纳米技术在涂料中的应用创新

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1、涂料与涂装论文材物（实验）1301侯全刚1309000208纳米技术在涂料中的应用摘要：本文从纳米材料的力学性能，光学性能等方面概括了纳米技术在涂料中的应用前景，并指出了纳米涂料发展中存在的问题，对纳米涂料技术的进一步研究提出了建议。关键词：纳米技术；纳米复合涂料；纳米；抗菌涂料；耐老化涂料；引言：纳米涂料是由纳米材料与有机涂料复合而成的，因此一般称为纳米复合涂料(Nanocompositecoating)。纳米涂料必须满足两个条件:一是至少含一相尺寸在1～100nm之间，二是由于纳米相的存在而使涂料性能得到显著提高或有新功能，两者缺一不可。纳米涂料在常规的力学性能（如附着力

2、、抗冲击、柔韧性)方面会得到提高，还有可能提高涂料的耐老化、耐腐蚀、抗辐射性能。此外，纳米涂料还可能呈现出某些特殊功能如：自清洁、抗静电、隐身吸波、阻燃等性能。纳米涂料力学性能的研究颜料是涂料的重要组成物，当颜料颗粒以纳米级的大小分布在涂膜中时，因为纳米粒子与树脂的比界面很大，结合力强，对有机涂层起到增强作用，从而提高硬度、抗冲击性，另外，纳米粒子的存在还可降低涂膜干燥过程中的残余内应力，从而提高涂膜的附着力。根据研究表明，纳米在紫外光固化涂料中可明显提高涂膜的硬度与附着力。表面含有大量羟基,亲水性较强,与树脂(4~5%)时,涂料硬度明显提高，原因是当纳米粒子均匀分散在有机材

3、料中时,与材料的比界面大,结合力强,对有机材料具有增强效应,提高了有机复合材料的硬度。此外，纳米CaCO3在纸张涂料中的应用也提高了纸张的折曲性和柔软度，纳米建筑涂料的耐磨性、耐擦洗性都有明显改善。纳米改性的家具面漆、汽车面漆的耐磨性、硬度、耐刮伤性也极优越。在纳米涂料机械性能的研究方面，目前主要研究纳米CaC03、Si02．滑石粉、硅酸铝、铁系颜料等对涂膜耐擦洗、耐磨、附着力、抗冲击、柔韧性的改进。这方面的研究重点是探索纳米粒子与树脂界面的相互作用机理和混合机理，以期为纳米涂层机械性能的提高获得理论依据。这方面纳米高分子复合材料的研究有借鉴意义。纳米涂料光学性能的研究纳米涂

4、料作为豪华汽车面漆的研究当纳米级二氧化钛与铝粉颜料或云母珠光颜料混合用于涂料中，使其涂层具有随角异色性即从不同角度观察其反射光可看到不同的颜色。产生这种现象的原因是：纳米二氧化钛本身有透明性，又具有对可见光一定程度的遮盖，透射光在铝粉表面反射与纳米二氧化钛本身表面反射产生了不同的视觉效果。这种配色技术最早由美国于1985年开发成功，1987年便应用于轻工业。目前至少有11家涂料公司开发了这类产品。还可以利用纳米材料对紫外线的屏蔽作用来提高汽车面漆涂料的耐老化性能。因为紫外线常引起涂料主要成膜物质的分子链断裂，形成非常活泼的游离基，这种游离进一步引起整个主要成膜物质分子链的分解

5、，最后导致涂层老化变质。对有机涂层来讲，太阳辐射的紫外线是所有在大气条件下作用于涂层的其它各因素中最有侵蚀性的因素。因此对有机涂层来说，若能屏蔽太阳光中的紫外线，则可大幅提高漆膜的耐老化性能。纳米涂料在隐身材料中的应用纳米隐身涂料又称为雷达波吸收涂料指能有效地吸人雷达波并使其散射衰减的一类功能涂料。当纳米级的羟基铁粉、镍粉、铁氧体粉末改性的有机涂料涂到飞机、导弹、军舰等武器装备上，可使这些装备具有隐身性能，其原理是：一方面，纳米超细粉末具有很大的比表面积，能吸收电磁波；另一方面，纳米粒子尺寸远小于红外线及雷达波长，对波的透过率很大，因此不仅能吸收雷达波，也能吸收可见光和红外线

6、。由它制成的涂层在很宽的频率范围内可以逃避雷达的侦察，同时也有红外隐身作用。在目前研究的纳米粒子中，纳米ZnO等金属氧化物由于质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点，成为吸波涂料的重要研究方向之一。另外，据报道，美国研制的超细石墨粉纳米吸渡涂料，对雷达渡的吸收率大于99％，其它金属超细粉AI、Co、Ti、Cr、Nd、Mo等也是很有潜力的吸波纳米粉体。纳米涂料在环境保护中的应用纳米涂料的光催化性质以纳米为代表的半导体光催化材料,能利用太阳光或紫外光催化降解有机污染物、消毒灭菌、吸附并分解有毒气体、自清洁,因此倍受人们的青睐。纳米TiO2具有无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性

7、好等优点已被广泛用于空气净化等环保领域。室内空气的净化室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等,这些气体在百万分之几时就能使人感到不适,有些甚至能致癌。随着人们健康和环保意识的增强,人们迫切需要净化室内外空气的环保材科,纳米光催化剂就是一种很好的环境净化材料。光催化剂在光照条件下可将空气中的有机物分解为CO2、H2O和相应的有机酸，如纳米光催化绿色涂料在密闭空间内7天的降解效率达到92%,纳米光催化降解甲醛为CO2和H2O,不会产生其它有机物的污染,只要含有纳米光催