納米、超細(xì)材料在涂料中應(yīng)用淺析及展望
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劉濤
納米超細(xì)材料應(yīng)用于涂料，不僅僅是提高涂料的裝飾性、防腐蝕性，尤其是賦予涂料各種各樣的功能性和特殊性能。
一：光催化涂料
采用納米TO2進行光催化是一項正在蓬勃興起的新型空氣凈化技術(shù)。它能直接利用包括太陽光在內(nèi)的各種途徑的紫外光，在室溫下對各種有機的或無機的污染物進行分解或氧化，達到從空氣中清除這些污染物的效果。該項技術(shù)具有能耗低、易操作、除凈度高等特點，尤其對一些特殊的污染物具有比其他方法更突出的去除效果，而且沒有二次污染，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。在當(dāng)今世界性的環(huán)境污染問題越來越受到各國政府重視的情況下，這種技術(shù)已經(jīng)成為西方各國高科技競爭中的一個熱點，國內(nèi)十多年該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取得了巨大進步，部分產(chǎn)品技術(shù)水平已處于世界前列。
目前，在光催化技術(shù)的理論研究方面，許多發(fā)達國家及中國均投入巨資開展研究與開發(fā)工作，并大力推動其產(chǎn)業(yè)化，并取得實效，其中納米光催化涂料已經(jīng)用于醫(yī)院、隧道、隔音墻和住宅等，該類涂料可以用于各種場合的室內(nèi)污染的治理且效果突出。其他應(yīng)用光催化技術(shù)的產(chǎn)品還有數(shù)十種，主要應(yīng)用于民生相關(guān)的行業(yè)如：紡織、污水處理、空氣凈化、食品包裝、電器、家具、餐具、公共設(shè)施等。
二：納米復(fù)合建筑涂料
在一些西方國家，納米復(fù)合建筑涂料已廣泛應(yīng)用于內(nèi)墻涂料。國內(nèi)在乳膠漆中應(yīng)用納米材料，比國外研究廣泛而深入，中國申請的專利已達數(shù)十項，納米材料復(fù)合乳膠漆的技術(shù)水平居世界水平前列。
三：透明耐磨涂料、陶瓷涂料、納米不粘涂料
將超細(xì)晶須硅、納米氧化鋁與透明清漆混合，制得的涂料能大大提高涂層的硬度、耐劃傷性及耐磨性。應(yīng)用此涂料比傳統(tǒng)的涂料耐磨性提高30倍。涂膜性能如此大的提高主要歸功于晶須硅是非常硬的物質(zhì)，超細(xì)粒徑的顆粒比傳統(tǒng)的涂料添加劑使涂覆的表面更加均一。耐磨涂料可以制成水性或溶劑型，含有晶須硅的耐磨涂料可廣泛應(yīng)用于耐高溫、耐磨鋁材、高拋光的金屬表面及木材和別的平板材料的表面，提高耐磨性和使用壽命。目前該類涂料主要應(yīng)用市場有：炊具廚具耐高溫不粘涂層、高鐵涂層、航空燒蝕涂料、商業(yè)建筑的幕墻涂裝、醫(yī)療機械的防靜電涂層、戶外大型天然氣、石油儲罐的防老化涂層、金屬加熱設(shè)備的防高溫氧化涂層等諸多領(lǐng)域。
陶瓷涂料及不粘涂料的發(fā)展以歐美及韓日為先；而在中國，近十幾年通過各方技術(shù)人員的不懈努力，國內(nèi)生產(chǎn)的陶瓷涂料及納米不粘涂料表面硬度已達到6H以上，已處于世界領(lǐng)先水平。
四：汽車金屬閃光面漆
國外將無機納米材料用于涂料中的另一個成功例子是豪華轎車面漆。用納米級二氧化鈦與鋁粉顏料或云母珠光顏料混合用于涂料中，其涂層具有隨角異色性，從不同角度觀察其反射光可看到不同的顏色。與閃光鋁粉或云母珠光顏料并用于涂料體系時，能在涂層的照光區(qū)呈現(xiàn)一種金紅色亮光，而在側(cè)光區(qū)則反射藍(lán)色乳光，因而能增加金屬顏色的豐滿度和視角閃色性。這使得該涂料在高檔轎車涂料中很快得到推廣應(yīng)用，巴斯夫公司己生產(chǎn)多種含納米TO2的金屬閃光面漆。目前已有許多著名的汽車制造公司使用含納米TO2的轎車金屬閃光面漆。國內(nèi)已有科研院所與企業(yè)著手此方面的研究并取得實質(zhì)性進展。
五：屏蔽涂料
在紫外光屏蔽方面，作為重要的光學(xué)顏料，納米TO2的紫外光屏蔽特征一直受到廣泛關(guān)注。因為用作涂料基料的高分子樹脂受到太陽中紫外線的長期照射會導(dǎo)致分子鏈的降解，影響涂膜的物性，傳統(tǒng)的紫外光吸收劑主要為有機物，但是有機紫外光吸收劑的壽命短、有毒，而納米TO2粒子是一種穩(wěn)定的無毒的紫外光吸收劑。將無機納米材料與樹脂復(fù)合制備的涂層涂覆在固體表面，得到納米級“褥墊”可以緩解原子或分子簇的高速沖擊。該技術(shù)可以用來制備納米級表面涂層。
在電性能方面，靜電屏蔽涂料和電絕緣涂料已取得突破。美、日等國研究人員用納米級二氧化鈦、二氧化錫、三氧化鉻等與樹脂復(fù)合作為靜電屏蔽涂層；用納米級鈦酸鋇與樹脂復(fù)合制成高介電絕緣涂層；用納米級Fe3O4與樹脂復(fù)合作為磁性涂料。目前這方面的制備工藝已有所突破，進入產(chǎn)業(yè)化階段。
現(xiàn)在，隱身涂料作為隱身技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，已不僅僅用于飛航導(dǎo)彈飛行器上，最新的發(fā)展是幾個主要工業(yè)化國家和軍事強國已開始將隱身技術(shù)應(yīng)用于海軍艦艇、隱身裝甲車、隱身水雷、隱身火炮、隱身坦克、隱身車輛、隱身雷達、隱身通訊系統(tǒng)、隱身工程、隱身工事、隱身機器人、隱身作戰(zhàn)服和紅外線隱身著照明彈等技術(shù)裝備上。
六：納米自潔涂料
高表面能的納米材料表面經(jīng)過改性可以使得涂料獲得憎水和憎油的雙重特性。建材產(chǎn)品上涂敷上納米TO2薄膜可以起到表面自潔作用，還能起到殺菌、抗菌的效果，亦可用于水處理。
總結(jié)
納米材料在涂料行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊，但有些領(lǐng)域還有待于深入研究及推廣，行業(yè)同仁們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)，因為納米材料應(yīng)用不僅僅局限于涂料行業(yè)、塑料、橡膠、航空、船舶、醫(yī)藥等，更深的領(lǐng)域還有待開發(fā)！
