纳米涂料的研究与发展

ante

纳米涂料的研究与发展
摘要:介绍了纳米涂料的制备方法及纳米粒子的分散方法。综述了国内外纳米涂料发展现状及其应用前景,指出了发展中存在的问题,并进行了展望。
关键词:纳米涂料;分散方法;应用
  在我国,纳米技术发展很快,纳米涂料也应运而生。目前纳米技术已成为继互联网、基因工程等之后人们关注的又一热点。纳米科技是在 20世纪80年代末 90年代初逐步发展起来的前沿、交叉性新兴科学,其迅猛发展将成为 21世纪科学技术发展的主流。它不仅是信息技术、生物技术等新兴领域发展的推动力,而且因其具有独特的物理、化学、生物特性,为涂料的发展提供了新的机遇。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。纳米复合涂料必须满足两个条件:一是至少有一种材料的尺度在 1～100nm之间,二是纳米相使涂料性能得到显著提高或增加了新功能,二者缺一不可。广义上讲,纳米涂层材料包括两种:金属纳米涂层材料和无机纳米涂层材料。金属纳米涂层材料主要是指材料中含有纳米晶相,无机纳米涂层材料则是由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料 。目前,用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧化物 (如 TiO2、Fe2O3、ZnO等)、纳米金属粉末(如纳米 Al、Co、Ti、Cr、Nd、Mo等)、无机盐类(如 CaCO3)和层状硅酸盐(如一堆的纳米级粘土)。
1 纳米涂料的制备技术
   纳米涂料的制备方法可分为四种:(1)溶胶凝胶法,由纳米粒子在单体或树脂溶液中的原位生成;(2)原位聚合法,指纳米粒子直接分散在单体中,聚合后生成纳米涂料;(3)共混法,指纳米粒子和树脂溶液或乳液的共混复合;(4)插层法,通过单体或聚合物溶液进入无机纳米层间,制得纳米涂料,但这种方法只适合蒙脱土一类的层状无机材料。在纳米复合涂料的开发研究中还有很多问题急待解决,其中最关键的问题是如何保证纳米粒子在涂料中有效稳定的分散。纳米涂料中的纳米粒子
如果分散不好,不仅达不到预期目的,还有可能破坏涂料的稳定性。目前,分散纳米粒子的方法有电化学方法、化学分散法和物理分散法。
   (1)电化学方法
   由于纳米粒子表面存在等电点,通过调节 pH值使之与等电点时的 pH值相差最大时,可增大纳米粒子分散的稳定性,但该法仅适用于纳米粒子在水中的分散。
   (2)化学分散法
   化学分散法即对纳米粒子的表面改性。利用硅烷偶联剂、钛酸酯、硬脂酸、表面活性剂和超分散剂等表面处理剂对纳米粒子进行表面改性处理,改善纳米粒子的分散性。
   (3)物理分散法
   物理分散法包括使用高速剪切分散机的高速搅拌、用三辊机及研磨机的研磨分散、使用球磨机的球磨分散以及超声波分散。
2 纳米涂料的国内外开发应用现状及其应用前景
