐蝕性能逐漸提高;當氧化鈰與苯胺的復合比為100:1時,涂層的耐腐蝕性能最好,電容值最小,耐滲透性也最好;當填料含量占涂層總重量的30%時,涂層在酸、堿、鹽三種溶液中的耐腐蝕性能最好。研究人員研究了納米氧化鈰/水性環氧樹脂復合涂層的電化學行為,發現在自腐蝕電位測試過程中,與單組分水性環氧樹脂涂層相比,添加了納米氧化鈰環氧樹脂涂層在浸漬過程中具有很高的自腐蝕潛力,復合涂層的耐腐蝕性能隨著納米氧化鈰含量的增加而增加。在交流阻抗測試中,在下潛初期添加納米氧化鈰的水性環氧樹脂涂層的阻抗譜基本為單弧容抗,僅出現一個時間常數。 ,這說明鍍層還可以起到屏蔽層的作用,可以有效阻擋腐蝕介質與基材的直接接觸,從而保護基材金屬不受腐蝕。


三、改善聚合物的機械性能

隨著工業對聚合物力學性能要求的提高,以無機納米粒子為機械增強劑的高分子材料/納米復合材料的研究和應用也在不斷增加,因此納米氧化鈰填充在高分子材料中的應用越來越多。有學者制備了一種新型的氧化鈰聚酰亞胺復合薄膜。通過研究 氧化鈰 的摻入量對復合薄膜力學性能的影響,他們發現復合薄膜的模量隨著 氧化鈰 含量的增加而增加,但當 氧化鈰 含量為 0.6% 時,其拉伸強度達到最大值和當氧化鈰含量超過1重量%時,復合膜的斷裂伸長率顯著降低。


實驗表明,通過摻入少量的氧化鈰(<1wt%),可以提高與氧化鈰復合的聚酰亞胺薄膜的力學性能,同時保持良好的彈性性能。


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