涂料中的纳米材料技术要点
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纳米涂层材料的施工步骤与要点纳米涂层材料是一种新型的表面涂层,具有极高的耐磨、耐腐蚀和耐高温等特性,被广泛应用于汽车、电子产品、建筑材料等领域。
然而,由于其施工工艺较为复杂,需要掌握一系列的施工步骤与要点。
本文将重点介绍纳米涂层材料施工的相关内容,希望能对读者有所帮助。
首先,选择合适的纳米涂层材料是施工的关键。
不同的纳米材料具有不同的特性,因此我们需要针对具体的应用场景选择合适的涂层材料。
例如,在汽车领域应用的涂层材料需要具有耐磨、防腐蚀和耐高温等特性;在建筑材料中应用的涂层材料需要具有保温、防水和防火等特性。
因此,在施工前要充分了解涂层材料的性能和应用要求,并选择对应的纳米涂层材料。
其次,准备工作是纳米涂层施工的重要一步。
在进行施工前,需要确保涂层施工表面的清洁和平整。
首先,对施工表面进行清洗,去除表面的尘土和油污。
然后,对表面进行打磨处理,以确保涂层的粘着力。
此外,如果施工表面有裂缝或破损,需要进行修补。
这些准备工作对于纳米涂层的附着力和效果都有重要影响,因此务必要做好准备工作。
在准备工作完成后,开始进行纳米涂层的施工。
具体的施工步骤包括底涂、中涂和面涂。
底涂是为了增加涂层的附着力和耐久性。
在底涂阶段应用的材料通常是含有纳米颗粒的底涂剂,可选择喷涂、刷涂或浸渍等方式进行涂抹。
中涂主要是增加涂层的厚度和硬度,以提高涂层的抗磨性和耐久性。
面涂是涂层的最后一层,它可以增加涂层的光泽和防腐蚀性能。
这三个阶段的施工必须严格按照规定的工艺操作,以确保涂层的质量和效果。
同时,施工过程中需要注意一些关键的要点。
首先,涂层的施工环境必须保持干燥和洁净,避免灰尘和杂质对涂层的影响。
其次,在施工过程中要注意涂层的均匀性和一致性,避免出现涂层厚度不均或气泡等缺陷。
在施工结束后,需要对涂层进行充分干燥和固化,以确保其稳定性和耐久性。
最后,施工完成后要进行涂层的检验和维护。
通过使用一些检测设备和方法,如显微镜、扫描电子显微镜等,对涂层进行表面形貌和化学成分的分析。
纳米技术在涂料中的应用研究在当今科技飞速发展的时代,纳米技术作为一项具有巨大潜力的前沿科技,正逐渐在各个领域展现出其独特的魅力。
涂料行业也不例外,纳米技术的引入为涂料的性能提升和功能拓展带来了全新的机遇。
一、纳米技术概述纳米技术是研究在纳米尺度(1 100 纳米)范围内物质的特性和相互作用,以及利用这些特性来创造新材料、器件和系统的一门科学技术。
在这个尺度下,物质会呈现出与宏观状态截然不同的物理、化学和生物学特性。
纳米材料具有比表面积大、表面能高、量子尺寸效应等特点。
例如,纳米粒子的小尺寸使得它们能够更均匀地分散在基质中,从而显著改善材料的性能。
二、纳米技术在涂料中的应用优势(一)提高涂料的耐腐蚀性传统涂料在面对恶劣环境时,往往容易出现腐蚀现象,从而降低使用寿命。
而纳米粒子的加入可以形成更加致密的涂层,有效阻止腐蚀介质的渗透,显著提高涂料的耐腐蚀性。
(二)增强涂料的耐磨性纳米粒子的高强度和高硬度特性能够赋予涂料更好的耐磨性能。
在一些需要经常摩擦的表面,如机械零件、地板等,使用纳米涂料可以大大延长其使用寿命。