  纳米技术在涂料领域应用的方向有两个: 一是改善传统涂料性能 利用涂料的流变性与填料粒径存在的一定关系 引用纳米技术可制得施工性能优良的纳米涂料 纳米粒子由于比表面积大与有机树脂基质之间存在良好的界面结合力,从而可提高原有涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等力学性能,而且由于其对可见光可透,还可保证涂层的透明性,利用这一特性可制备高耐刮伤性汽车涂料、家具漆等纳米涂料;二是制备出新的功能性纳米涂料 ,如军事隐身涂料、静电屏蔽涂料、纳米抗菌涂料、纳米界面涂料等。   
   2002年中科院 、浙江大学和浙江省企业共同开发的由纳米材料改性的外墙乳胶漆,这种称之“纳米材料改性丙烯酸外墙乳胶漆”的涂料耐老化性强、抗沾污性好、耐洗刷性强、抗紫外线保色性强等,技术达到国内领先水平。浙江大学 于 2002年发明了一种高性能纳米涂料的表面原位纳米改性制备方法。它是利用湿化学制备纳米粉体的技术,在常规涂料制备的过程中加入纳米粉体的先驱液、
反应控制剂和稀释剂等,直接在颜料填料微粒的表面原位合成相应的纳米粉体,并通过这些纳米粉体定向亲和性的匹配控制使它们附聚在颜填料颗粒的表面上并形成相应的定向排列状态,其步骤分为纳米粉体先驱液的制备和纳米涂料的制备两步。本发明可以制备具有显著纳米改性效果的高性能纳米涂料。
    北新集团建材股份有限公司北京涂料分公司与一些研究院及高校合作,成功推出了新型绿色环保涂料———龙牌纳米漆系列纳米抗菌涂料,这种纳米抗菌涂料把稀土激活无机抗菌剂与纳米材料技术相结合,将高科技研究成果应用于传统的涂料生产工艺中,从而改善了涂料的性能。目前,北新集团北京涂料公司的纳米抗菌涂料年产可达 1000t。
     2002年由安徽省五洋纳米涂料制造有限公司与中国科学院固体物理研究所 合作研制开发出了纳米防水装饰涂料。该涂料可解决混凝土的表面腐蚀、老化及渗漏等问题,具有以下特点:涂料中纳米材料颗粒粒径小,能进入微裂和孔隙之中,与水泥反应形成新的硅酸盐复合体,不仅提高 2到 3倍的弯曲强度,还可起到防水作用;因具有超强附着力,故常温施工无接缝,防水效果特佳;延伸率高,粘接
性、耐候性和耐久性极强;单组分施工简便,色彩可调,无毒、无污染。
     2003年上海湿克威建筑防水材料有限公司 ,在相继推出 “地下专用防水涂料”、“自粘性高聚合物卷材”等新型防水材料的基础上,目前又成功开发出注册商标为“漆霸”的水性纳米氟碳涂料。这种继美国和日本同类产品之后济身于世界三强之列的新一代氟碳涂料,经国家涂料质量监督检验中心
检测,人工气候老化达 2400h,在国内水性涂料中达到了领先水平,可为涂装困难的高塔、大桥、高楼等建筑物提供耐久性达 20a以上的环保型装饰涂料,为永久性建筑涂装提供了理想的环保新材料。
     北京中国科学院研究生院 开发出了一种纳米复合耐高温防火涂料,这种涂料为多相复合体系由纳米碳化硅、纳米硅酸盐粘土等以及磷酸盐、氧化物及纳米硅酸铝等纳米粒子中添加纳米的有机高分子材料(包括粘合剂)的插层复合法制备而成提供了一种设备简单、工艺流程短、投资少、成本低的纳米复合耐高温防火涂料的制备新工艺。
      2002年,一种水性无机纳米级树脂在台湾省真时有限公司 研制成功,该树脂具有耐磨、耐燃等特性,克服了一般水性涂料的不足。目前各大涂料厂研制的一般水性涂料以有机乳化树脂为主,耐火性和耐燃性不理想。真时公司研发的这种水性无机纳米级树脂可抗,800℃以上的高温,具有稳定、耐磨和
