纳米改性涂料及应用研究

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1、题目：纳米改性涂料及应用研究院系名称：材料T程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：目录1•引言12.纳米材料的特性及其改善涂料性能的原理22.1纳米材料的性质22.2纳米材料产生的效应22.2.1小尺寸效应32.2.2表面与界面效应32.2.3量子尺寸效应42.2.4宏观量了隧道效应42.3纳米材料改善涂料性能的原理43纳米复合涂料的种类与用途63.1纳米二氧化钛在涂料中的应用63.2纳米二氧化硅在涂料屮的应用73.3纳米氧化锌在涂料中的应用83.4其他纳米材料在涂料中的应用104纳米材料在涂料屮应用的技术问

2、题及研究进展114.1纳米材料在涂料中应用研究进展125纳米材料在涂料中的应用基础及展望135.1纳米材料在涂料中的应用基础135.2纳米材料在涂料中的应用展頊13摘要纳米材料具冇许多新的特性，纳米技术是一种很冇发展前途的新兴技术，利用它对高分了材料进行改性，可以得到具有特殊性能的高分子材料或使高分子材料性能更加优异。纳米材料在涂料屮的应用尚处于启动阶段。木文详细介绍了纳米材料改善涂料性能的原理、纳米复合涂料的种类、用途现状、技术关键、存在的问题及英发展趋势等。纳米材料涂料应用前景1引言二十世纪末，作为新型材料的

3、重要发展领域，纳米材料己成为人们关注的焦点之一。2000年元月美国政府启动了纳米科技发展计划。我国科技部已将纳米材料和纳米技术作为“十五”科技发展的优势领域。纳米材料的应用已成为科技工作者研究的热点。其屮在涂料屮的应用就是众多研究方向之一。纳米材料在涂层材料中的应用主要是在传统的涂料中加入纳米材料，并使其在涂料屮均匀分散后形成纳米复合涂料。因此其工艺简单，容易形成工业化生产。木文对纳米改性涂料性能的原理，纳米复合涂料的种类、用途、技术关键、存在的问题及其发展趋兮等方面进行介绍，并对我国纳米复合涂料的研究提出一些展

4、望。2纳米材料的特性及其改善涂料性能的原理2.1纳米材料的性质热学性质:纳米微粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体低得多。例如，纳米Ag微粒在低于373K开始熔化，常规Ag的熔点为1173Ko常规Si3汕的烧结温度高于2273K;纳米Si3N4烧结温度降低673K—773KCk刃。光学性质：（1）对光的宽频带强吸收。块体金屈具有不同颜色的光泽，它们对可见光的各波长的反射和吸收能力不同，而金属纳米微粒都呈现黑色，它们对可见光的反射率很小，吸收率极强。纳米氧化锌、氧化钦等对紫外线有较强的吸收能力。（2）出现吸

5、收带的蓝移和红移现象。与大块材料比，纳米微粒吸收带移向短波长方向时即产生蓝移，移向长波长方向时即产生红移。表面效应:随着纳米微粒的粒径减小，比表面积人人增加，表面的原子增多，原子间产生不饱和键，使得纳米微粒具有很高的表面活性和光催化性能。吸附和团聚:由丁•纳米微粒的比表而积大，使得纳米微粒有较高的吸附性，因而，超细微粒很容易发生团聚，以减小体系总表面能，达到稳定状态。为防止微粒的团聚，可以向分散系中加人表面活性剂。2.2纳米材料产生的效应“纳米”是英文Nanometer的译名，是一种几何尺寸的度量单位，即1纳米为

6、十亿分之一米。纳米材料是物质颗粒的粒径小于lOOnni的粉体集合体，通常也称为纳米微粒。他是首先由德国人H.Gleiter于1984年研究出来的，曲于颗粒尺寸进入纳米数量级后，其结构和性能与常规材料相比发生了很大的变化，故有许多的应用价值。2.2.1小尺寸效应纳米粒了的粒径非常小，与许多物理特性长度（如光波波长,传导屯子的德布罗意波长等）相当，其至更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性和熔点发生变化，表现出奇异的小尺寸效应。如一般金块的熔点为1337K,而直径为2nni的金

7、粒的熔点降为600Kc31o再如纳米级的硅和纳米级的铭•会表现出明显的可见光发光现象，并随着粒径的减少,发光强度增强，发光光谱逐渐蓝移[4]o2.2.2表面与界面效应纳米粒子的粒径越小，其表面积越大，表面原子的比例也就越高（如表1[3]）,表面能就越高。表1纳米粒了的尺寸与表面原了个数比例的关系粒子半径/nm10421表面原了个数比例/%20408099由于表面原子缺少邻近的配位的原子和具有较高的表面能，使得表而原子具冇很大的化学活性。从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应，有利于吸附、催化、烧结等。如金屈纳米粒了在

8、空气中会燃烧，再如乙烯的氢化反应使用纳米级钠黑为催化剂时，反应温度可以从600度降至室温小。2.2.3量子尺寸效应量子尺寸效应指纳米粒子的尺寸小到定值时，纳米能级附近的电了能级有准连续能级变为离散能级的现象。若尺寸小到能级间隔人于热能、磁能和光子能量等特征能量时，则表现出具冇高度的光学非线性、特异性能和光催化性质等，如纳米金属粒子是黑色的，低温下某些纳米金属会出现电绝缘性