(三)提升涂料的抗紫外线性能紫外线是导致涂料老化和褪色的重要因素之一。
纳米级的紫外线吸收剂能够更有效地吸收和散射紫外线,保护涂层不受损害,保持颜色的鲜艳和持久。
(四)改善涂料的抗菌性能在一些对卫生要求较高的场所,如医院、食品加工厂等,抗菌涂料的需求日益增加。
纳米银、纳米氧化锌等具有良好的抗菌性能,将其添加到涂料中可以有效抑制细菌和霉菌的生长。
三、纳米技术在涂料中的具体应用(一)纳米二氧化钛在涂料中的应用纳米二氧化钛具有良好的光催化性能,能够分解有机污染物,同时还具有自清洁功能。
将其应用于外墙涂料中,可以使建筑物表面保持清洁,减少清洗的频率和成本。
(二)纳米碳酸钙在涂料中的应用纳米碳酸钙可以提高涂料的遮盖力、光泽度和稳定性。
在水性涂料中,纳米碳酸钙能够改善涂料的流变性能,使其更容易施工。
(三)纳米氧化锌在涂料中的应用纳米氧化锌不仅具有优异的紫外线屏蔽性能,还具有一定的抗菌作用。
纳米材料在涂料中的应用纳米材料是近年来进展起来的一种新型高性能材料,熟悉这种材料的性能和拓展其应用领域,是很多材料工作者特别感爱好的课题。
着重介绍了近年来国内外有关纳米材料在涂料中的应用和争论开发状况,并对其进展方向提出了一些建议。
纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在IoOnm以下,随着晶格数量大幅度增加,材料的强度、韧性和超塑性都大为提高,对材料的电学、磁学、光学等性能产生重要的影响。
纳米材料有四个基本的效应,即小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,因而消失常规材料所没有的一些特殊性能,如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇怪的磁性和极强的吸波性等,从而使纳米材料已获得和正在获得广泛的应用,如以纳米二氧化铁改性做成的陶瓷,其硬度和强度是一般陶瓷的3-4倍;;用纳米材料制造电子器件,可使电子产品的体积大大缩小,电子元件信息存储量大为增加;以纳米材料做成的磁性材料在高频场中具有巨磁阻抗效应,已成为铁氧体用于功能变压器、脉冲变压器、高频变压器、扼流圈、互感器磁头、传感器等的有力竞争者。
以无机纳米材料与有机高分子树脂复合,通过精细掌握无机纳米粒子匀称分散在高聚物基体中以制备性能更加优异的新型涂料是近几年的事,国内外有关这方面的报道正在不断增加。
1国外争论概况国外将无机纳米材料用于涂料中的一个最胜利例子莫过于军事隐身涂料,用纳米级的碳基铁粉、银粉、铁氧体粉末改性的有机涂料到飞机、导弹、军舰等武器上,使该装备具有隐身性能,由于纳米超细粉末具有很大的比表面积,能汲取电磁波,同时纳米粒子尺寸远小于红外及雷达波波长,对波的透过率很大,因此不仅能汲取雷达波,也能汲取可见光和红外线,由它制成的涂层在很宽的频带范围内可以躲避雷达的侦察,同时也有红外隐身作用。
现在,隐身涂料作为隐身技术的关键技术之一,已不仅仅用于飞航导弹等飞行器上,最新的进展是几个主要工业化我国和军事强国已开头将隐身涂料技术应用于海军舰艇、隐身装甲车、隐身水雷、隐身火炮、隐身坦克、隐身车辆、隐身雷达、隐身通讯系统、隐身工程、隐身工事、隐身机器人、隐身作战服和红外隐身照明弹等技术装备上。
