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图2鞣酸包覆的纳米SiO2和未改性纳米SiO2的红外图
 

由图2可以看出，改性的纳米SiO2的红外图谱中，在1539cm-1和1639cm-1处存在苯环的骨架变形振动吸收峰，在948cm-1和3640cm-1处是羟基伸缩振动吸收峰。由此判断鞣酸可能是通过化学键包覆纳米SiO2的。在1080cm-1处为Si—O键振动吸收峰。改性后的纳米SiO2的红外图谱中，在1080cm-1处也存在Si—O键振动吸收峰，吸收峰的面积增大，表明羟基含量增多，从侧面证明只有当SiO2表面积的羟基增多时才能增大吸收面积，而增大羟基数目只能依赖SiO2粒径减小，从而说明改性后的纳米SiO2的分散性提高。

2.1.2TG分析

为了进一步揭示鞣酸与纳米SiO2之间是物理还是化学的作用，对填料进行了TG热重分析。为方便比较，经过鞣酸改性的和未改性的纳米SiO2TG图见图3，由图3看出改性样在250～320℃没有出现明显的失重，而在440～500℃出现了明显的失重。如果为物理吸附，根据鞣酸的分解温度，改性填料将会在215℃之前产生失重，而试验数据显示其在450℃出现失重，产生这种现象的唯一可能就是鞣酸中的酚羟基与SiO2表面的羟基脱水缩合产生了化学键合，提高了分解失重温度。

 

图3鞣酸包覆的纳米SiO2和未改性纳米SiO2的TG图
 

结合图2、图3，可以推测，鞣酸在纳米SiO2表面的作用过程如下：首先，表面改性剂分子从液相主体迁移到纳米SiO2粒子表面，生成难溶盐前驱体；然后，表面改性剂分子和纳米SiO2粒子表面的羟基发生氢键作用，同时液相主体的难溶盐前驱体迁移到SiO2粒子的表面；最后液相主体中的难溶盐在SiO2粒子表面吸附、生长，把SiO2粒子包覆起来，从而达到表面改性的效果。

2.1.3SEM分析(见图4)
 

图4未改性纳米SiO2(a)和鞣酸包覆的纳米SiO2(b)的SEM图
 

从图4看，未改性纳米SiO2图4(a)由于具有很高的表面极性，表面能很高，较多的纳米SiO2粒子聚集成团，颗粒的边界非常模糊，颗粒大小无规则，观察的颗粒是团聚体。经鞣酸改性的纳米碳酸钙图4(b)的分散状况有较大的改善，虽然还有少量的颗粒聚集成团，但是与未改性试样相比，团聚明显减少。这是因为表面改性的纳米SiO2颗粒表面极性减弱，表面能降低，从而颗粒处于较稳定的状态，颗粒之间的团聚情况减轻。

2.2鞣酸改性纳米SiO2对UV固化涂膜防腐效果影响

分别选取含量为3%改性和未改性的纳米SiO2添加到UV涂料作EIS分析(见图5)。
 

图5改性前和改性后的纳米SiO2的UV固化涂膜的交流阻抗谱图
 

阻抗谱图高频段对应涂层自身阻抗，低频段则对应金属基材/溶液界面的电化学反应阻抗。不同改性方法的涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液浸泡10d后发现，谱图为单容抗弧，采用改性后获得的涂层容抗弧半径大于未改性的涂层，说明改性后的涂层耐蚀性好于未改性的涂层[10]。用纳米SiO2中Si—OH与鞣酸中—OH在一定条件下缩聚形成大分子网状结构，充分地参与到固化过程中，同时未反应的酚羟基又与基材表面的铁离子形成稳定的网状结构的单宁酸铁络合物，有效地阻止了水分子在涂层中的扩散，提高了涂层的防腐性能。而直接将未改性的SiO2加入UV涂料中，虽然SiO2中含有—OH，而且能与金属基材形成络合物，但与树脂、活性稀释剂没有良好的键合能力，因此防腐效果要差一些。

3.结论

(1)FTIR和TG结果表明，鞣酸改性剂是以化学键合的形式接枝到纳米SiO2的表面。(2)鞣酸改性的纳米SiO2填料分散性良好，无明显团聚现象。(3)鞣酸改性纳米SiO2能极大提高UV固化涂层防腐蚀效果。