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纳米材料改性涂料概况及发展趋势
发布日期:2016/5/31 15:07:38   点击量:

       纳米材料应用于涂料,主要是提高涂料的装饰性、防腐蚀性,尤其是赋予涂料各种各样的功能性和特殊性能。
光催化涂料
      采用纳米二氧化钛进行光催化是一项正在蓬勃兴起的新型空气净化技术。它能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光,在室温下对各种有机的或无机的污染物进行分解或氧化,达到从空气中清除这些污染物的效果。该项技术具有能耗低、易操作、除净度高等特点,尤其对一些特殊的污染物具有比其他方法更突出的去除效果,而且没有二次污染,因此具有广泛的应用前景。在当今世界性的环境污染问题越来越受到各国政府重视的情况下,这种技术已经成为西方各国高科技竞争中的一个热点。
      目前,在光催化技术的理论研究方面,日本、美国、德国均投入巨资开展研究与开发工作,并大力推动其产业化,其中纳米光催化涂料已经用于医院、隧道、隔音墙和住宅等,其他应用光催化技术的产品还有数十种。在日本,大批公司正在这个新兴的技术领域进行角逐,其中最突出的品牌是ARC-FLASH光触媒,为日本光触媒涂料第一品牌,其功能受日本厚生省实验证明,效果获日本国土交通省认可,杀菌、脱臭、自净、防霉,可有效防止各种疾病的传染,杀菌率高达99.99%,迅速消除空气中令人不适的气味,除臭率高达99.8%。该类涂料可以用于各种场合的室内污染的治理且效果突出。
纳米复合建筑涂料
      在德国等一些西方国家,纳米复合建筑涂料已广泛应用于内墙涂料。韩国ANP公司已开发成了高性能复合纳米复合乳胶漆。国内在乳胶漆中应用纳米材料,比国外研究广泛而深入,2000年至2003年中,中国申请的专利已达20多项,纳米材料复合乳胶漆的技术水平居世界水平前列。
透明耐磨涂料
      Nanophase Technologies公司将自己的纳米材料产品Nano Tek氧化铝与透明清漆混合,制得的涂料能大大提高涂层的硬度、耐划伤性及耐磨性。应用此涂料比传统的涂料耐磨性提高2-4倍。涂膜性能如此大的提高主要归功于纳米氧化铝材料是非常硬的圆球物质,纳米尺寸的颗粒比传统的涂料添加剂使涂覆的表面更加均一。耐磨涂料可以制成水性或溶剂型,含有纳米氧化铝的透明涂料可广泛应用于透明塑料、高抛光的金属表面及木材和别的平板材料的表面,提高耐磨性和使用寿命。
      美国Triton System公司生产的Nano Tuf Coatings透明超耐磨纳米涂料,把有机改性的纳米瓷土加入到聚合物树脂基中制得,是传统耐磨涂料的4倍。这种耐磨涂料还具有隔热功能和优异的耐化学性能,可用作头盔的护目镜、飞机座舱盖和玻璃,轿车玻璃和建筑物玻璃等的保护涂层。
      SDCCoatings公司直接将纳米二氧化硅及纳米金属氧化物溶胶用于耐磨透明涂料SILVUE系列产品,这种涂料还可以防紫外光和防雾化,已成功用于汽车、飞机、建筑物等的玻璃窗及其他透明度和耐磨性要求高、环境苛刻的场所。
      目前,国内已开始研究纳米材料复合的耐磨涂料,表面硬度可以提高到4H。
汽车金属闪光面漆
      国外将无机纳米材料用于涂料中的另一个成功例子是豪华轿车面漆。用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,其涂层具有随角异色性,从不同角度观察其反射光可看到不同的颜色。与闪光铝粉或云母珠光颜料并用于涂料体系时,能在涂层的照光区呈现一种金红色亮光,而在侧光区则反射蓝色乳光,因而能增加金属颜色的丰满度和视角闪色性。这使得该涂料在高档轿车涂料中很快得到推广应用,BASF公司、Silberline公司己能生产多种含纳米TiO2的金属闪光面漆。目前已有福特、克莱斯勒、丰田、马自达等著名的汽车制造公司使用含TiO2的轿车金属闪光面漆。国内已有部分科研院所与企业着手此方面的研究。
屏蔽涂料
      在紫外光屏蔽方面,作为重要的光学颜料,纳米TiO2的紫外光屏蔽特征一直受到广泛关注。因为用作涂料基料的高分子树脂受到太阳中紫外线的长期照射会导致分子链的降解,影响涂膜的物性,传统的紫外光吸收剂主要为有机物,但是有机紫外光吸收剂的寿命短、有毒,而纳米TiO2粒子是一种稳定的无毒的紫外光吸收剂。
     将无机纳米材料与树脂复合制备的涂层涂覆在固体表面,得到纳米级“褥垫”可以缓解原子或分子簇的高速冲击。该技术可以用来制备纳米级表面涂层。美国NSF最近也提出了一个有关项目申请,其要点是研究含无机纳米化合物的涂料性能,通过精细分散控制,研究纳米粒子与树脂基体的界面相互作用,涂膜的阻透性、热稳定性、抗氧性、拉伸性和抗低温性等,为进一步研制用于飞机、太空及相关工业的高性能涂料提供依据,以大大降低维修费用。
     在电性能方面,静电屏蔽涂料和电绝缘涂料已取得突破。美、日等国研究人员用纳米级二氧化钛、二氧化锡、三氧化铬等与树脂复合作为静电屏蔽涂层;用纳米级钛酸钡与树脂复合制成高介电绝缘涂层;用纳米级Fe3O4与树脂复合作为磁性涂料。目前这方面的制备工艺已有所突破,进入产业化阶段。

 
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