纳米涂料的制备与使用要点纳米涂料作为一种新型的涂料材料,由纳米颗粒组成,具有许多优越的性能,如高耐久性、防污性、耐腐蚀性和抗紫外线等。
在现代科技领域,纳米涂料被广泛应用于建筑、汽车、航空航天和家居装饰等各个领域。
本文将重点介绍纳米涂料的制备与使用要点。
一、纳米涂料的制备1. 选择合适的纳米材料:制备纳米涂料的首要步骤是选择合适的纳米材料。
常用的纳米材料包括纳米银、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等。
根据需要,可以选择具有不同功能和特性的纳米材料。
2. 合成纳米颗粒:纳米材料通常通过化学合成方法获得。
化学方法包括溶胶凝胶法、沉积法、溶液法等。
通过调节反应条件,可以控制纳米颗粒的尺寸和形状。
3. 纳米颗粒的稳定性:由于纳米颗粒具有较高的比表面积,容易聚集成团,导致涂料的性能下降。
因此,必须采取适当的措施,如表面修饰或添加分散剂,以提高纳米颗粒的稳定性。
4. 与基材的结合:将纳米颗粒与基材进行结合是制备纳米涂料的关键步骤。
常用的方法包括溶剂法、电化学沉积法和磁性吸附法等。
选择适当的方法,确保纳米颗粒与基材之间的结合牢固,以提供优异的涂层性能。
二、纳米涂料的使用要点1. 表面准备:在涂覆纳米涂料之前,必须对基材表面进行适当的准备。
包括清洁、除油和研磨等步骤,以确保涂料与基材之间的良好附着性。
2. 涂装技巧:涂覆纳米涂料时,需要注意涂装技巧。
首先,选择合适的涂装工具,如刷子、辊筒或喷枪。
其次,均匀涂抹涂料,确保涂层均匀且无明显的涂装痕迹。
最后,避免过度涂装,以免影响涂层的性能。
3. 涂层厚度:纳米涂料的性能与涂层的厚度密切相关。
通常,较薄的涂层能够提供更好的性能,如更好的耐磨性和耐腐蚀性。
因此,在涂装纳米涂料时,应控制涂层的厚度,以达到最佳性能。
4. 干燥和固化:纳米涂料通常需要通过干燥和固化来发挥最佳性能。
在干燥过程中,应注意控制温度和湿度,以确保涂层能够完全干燥。
在固化过程中,可以通过加热或暴露在紫外线下加速固化。
涂料工艺中的纳米材料应用纳米材料应用在涂料工艺中是一种新的趋势和发展方向。
这种工艺方式,不仅可以改善涂料的性能,还可以减少污染和提高环保性。
本文将从纳米材料对涂料性能的改善、较大颗粒与纳米颗粒的对比、纳米涂料的应用场景三个方面,来介绍纳米材料在涂料工艺中的应用。
一、纳米材料对涂料性能的改善纳米材料应用在涂料中,可以大幅度提高其物理、化学性能,并增加其耐久性和使用寿命。
其中,正常颗粒涂料的抗紫外线和抗氧化等方面的保护能力远不及纳米涂料。
比如,纳米二氧化钛的超高反射功率,可以吸收更多的紫外线,从而保护涂层和基面的颜色和物理性能。
同时,纳米铜、纳米锌、纳米钛等材料被广泛应用于抗菌和防腐方面的涂料制作。
纳米银对于由细菌、病毒引起的各种疾病具有较好的抑制效果,并且不会影响其它的工程性能。
此外,纳米材料应用在涂料中还有一大好处,就是可以提高其耐磨性和硬度。
这就意味着,当涂料中的纳米材料与基体材料混合之后,其表面硬度和强度明显增强,从而使涂料表面防抗刮擦或者抗滑动的性能得到了提升。
在实际应用中,纳米涂料可以减少因擦伤导致的涂料损伤和医疗器械表面的损坏。
二、较大颗粒与纳米颗粒的对比尽管涂料工业中较大颗粒型涂料以及干燥后的涂层形成了许多成功的材料,一个重要指标是控制涂料粒子的大小和形状进行操作。
