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纳米材料在涂料中的应用

来源:www.glhongcheng.com  作者:桂林鸿程 时间2015-11-23 17:16

纳米粒子具有的异常特性如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及有关光、电、磁特性。涂料由于添加的纳米材料不同而体现出不同的性能,本文就纳米材料在涂料中的应用,做简单介绍。

一、纳米材料在涂料中表现出的特殊性能 

纳米涂料一般由纳米材料与有机涂料复合而成,更严格地讲应称作纳米复合涂料。从现有纳米材料的特性来看,纳米涂料可以体现以下一些性能: 

1、提高涂料的耐候性。利用一些纳米粒子例如纳米二氧化钛、二氧化硅、氧化锌等对紫外线具有较强的吸收作用,可制备提高户外耐候性的纳米涂料。 

2、增强涂料的抗菌性和空气静化性。将纳米抗菌材料,纳米氧化钛、氧化锌、银系纳米抗菌材料 等玩弄涂料,可制得纳米抗菌涂料。涂布在人们经常接触到的产品表面,如家具、卫生洁具、墙面、地板等,能够起到杀菌效果。利用负离子粉制得负离子涂料还可以降解室内的环境污染,静化室内空气。 

3、改善涂料的机械性能和化学性能。某些纳米村料用于涂料中可以提高有机涂层的机械性能,如涂层的硬度、强度、柔韧性、耐磨性等;同时也有某些纳米材料可以改善涂料的耐水性、耐碱性、耐玷污性,延长涂膜的使用寿命。 

4、改变涂料的电磁性。利用一些纳米粒子的静电屏蔽性,制得静电屏蔽涂料。运用不同纳米粒子吸收不同的波段来调节防静电涂料,为人们的生活工作中应对不同的电磁波辐射污染提供了可靠的屏蔽保护。 

二、常见的应用于涂料的纳米材料 

1、纳米SiO2

对涂料性能的影响在建筑内外墙涂料中加入适量的纳米SiO2后,常规的涂料的抗紫外线耐老化性能较之前提高2. 5 倍以上; 耐擦洗性较之前可提高10 倍以上。纳米SiO2在内外墙涂料中的添加量一般为0. 1% ~1%,最多≯5%。纳米SiO2具有极强的紫外线屏蔽性,对长波黑斑效应紫外线屏蔽率达到88%,而对中波红斑效应紫外线屏蔽率为85%,对灭菌紫外线短波屏蔽率仍为70% ~ 80%( 由于这种短波的穿透力较低) ,所以纳米SiO2在涂料中可起到屏蔽各种紫外线的作用,从而达到涂料抗紫外线老化和抗热老化的目的。 

2、纳米TiO2

对涂料性能的影响与常规材料相比,纳米TiO2具有几个独特的性能: 

①比表面积大; ②磁性强; ③光吸收性好,且吸收紫外线的能力强; ④表面活性大; ⑤热导性好; ⑥分散性好,所制悬浮液稳定等。由于纳米TiO2具有许多优异的性能,因此在涂料领域具有广阔的应用前景。 

建筑涂料尤其是外墙涂料的应用环境比较恶劣,紫外线、热能、微生物、水、空气中的污染物等均能引起涂料中聚合物的老化,而其中又以紫外线老化的破坏性最大。因此,提高涂料耐候性的关键是如何降低紫外线对涂料的降解。 

3、纳米ZnO 

纳米ZnO 也是涂料中添加的一种优良的抗老化剂,在涂料中添加一定量的纳米ZnO 可以明显地提高涂料的抗老化性能。纳米ZnO 吸收紫外线的能力较其他纳米材料更强,无论是对长波黑斑效应紫外线,还是对中波红斑效应紫外线,都具有较好的屏蔽功效,因此很适合作为涂料中的抗老化剂。 

4、纳米CaCO3

与传统建筑涂料相比,使用纳米碳酸钙复合外墙涂料的耐沾污性、触变性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性和耐老化性的影响性能显著改善;当涂料中纳米CaCO3浆体的质量分数为3~4%时,涂料性能的改善最为明显,其耐洗刷性达75600次。 

5、纳米黏土

黏土是一种“一维”的纳米材料,因此其比表面积相对于其他的纳米材料更高,最高可达700 ~800 m2 /g。黏土作为一种添加剂在复合材料中的应用也极其广泛,根据其在复合材料中添加量的不同,可制得以下几种产品: 常规复合材料、插层复合材料和剥离复合材料。在涂料中添加适量的黏土,可以大幅度地提高涂料的力学性能和热工性能。将黏土进行改性然后添加到涂料中,不仅可以提高涂料的柔韧性和抗冲击性,并且可以在一定程度上改善涂层的光学性能,从而得到一种新型的建筑涂料。

 


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