耐燃等无机体原料特性。该产品纳米级微细颗粒成膜性好、适用性广,对各种不同素材(尤其是水泥有极佳的附着力,涂膜后不产生高密度的封闭,透气性好。
      2002年南京浦津科技有限公司 引进德国最新技术,开发成功纳米系列涂料、纳米抗菌功能母料和纳米电磁屏蔽材料,并生产出通用型内外墙环保乳胶漆、纳米改性内外墙功能性乳胶漆和特种涂料三大系列产品。其中通用型内外墙环保乳胶漆具有应用面广、漆面光洁、细腻、附着力强、耐洗擦、无毒无味、价格低廉等特点;纳米改性内外墙功能乳胶漆具有抗菌、防渗、疏水、气味芳香等特点,是高档建筑的首选装饰材料;特种涂料包括金属漆、浮雕涂料、防水涂料等品种,可满足高档建筑物的特殊需要。
     国外在纳米涂料的研究开发和产业化方面起步较早,尤其美国与日本在这方面走在了世界前列。美国研究开发成功并已进行产业化的有豪华轿车面漆、军事隐身涂料、绝缘涂料等,另外还开展了光致变色涂料、透明耐磨涂料、包装用阻隔性涂层等纳米涂料的研究,目前已有三个公司供应商业纳米复合涂料产品。日本则在静电屏蔽涂料、光催化自清洁涂料的研究开发方面,取得了成功并实现了
产业化。而国内纳米涂料的发展起步于 20世纪 90年代末期,主要集中在改善建筑外墙涂料的耐候性和建筑内墙涂料的抗菌性方面,且基本上已研制成功,目前正准备走向产业化,而在工业用涂料、航空航天涂料以及功能性涂料的研究开发和产业化方面则落后于发达国家。
3 纳米涂料研究中存在的技术问题
   欲使纳米技术在涂料工业中真正获得广泛的应用,主要从以下几个方面着手:
   首先是纳米材料在涂料中的稳定分散问题 。由于纳米粒子比表面积和表面张力都很大,容易吸附而发生团聚,在溶液中将其有效地分散成纳米级粒子是非常困难的。寻找合适的分散剂来分散纳米材料,并采用合适的稳定剂将良好分散的纳米材料粒径稳定在纳米级,是纳米技术在涂料改性中获得广泛应用必须解决的最关键问题。
   其次 ,要对纳米材料在涂料中的特性以及对涂料的作用进行深入研究,传统的涂料研究方法及检测方法不能满足纳米改性涂料的检测要求,必须建立新的检测方法。
   再次 ,纳米材料加入量的适度问题。一般而言,纳米材料的用量与涂料性能变化之间的关系曲线近似于抛物线,开始时随着纳米材料添加量的增加,涂料性能大幅度提高,到一定值后,涂料性能增幅趋缓,最后达到峰值;之后,随着纳米材料添加量的进一步增加,涂料的性能反而呈迅速下降的趋势,同时也增加了成本。因此,做好对比试验,选好纳米材料添加量也十分关键。
   最后,必须开展纳米涂料施工工艺的研究。纳米涂料就本身而言只是一个半成品,只有施工完毕后才真正成为最终产品,而现实情况是大都将注意力集中在纳米涂料产品本身,而忽略了施工工艺的研究,致使纳米涂料无法达到其应有的效果。因此,要使纳米涂料从半成品真正成为成品,满足顾客的要求,不仅要重视涂料产品本身,而且还要重视施工技术和服务 。
4 纳米涂料展望
  总的来说,目前纳米涂料尚处于初步阶段,商品化的纳米涂料生产也刚刚起步,我们要克服纳米涂料研制中存在的问题,加深纳米技术和涂料研究,使其迈上一个新台阶。