而纳米颗粒作为超细颗粒,其尺寸表面型状可以根据需要进行优化设计,比如表面改性,它可以更加均匀地散布于基体中,有利于涂膜的均匀性和光泽度,增强涂层的附着力和耐磨性。
此外,纳米颗粒也可以更好的实现材料的箔状方向性。
这种纳米颗粒在吸收高能辐射时,能够产生特定的界面应变,增加材料结构元器件的受力性能,并可使7 颗粒径尺寸大大减小,使得微粒化涂料能够更好地渗透到基体中,从而提高涂层对基地的黏附性和耐久性,增强其遮盖力和防污染能力。
三、纳米涂料的应用场景目前,纳米涂料的应用场景主要包括建筑、汽车、家电、医疗、航空等领域。
其中,对于建筑方面,抗菌防霉涂料和耐污染方面的涂料得到了广泛应用,通过涂料的表面结构和功能来实现各类不同的性能。
纳米材料在涂料中的应用纳米技术是21世纪以来的重大科学技术革命之一,具有广泛的应用前景。
涂料作为人们日常所接触的生活中不可或缺的一种材料,对其质量、功能和效率的要求越来越高,因此,纳米技术在涂料中的应用将是未来发展的重要方向。
纳米材料概述纳米材料是指晶粒或粉体的颗粒大小小于100纳米的材料,具有超大比表面积和量子效应,在材料学、化学、物理学和生物学等领域具有广泛的应用。
常见的纳米材料包括纳米氧化铁、纳米二氧化硅、纳米碳管、纳米金粉等。
纳米材料在涂料中的应用1. 增强附着力将纳米材料添加到涂料中,可以提高涂料的附着力和硬度。
例如,添加纳米二氧化钛可以提高油漆对金属表面的附着力,延长油漆的使用寿命。
2. 提高抗腐蚀性纳米氧化物具有优异的抗氧化性能和稳定性,将其添加到涂料中可以提高涂料的抗腐蚀性能。
可以将纳米氧化铁添加到金属表面的涂料中,使其形成一层保护膜,有效延长金属的使用寿命。
3. 提高耐磨性纳米材料具有高硬度和优异的机械性能,添加到涂料中可以提高涂料的耐磨性,增加涂层的使用寿命。
例如,将纳米硅酸钙添加到地面涂料中,可以提高其耐磨性和耐久性。
4. 改善光学性能纳米材料对光线的吸收、反射和透射率有一定的影响,将其添加到涂料中可以改善涂料的光学性能。
例如,将纳米二氧化钛添加到墙面涂料中,可以提高涂料的遮盖力和耐久性。
5. 提高导电性和热导性添加纳米碳管或纳米金粉等纳米材料可以提高涂料的导电性和热导性能。
例如,在智能玻璃涂料中添加纳米碳管可以提高其导电性,实现涂层的自我调节功能。
总体而言,纳米材料在涂料中的应用可以改善涂料的性能和质量,提高涂料的舒适性和应用效果,有利于实现涂料产业的可持续发展。
纳米涂料的制备技术与应用在当今科技飞速发展的时代,纳米技术已经成为众多领域的研究热点,纳米涂料便是其中之一。
纳米涂料以其独特的性能和广泛的应用前景,逐渐受到人们的关注和青睐。
一、纳米涂料的概述纳米涂料,顾名思义,是指涂料中含有纳米级的颗粒或材料。
这些纳米级的成分赋予了涂料许多优异的性能,如超强的耐候性、耐腐蚀性、抗菌性、高硬度等。
与传统涂料相比,纳米涂料在性能上实现了质的飞跃。
二、纳米涂料的制备技术1、物理气相沉积法(PVD)物理气相沉积法是通过在真空环境中,将原材料蒸发或溅射成气相,然后在基材表面沉积形成纳米涂层。
这种方法制备的纳米涂料纯度高、结晶度好,但设备昂贵,成本较高。
2、化学气相沉积法(CVD)化学气相沉积法是利用气态的先驱反应物,通过化学反应在基材表面生成纳米涂层。
