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1、第40卷第11期材料保护Vol.40No.112007年11月MaterialsProtectionNov.2007纳米材料在汽车涂料中的应用进展aab,cb张震宇,杭建忠,施利毅,张剑平(上海大学a.环境与化学工程学院化学工程与工艺系,b.理学院化学系,c.纳米科学与技术研究中心,上海200444)[摘要]详细介绍了纳米材料在汽车涂料的抗石击、耐磨、随角异同色、隔热、抗菌除臭等方面优异的表现,对其作用机理做了详细的阐述。同时,重点介绍了国内外纳米汽车涂料研发的最新进展。[关键词]纳米汽车涂料;抗石击;耐磨;耐腐蚀;随角异色
2、;透明隔热[中图分类号]TQ630.7[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2007)11-0049-040前言吸附了分子链的纳米粒子能起到均匀分布负荷的作用,降低了涂料发生断裂的可能性,使机体在断裂过程汽车涂料是工业涂料中技术含量高、附加值高的中发生剪切屈服,吸收大量塑性形变能,进一步促进基品种,它代表着一个国家涂料工业的技术水平。随着体脆-韧转变,达到增韧的效果,提高了涂膜的抗冲击汽车工业的发展,国内对涂料需求量将进一步增多。[1～3]性能。近年来,国内外在耐刮伤抗石击纳米汽车2005年汽车涂料的总需求量为11
3、.8万t,预计2010年涂料的研究方面取得不少成果。汽车工业对涂料的总需求量为17.84万t。随着汽车德国CarboTec公司2004年研制出新纳米材料与制造技术的日趋完美和对汽车外观的要求日趋提高,[4]汽车烤漆材混合成特优的“钻石”烤漆,使用后汽车进一步开发高耐刮伤、耐腐蚀、隔热、美观多彩的多功钣金将形成一层坚固的保护层,使车身表面的烤漆更能汽车涂料成为涂料工作者新的任务。耐刮伤、耐磨损、耐侵蚀、耐气候变化、抗酸碱腐蚀。纳米粒子因其特殊效应,用于涂料中,可使涂层传这种新材料被称为“纳米钻石粉末”(见图1),是统性能得到提
4、高并赋予其新的功能,大大提高产品质2由碳粒子经4000℃高温及1×10GPa高压进行爆裂量,为提升汽车涂料技术含量提供了新的机遇。本文形成的约8～20nm的立体颗粒,因其具有与钻石类似就近年来国内外在纳米汽车涂料的研究开发和应用所的强固性、抗酸化、抗化学腐朽的特性,所以被称为钻取得的一些成果进行了综述。石粉末。目前,“纳米钻石粉末”被应用于钣金表面处1纳米材料在汽车涂料中的应用理,如汽车的钣金烤漆,成效良好。根据美国市场调查1.1耐刮伤抗石击纳米汽车涂料公司FrostSullivan的预测,未来这种特质烤漆市场的汽车车体表面
5、往往受到金属、树枝等硬物的刮伤需求将从2002年的88亿美元上升到2007年的121亿和各种溅石、瓦砾的冲击,这就需要有性能良好的耐刮美元,市场发展潜力大。伤抗石击涂料。在汽车窗导槽等经常摩擦磨损部位,应该用具有低摩擦系数的涂料,从而减少对汽车的损伤。在汽车涂料中引入纳米材料进行增韧增强的改性,可明显提高涂膜的抗冲击性能。这是由于在涂膜的化学交联结构中,增加纳米刚性粒子,形成链间的物理交联点,纳米粒子的活性表面较强烈地吸附分子链,图1用于汽车涂料的纳米钻石粉末NanophaseTechnologies公司将纳米材料产品Nan
6、o[收稿日期]2007205227TekR氧化铝与透明清漆混合,大大提高了涂层的硬[基金项目]上海市科委国际合作资助项目(045207020)度、耐划伤性及耐磨性,比传统涂料的耐磨性提高了49纳米材料在汽车涂料中的应用进展[5]2～4倍。涂膜性能的大幅提高主要是由于纳米氧化途径。[9]铝材料是非常硬的圆球物质,纳米尺寸的颗粒比传统孙多先于2003年成功研制出新型纳米电泳漆。的涂料添加剂更易使涂覆表面均一。耐磨涂料可以制该技术主要是利用高分子纳米微囊化技术实现对无机成水性或溶剂型,含有纳米氧化铝的透明涂料可广泛纳米二氧化硅等微
7、粒的有效原位包封。由于无机二氧用作轿车面漆保护涂层、透明塑料、高抛光的金属表面化硅等纳米微粒表面覆盖上一层荷电高分子薄膜,故木材及其他平板材料的表面涂层,提高耐磨性和使用其体系的稳定性高,与其他高分子材料的相容性良好。寿命。将无机二氧化硅纳米粉粒复合水分散体用于电泳漆的美国TritonSystems公司生产的透明超耐磨纳米涂改性增强,形成新型纳米复合体制造技术和实用化的料NonotuftmCoatings,把有机改性的纳米瓷土加入到聚纳米材料产品,可以提升传统产业的技术水平和产品合物树脂基中,制得的涂料能大大提高涂层的硬度、
8、耐质量。此技术较好地克服了纳米二氧化硅等微粒的团[5]划伤性及耐磨性,比传统涂料的耐磨性提高了4倍。聚、难以分散、稳定性差以及与其他高分子材料难相容德国Benz2DaimlerChrysler公司2003年宣布,将从等问题,所制备的无机二氧化硅纳米粉粒水分散体与当年底开始采用一种汽车车身喷