ante

硅溶胶-苯丙无机/有机复合乳胶建筑涂料的研制
摘 要:采用正硅酸乙酯（TEOS）为主要原料通过溶胶聚合法制备硅溶胶，制得的硅溶胶与苯丙乳液冷拼复配得到复合基料，将该基料结合优质的颜、填料和助剂经研磨分散制得硅溶胶-苯丙复合建筑涂料。通过正交试验分别确定了制备硅溶胶、硅溶胶-苯丙复合乳液和硅溶胶-苯丙复合建筑涂料的最优方案。对硅溶胶-苯丙复合建筑涂料综合性能检测，耐洗刷次数高达 11296次、涂膜吸水率3.21%、附着力达 1级，表明该涂料具有优异的耐磨性、耐水性和附着性，适合建筑涂料的应用要求。
关键词:硅溶胶；苯-丙乳液；冷拼复配；无机/有机；复合乳胶；建筑涂料

ante

聚合物干粉防水砂浆粘接材料的研究
摘要:制备了室温水溶性聚乙烯醇 PVA粉末、憎水性长链烷基羧酸盐微粉、有机硅微粉和溶胶 -凝胶法制成的有机硅 -硅溶胶杂化微粉 ,研究了它们对水泥砂浆强度、粘接性能和防水性能的影响。结果表明 PVA粉末能显著提高纯水泥砂浆的抗折强度和粘接性能;价廉的憎水性微粉长链烷基羧酸盐微粉随长链烷基碳数的增加 ,防水性能增强;有机硅微粉和有机硅 -硅溶胶杂化微粉更能降低水泥砂浆的吸水性 ,并且随它们用量的增加和有机硅与硅溶胶杂化比的增大 ,水泥砂浆防水性能大大提高; PVA粉末与憎水性微粉共同使用 ,不仅能保持水泥砂浆的强度 ,还能提高其粘接性和防水性能 ,在陶瓷墙地砖防水粘
贴和勾缝、混凝土界面黏结、外墙涂料装饰和刚性防水等方面有着广泛的应用前景。
关键词:室温水溶性聚乙烯醇;干粉砂浆;溶胶 -凝胶;有机硅粉;杂化

ante

自交联体系丙烯酸乳液及其水性木器清漆的研究
摘要
本文研究了乳胶粒子结构、成膜过程以及交联对于乳液及其漆膜性能的影响。
采用两阶段乳液聚合制得由双丙酮丙烯酞胺与己二酞脐(DAAM+ADH)构成的自交联体系丙烯酸乳液，其中DAAM引入核层。对制得乳液的粘度，乳胶粒子形貌，以及乳胶膜表面形貌、混浊度、交联度、硬度等进行了测试，发现，较低的核玻璃化温度有助于乳胶粒中亲水性的核层高分子向交联壳层的迁移渗
透，从而得到的漆膜具有较高的凝胶含量以及较好的两相相容性;较高的核玻璃化温度则有利于形成明显的核壳结构乳胶粒子，且有助于漆膜硬度的提高。
十二烷基硫醇(DDM)作为链转移剂引入到采用DAAM十ADH自交联体系的丙烯酸乳液中。研究了DDM的引入对乳液聚合速率、聚合物分子量及其分布、玻璃化转变温度(几)的影响，并对制得的乳液最低成膜温度(九所W罗)、乳胶膜的交联度、杨式模量进行了测试。结果发现，DDM的引入提高了聚合速度，降低了乳液聚合物的几和乳液的九，W罗;当引入量在一定范围之内时(小于单体质量的1.67%)，乳液凡所F贿.较大程度的改变，同时乳胶膜有一定的交联度，膜的杨氏模量仍保持在较高的水平。分别制备DAAM+ADH自交联体系丙烯酸乳液，甲基丙烯酸乙酞乙酞氧基乙酷与己二胺(AAEM+HAD)构成的自交联体系丙烯酸乳液，对其铅笔硬度及成膜性能进行测试与表征。发现，对于DAAM+ADH自交联体系丙烯酸乳液，提高设计玻璃化温度，提高DAAM的引入量，都有助于硬度的提高，当达到ZH时，硬度较难有再次提升;AAEM+HAD自交联体系的使用可使丙烯酸乳液的漆膜硬度提高到3H，AAEM用量的增加会导致成膜性能下降;在以上两种单自交联体系中采用核壳技术，当核壳设计玻璃化温度相差在30OC以上，且核壳比
较大时，可以得到成膜性好且硬度较高的乳液。
采用两阶段乳液聚合，将AAEM引入核层DAAM引入壳层，与ADH构成双自交联体系丙烯酸乳液。结果表明，随着自交联单体用量的增加，膜的凝胶含量上升，溶胀比下降，吸水率下降，硬度有所上升;在不同自交联体系丙烯酸乳液中引入等量的自交联单体，发现，双自交联体系乳胶膜的凝胶含量低于DAAM+ADH单自交联体系，高于AAEM+ADH单自交联体系，吸水率较单自交联体系为高，接触角较大。
关键词:乳液聚合、自交联技术、核壳结构

ante

各位朋友：
    2、3、4楼是一些论文摘要。

guangxingu

我认为纳米涂料不是涂料的种类,不属于涂料的一个分类,容易引起误解,只是一些达到纳米尺寸的助剂或填料添加到涂料中,具有一定功能而已,应取消纳米涂料的概念,或最多称为纳米复合涂料.

Free-Jack

目前喊的纳米涂料其实很多是概念，没有真正的性能提升

ucoat

目前阶段可能是炒作多于实际。长远来看应该还是前景不错。