该方法可以精确控制涂层的成分和结构,但反应条件较为苛刻。
3、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将金属醇盐或无机盐经水解形成溶胶,然后凝胶化,再经过干燥、煅烧等处理得到纳米涂料。
此方法工艺简单、成本较低,但干燥和煅烧过程中容易产生收缩和开裂。
4、原位聚合法原位聚合法是将纳米粒子均匀分散在单体中,然后进行聚合反应,使纳米粒子与聚合物形成复合涂料。
这种方法能够有效地解决纳米粒子的团聚问题,但对纳米粒子的表面处理要求较高。
5、乳液聚合法乳液聚合法是在乳化剂的作用下,将单体在水相中进行聚合反应,形成纳米级乳液涂料。
该方法具有反应平稳、易于控制等优点。
三、纳米涂料的应用1、建筑领域在建筑领域,纳米涂料可用于外墙涂料,具有良好的耐候性和自清洁功能。
能够有效抵抗紫外线、酸雨等自然因素的侵蚀,同时表面的超亲水或超疏水特性使得灰尘、污渍难以附着,保持建筑物外观的整洁。
2、汽车工业汽车表面使用纳米涂料,不仅能够增强车身的硬度和耐磨性,还能提高抗腐蚀能力,使汽车外观长时间保持亮丽。
此外,纳米涂料的隔热性能还能降低车内温度,减少空调能耗。
3、医疗领域在医疗领域,纳米涂料可应用于医疗器械的表面处理,具有抗菌、抗病毒的特性,降低交叉感染的风险。
纳米材料在涂料中的应用研究
随着科技的不断发展,纳米材料在各个领域的应用也越来越广泛。
其中,纳米材料在涂料中的应用研究备受关注。
涂料是一种常见的表面
处理材料,广泛应用于建筑、汽车、船舶等领域。
而纳米材料的加入
可以使涂料具有更好的性能,提高涂料的耐久性、防腐性、抗菌性等。
首先,纳米材料可以提高涂料的耐久性。
传统的涂料容易受到氧化、
紫外线等因素的影响而失去颜色、变质、脱落等。
而纳米材料的加入
可以使涂料具有更好的抗氧化、抗紫外线等性能,从而延长涂料的使
用寿命。
例如,纳米二氧化钛可以吸收紫外线并转化为热能,从而减
少紫外线对涂料的损伤。
其次,纳米材料可以提高涂料的防腐性。
传统的涂料容易受到酸碱、
盐雾等因素的影响而发生腐蚀。
而纳米材料的加入可以使涂料具有更
好的抗腐蚀性能,从而延长涂料的使用寿命。
例如,纳米氧化铝可以
形成一层保护膜,防止涂料受到酸碱、盐雾等因素的侵蚀。
此外,纳米材料还可以提高涂料的抗菌性。
传统的涂料容易受到细菌、真菌等微生物的侵袭而导致腐烂、变质等问题。
而纳米材料的加入可
以使涂料具有更好的抗菌性能,从而减少微生物对涂料的侵蚀。
例如,纳米银可以杀死微生物并防止其繁殖,从而保持涂料的清洁和卫生。
总之,纳米材料在涂料中的应用研究具有广阔的前景。
随着科技的不断进步,纳米材料的性能和应用也将不断提高和拓展。
未来,纳米材料在涂料中的应用将会更加广泛,为建筑、汽车、船舶等领域的发展提供更好的保障。
纳米技术及其在涂料领域的应用
纳米技术是一种新兴的技术,它可以将物质的尺寸缩小到纳米级别,从而赋予物质新的性质和功能。
在涂料领域,纳米技术的应用已经成为了一种趋势,它可以提高涂料的性能和功能,同时也可以降低涂料的成本和环境污染。
纳米技术在涂料领域的应用主要包括以下几个方面:
1. 纳米颗粒增强涂料的性能
纳米颗粒可以增强涂料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐候性等性能。
