纳米二氧化硅让环氧涂层变得更强！
环氧树脂（Epoxy）大家都很熟悉，这种有机物也被称作人工树脂、人造树脂、树脂胶等，是一类非常重要的热固性塑料。由于具有大量的活性和极性基团，环氧树脂分子可与不同类型的固化剂交联固化，并通过加入各种添加剂形成不同的性能。作为热固化树脂，环氧树脂具有良好的物理性能、电绝缘性、较好的粘性、耐碱性、耐磨性、优良的工艺性、稳定性和成本低廉等优点，是聚合物材料中应用为广泛的基本树脂之一。经过多年的发展，环氧树脂已应用于涂料、机械、航天航空、建筑等各个领域。
目前环氧树脂在涂料工业中需用量最大，以它为基材制成的涂层被称为环氧树脂涂层。据悉，环氧树脂涂层是一种厚的保护材料，可用于覆盖任何东西，从地板、主要电器到小型电子产品都可以保护它们不受损坏或磨损。除了非常耐用外，环氧树脂涂层通常也能抵抗诸如生锈和化学腐蚀之类的东西，因此在许多不同的行业和许多不同的用途中很受欢迎。
环氧涂层耐用的秘密
由于环氧树脂属于液态聚合物的范畴，因此它要化身成为耐腐蚀的环氧涂层，还需要固化剂、助剂及颜填料的帮助。其中，纳米氧化物常作为颜填料添加到环氧树脂涂层中，典型代表有二氧化硅VK-SP30、二氧化钛VK-T06、氧化铝VK-L30、氧化锌VK-J30以及稀土氧化物等。这些纳米氧化物凭借自身特殊的尺寸和结构，呈现出许多独特的物理和化学性质，可显著增强涂层的力学性能和防腐性能。
纳米氧化物颗粒增强环氧涂层防护性能的机理主要有两点：
一是凭借自身小尺寸的特点有效填补环氧树脂固化过程中因局部收缩形成的微裂纹和孔道，减少腐蚀介质的扩散路径，从而增强涂层的屏蔽保护性能；
二是利用氧化物颗粒自身高硬度的特点，提高环氧树脂的硬度，进而增强涂层的力学性能。
除此之外，加入适量的纳米氧化物颗粒还能提高环氧涂层的界面结合强度，延长涂层的使用寿命。
纳米二氧化硅的作用
在这些纳米氧化物中，纳米二氧化硅SP30（SiO2）是存在感很高的一种。它是一种具有优良耐热性和抗氧化性的无机非金属材料，其分子状态呈以[SiO4]四面体为基本结构单元的立体网状结构。其中，氧、硅原子之间以共价键直接相连，结构牢固，因此具有稳定的化学性质、优良的耐热耐候性等。
纳米SiO2（VK-SP30）在环氧涂层中主要发挥着防腐填料的作用，一方面是因为纳米SiO2可以有效填补环氧树脂在固化过程中产生的微裂纹和孔道，提高涂层的抗渗透性；另一方面，纳米SiO2与环氧树脂的官能团间可通过吸附或反应形成物理/化学交联点，将Si—O—Si和Si—O—C键引入分子链中形成三维网络结构，提高涂层附着力。此外，纳米SiO2的高硬度能够显著增强涂层的耐磨损性，从而延长涂层的使用寿命。
将纳米SiO2通过共混法直接加入到涂层中是一种简单的方法。溶胶-凝胶法合成纳米SiO2粉末，并与微米级SiO2相比，研究了不同粒径SiO2对环氧涂层防护性能的影响。结果表明，与微米SiO2相比，纳米SiO2能够显著增强树脂-填料界面相互作用，提高环氧涂层的致密性，进而提高环氧涂层的抗渗透性。
盐雾实验显示，纳米SiO2/环氧复合涂层的耐盐雾时间可达720h。此外，复合涂层中分散的纳米SiO2颗粒能够很好地缓解涂层受到的冲击载荷，提升涂层的力学性能。实验结果表明，纳米SiO2/EP复合涂层的耐磨性比纯环氧涂层提高约50%。然而，纳米SiO2表面存在的硅烷醇基易使SiO2自身团聚，导致复合涂层的防护效果达不到预期。因此在此之前，还需要对纳米SiO2进行表面改性，才能提高它在环氧基体中的分散性。
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