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纳米涂料

纳米复合涂料的探讨 (附莎哈利本专访)

时间:2008-11-11 18:43:48 来源:网络作者:聪聪点击:次

王铁宝沈颖（德国莎哈利本化学有限公司上海代表处 200336 ）刘琳（上海同济大学材料科学与工程学 200092 ）摘要：系统地介绍了纳米复合涂料的概念，纳米粒子的表面改性，纳米复合涂料的独特性能及其制备方法。关键词：纳米复合涂料；表面改性；性能；制备方法进入 21 世纪以来，纳米材料的开发与应用成为研究热点，其中在涂料中的运用就是众多研究向之一。纳米粒子由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质，将其用于涂料中后，可使涂层的光学性能、磁能、电性能、力学性能得到大大提高或显示新的功能，大大提高涂料产品的档次和市场竞争力，因而引起了涂料工作者的浓厚兴趣，有关纳米涂料的研究报道、专利申请越来越多，纳米涂料产品在国内外市场上都有问世 [1 ～ 3] 。本文对纳米复合涂料的概念、纳米粒子的表面改性、纳米复合涂料的独特性能及其制备方法进行一些探讨，供产业界和科工作者参考。 1 纳米复合涂料的定义和基本概念纳米材料在涂料中的运用分为 2 种情况：?是完全由纳米粒子组成的涂料；二是纳米粒子在传统的有机涂料中分散后形成的复合涂料 (Nanocomposite coatings) 。但是有关纳米复合涂料的定义存在很多误区，比如：①并不是用了纳米材料的涂料都是纳米复合涂料；②并不是性能很好就是纳米复合涂料；③纳米涂料的叫法不是很科学，但作为习惯，叫纳米涂料也未尝不可。普遍认为，必须满足 2 个条件才能称为纳米复合涂料：一是至少含一相尺寸在 1 ～ 100nm 之间，二是由于纳米相的存在而使涂料性能得到显著提高或有新功能，二者缺一不可。广义地讲，纳米涂层材料还包括另外两种：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由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。 2 国内外纳米复合涂料的现状 [1 ～ 6] 国外在纳米复合涂料的研究开发和产业化方面起步较早，美国研究开发成功并已进行产业化的有具随角异色性的豪华轿车面漆、军事隐身涂料、绝缘涂料等，另外，还开展了光致变色涂料 ( 纳米 SiO 2 与有机颜料的结合 ) 、透明耐磨涂料、包装用阻隔性涂层等纳米复合涂料的研究。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。德国政府在 1992 ～1996 年间对纳米复合涂料的开发投入了大量的科研经费， 1997 ～ 1999 年为纳米复合涂料产业化时间，在此期间年产值为 20 亿马克，至 1999 ～ 2000 年，纳米复合涂料年产值猛增到

200 亿马克。国内纳米复合涂料的发展大多刚刚起步，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，二者基本上已研制成功，正在进行产业化准备工作。而在工业用涂料、航空航天用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。影响国内纳米复合涂料产品开发的主要原因有以下几个： (2) 纳米粒子往往是亲水疏油的，呈强极性，在有机介质中难以均匀分散，与基料没有结合力，易造成界面缺陷，从而导致涂料总体性能的下降； (3) 纳米粒子只有在相应的涂料体系中才能表现出特殊性能，所以开发与之相适应的颜填料和树脂基料体系也是很重要的。

关键词： 涂料纳米科技

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