例如,将纳米氧化铝颗粒添加到涂料中,可以提高涂料的硬度和耐磨性;将纳米二氧化钛颗粒添加到涂料中,可以提高涂料的耐候性和抗紫外线性能。
2. 纳米涂层提高涂料的功能
纳米涂层可以赋予涂料新的功能,例如自清洁、抗菌、防静电等。
例如,将纳米二氧化钛涂层施加在玻璃表面上,可以使玻璃具有自清洁功能;将纳米银涂层施加在医疗器械表面上,可以使器械具有抗菌功能。
3. 纳米涂料降低涂料的成本和环境污染
纳米涂料可以降低涂料的成本和环境污染。
例如,将纳米硅颗粒添
加到涂料中,可以降低涂料的黏度和表面张力,从而减少涂料的使用量和涂装时间;将纳米氧化铁颗粒添加到涂料中,可以降低涂料的挥发性有机物含量,从而减少涂料对环境的污染。
纳米技术在涂料领域的应用具有广阔的前景和应用价值。
随着纳米技术的不断发展和成熟,涂料的性能和功能将会得到进一步提升,同时也将会降低涂料的成本和环境污染,为人类的生活和环境保护做出更大的贡献。
涂料中的纳米材料技术纳米氧化锌颗粒在涂料中的作用与盖底颜料相似。
据报道,它还可用作抗菌剂和光稳定剂使用。
纳米硫酸钡正在被推广成为适用于各种清漆的颜料分散稳定剂和功能性添加剂。
纳米粘土是另一种无机纳米粒子。
粘土(层状硅酸盐)和有机粘土在聚合物中的应用已被广泛研究。
但加工条件和其它制备这种材料的状况限制了它们在涂料中应用,特别是在清漆中。
但是,一种合成的锂铝硅酸盐粘土可被分散为纳米级粒子(比如Laponite),其主要用途是作为流变改性剂。
它作为涂料添加剂使用可改善涂料性能。
氧化锌和硫化钡是另外两个应用于涂料领域的纳米颗粒的重要材料。
纳米颗粒和纳米结构的原位生成生成无机粒子或在有机基材中生成纳米相的最常用的方法是利用硅烷溶胶-凝胶化学法(例如:四乙氧基硅烷,TEOS)。
TEOS的水解、缩合可产生不同尺寸的胶体硅颗粒,包括在碱性条件下的纳米颗粒,或在酸性条件下的交联块。
控制反应条件,硅烷和有机分子形成含有二氧化硅纳米颗粒或纳米相的涂层。
这种方法已投入实践操作已有超过15年的商业化生产经验。
通过溶胶-凝胶制备的无机/有机杂化涂料已经成为一个广泛研究的课题。
溶胶-凝胶制备有机/无机杂化涂料作为飞机铝合金底漆的替代品的可行性一直是研发活动的活跃领域。
研究表明在飞机和外部建筑物应用方面可提高其耐光性。
而改善聚碳酸酯和塑料等软性基材及钢制品的耐划伤性也一直是另一个研究重点。
尝试开发用于电子行业的低介电常数涂料是溶胶-凝胶化学法应用的又一实例。
可在表面活性剂的帮助下形成一层比二氧化硅本身介电常数更低的涂层。
这一领域如今正是半导体行业关注的重点。
纳米构型最后,我们将探讨涂料纳米构型的一些其它方法。
而其中一个有趣的应用是模仿海豚的皮肤。
目前已知海豚的皮肤具有纳米级别的细腻度,这有助于减少藤壶、管蟲以及其他海洋生物附着在皮肤上。
由于皮肤和海洋生物之间的接触面积减少从而导致附着力降低,而海豚一旦开始游泳,这些附着物又可以被海水冲刷掉。
为了模拟这种纳米结构,使用两种通常不相容的聚合物(超枝化含氟聚合物和线性聚乙二醇),将两种聚合物混合并用于一块基材之上。
由于聚合物相分离,它们被交联形成一种纳米结构涂料,这种涂料拥有纳米级别的细腻程度。
该领域的研发正是直接针对于发展无毒海洋涂料。
另一个形成纳米级别表面实例的是聚丙烯。
它可形成一种超疏水表面,其水接触角高达160°。
这种表面在天线、自清洁交通信号灯等领域具有极高的应用价值,因为它可减少物体表面对于水和雪的亲和力。
上述两种纳米构型涂料可作为降阻涂料用于海洋船只表面。
最近报道的“荷叶效应”也是应用相似的机理达到自清洁的效果。
总之,纳米技术为涂料改善其性能、添加新的功能特性提供了最广阔的可能性。
虽然纳米材料对于涂料行业来说并不是一个全新的事物,但是在这方面的进展一直很有限,直到最近几年才有所突破。
如今全球对纳米技术的关注度与日俱增,这也势必对纳米材料技术在涂料行业的应用产生深远的影响。
生成纳米复合材料或纳米构型涂料的方法包括加入预成型纳米颗粒、原位生成纳米颗粒或纳米相,以及其它纳米结构成型方法。
加入预成型颗粒将纳米颗粒加入涂料中从而获得潜在的性能收益所面临的严峻考验就是:颗粒是否能达到纳米程度的分散。
事实上,分散问题是这一领域更快速引进新产品的主要障碍之一。
早期商业化生产纳米“二氧化钛”(TiO2)的尝试是失败的,首先是粉末产生高度结块,其次颗粒在涂料中难以二次分散。
一种可实现纳米级别分散的方法是使用有效地研磨手段,比如球磨。
想要实现有效分散,要求研磨介质要远远小于用于分散传统颗粒的介质。
这种高表面积的出现对分散剂的要求就更为严苛。
而由于纳米颗粒的高分散而导致的高粘度又引发了另一个丞待解决的问题。
大表面积由于界面张力(例如电荷粘滞力)的增加从而提高了粘度,这便限制了纳米颗粒添加结合的数量。
因此适当的增加表面官能性是解决分散性和粘度上升的另一个有效方法。
另外,为了促进分散,我们还可以将颗粒表面官能化,从而使纳米颗粒拥有共价键,使其和有机树脂基材相连。
全球大多数原材料供应商实验室对于纳米颗粒的研发主要都集中在纳米颗粒的官能化和纳米颗粒的表面处理两个方面。
这些努力促使用于涂料应用领域的纳米颗粒的类型不断增加,并进一步实现其商业化发展。
一家欧洲豪华汽车制造商宣布在其清漆中使用纳米颗粒(称为陶瓷颗粒)。
这种涂料据称是世界上第一款结合纳米粒子实现性能增强的汽车清漆。
据报道,这些粒子直径小于20纳米,在140℃发生交联。
相比于传统清漆,这种新涂料体系据说在进行汽车冲洗测试后仍可保持40%的光泽度。
另一种商业化应用越来越多的纳米颗粒是纳米二氧化钛。
通常所使用的颗粒尺寸约为200纳米,应用于涂料中时可起到优化光散射和增强涂料遮盖力的作用。
纯二氧化钛表面在紫外光辐射和潮湿环境中可以催化降解有机化合物。
当暴露在紫外光和潮湿环境中时,这种涂料的表层会降解,成为“白垩粉尘化。
”经过一场暴风雨将粉尘彻底清洗,从而显露出一个清洁的表面。
利用二氧化钛的光催化特性可制造出杀菌、自清洁表面。
这一特性最早的应用是在那些照明灯具的透明涂层上,而这些照明灯具通常安装在难以清洁的地点,比如交通隧道中。
最近,越来越多的“自清洁”技术得以推广,比如使用纳米二氧化钛涂层的建筑外窗。
二氧化钛的光催化活性的另一用途是制备防雾表面。
将纳米二氧化钛薄层涂于玻璃等物体表面,可使表面在紫外线和较小潮湿环境中具有高极性。
在这种玻璃表面,微量的水分将自动地形成薄薄的一层,而不是形成致使玻璃雾化的微小水滴。
利用这一特性而制造的防雾玻璃可应用于汽车车窗。
二氧化钛吸收紫外光这一特性是其应用于防晒乳液中的主要原因。
而纳米二氧化钛因其易于清洁而需求不断增加。
在涂料应用领域,纳米二氧化钛正作为一种受阻胺类UV稳定剂的替代品而进行研发。
研究表明,纳米级别的二氧化钛颗粒(6-92纳米级别金红石和锐钛型二氧化钛)在水性丙烯酸和异氰酸酯基丙烯酸涂料中作为紫外光吸收剂,它的性能相当或优于同类受阻胺类光稳定剂。
氧化锌和硫化钡是另外两个应用于涂料领域的纳米颗粒的重要材料。
纳米氧化锌颗粒在涂料中的作用与盖底颜料相似。
据报道,它还可用作抗菌剂和光稳定剂使用。
纳米硫酸钡正在被推广成为适用于各种清漆的颜料分散稳定剂和功能性添加剂。
纳米粘土是另一种无机纳米粒子。
粘土(层状硅酸盐)和有机粘土在聚合物中的应用已被广泛研究。
但加工条件和其它制备这种材料的状况限制了它们在涂料中应用,特别是在清漆中。
但是,一种合成的锂铝硅酸盐粘土可被分散为纳米级粒子(比如Laponite),其主要用途是作为流变改性剂。
据报道,它作为涂料添加剂使用可改善涂料性能。
纳米构型我们将探讨涂料纳米构型的一些其它方法。
而其中一个有趣的应用是模仿海豚的皮肤。
目前已知海豚的皮肤具有纳米级别的细腻度,这有助于减少藤壶、管蟲以及其他海洋生物附着在皮肤上。
由于皮肤和海洋生物之间的接触面积减少从而导致附着力降低,而海豚一旦开始游泳,这些附着物又可以被海水冲刷掉。
为了模拟这种纳米结构,使用两种通常不相容的聚合物(超枝化含氟聚合物和线性聚乙二醇),将两种聚合物混合并用于一块基材之上。
由于聚合物相分离,它们被交联形成一种纳米结构涂料,这种涂料拥有纳米级别的细腻程度。
该领域的研发正是直接针对于发展无毒海洋涂料。
另一个形成纳米级别表面实例的是聚丙烯。
它可形成一种超疏水表面,其水接触角高达160°。
这种表面在天线、自清洁交通信号灯等领域具有极高的应用价值,因为它可减少物体表面对于水和雪的亲和力。
上述两种纳米构型涂料可作为降阻涂料用于海洋船只表面。
最近报道的“荷叶效应”也是应用相似的机理达到自清洁的效果。
纳米技术为涂料改善其性能、添加新的功能特性提供了最广阔的可能性。
虽然纳米材料对于涂料行业来说并不是一个全新的事物,但是在这方面的进展一直很有限,直到最近几年才有所突破。
如今全球对纳米技术的关注度与日俱增,这也势必对纳米材料技术在涂料行业的应用产生深远的影响。
纳米颗粒和纳米结构的原位生成生成无机粒子或在有机基材中生成纳米相的最常用的方法是利用硅烷溶胶-凝胶化学法(例如:四乙氧基硅烷,TEOS)。
TEOS的水解、缩合可产生不同尺寸的胶体硅颗粒,包括在碱性条件下的纳米颗粒,或在酸性条件下的交联块。
控制反应条件,硅烷和有机分子形成含有二氧化硅纳米颗粒或纳米相的涂层。
这种方法已投入实践操作已有超过15年的商业化生产经验。
通过溶胶-凝胶制备的无机/有机杂化涂料已经成为一个广泛研究的课题。
溶胶-凝胶制备有机/无机杂化涂料作为飞机铝合金底漆的替代品的可行性一直是研发活动的活跃领域。
研究表明在飞机和外部建筑物应用方面可提高其耐光性。
而改善聚碳酸酯和塑料等软性基材及钢制品的耐划伤性也一直是另一个研究重点。
尝试开发用于电子行业的低介电常数涂料是溶胶-凝胶化学法应用的又一实例。
可在表面活性剂的帮助下形成一层比二氧化硅本身介电常数更低的涂层。
这一领域如今正是半导体行业关注的重点。