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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。
纳米水性陶瓷涂料（一）引言概述:纳米水性陶瓷涂料是一种新型的涂料材料，其具有出色的防护性能和美观效果。
本文将从五个大点入手，探讨纳米水性陶瓷涂料的特点、应用领域、施工方法、优势及未来发展方向。
大点一：特点1. 纳米级颗粒：纳米水性陶瓷涂料的颗粒尺寸非常小，具有良好的渗透性和均匀性。
2. 耐候性：纳米水性陶瓷涂料具有优秀的耐候性能，抗紫外线、抗腐蚀等特点。
3. 高硬度：纳米水性陶瓷涂料具有较高的硬度，能有效保护涂层表面免受划痕和磨损。
4. 环保性：纳米水性陶瓷涂料采用水作为稀释剂，无味无毒，符合环保标准。
大点二：应用领域1. 建筑装饰：纳米水性陶瓷涂料可以广泛应用于室内外墙面、地板、天花板等装饰材料的保护和美化。
2. 汽车保养：纳米水性陶瓷涂料可用于汽车外观和内饰的保护，提高车身抗污性和抗划痕性。
3. 电子产品：纳米水性陶瓷涂料可用于电子产品的防护外壳，提高产品的耐用性和触感体验。
4. 钢铁产品：纳米水性陶瓷涂料适用于钢铁制品的防腐蚀处理，延长产品寿命。
5. 船舶防护：纳米水性陶瓷涂料可用于船舶表面的防污和防腐蚀，提高船体的使用寿命。
大点三：施工方法1. 表面处理：清洁和修复待涂表面，确保良好的附着力。
2. 涂料调制：按照厂家指导，将涂料与稀释剂按照一定比例调制，搅拌均匀。
3. 应用涂料：使用刷子、滚筒或喷涂设备将涂料均匀涂布于待涂表面。
4. 加固处理：根据需要，加固涂层并进行光照或加热处理。
5. 后期保养：定期清洗、维护和检查涂层，保持其良好状态。
大点四：优势1. 耐用性：纳米水性陶瓷涂料具有较长的使用寿命，不易脱落和老化。
2. 美观性：纳米水性陶瓷涂料具有平滑细腻的表面，丰富的颜色选择，能够提升建筑物的美感。
3. 防护性：纳米水性陶瓷涂料能有效抵御污垢、阳光、化学物质等外界侵害，保护物体表面。
4. 施工简便：纳米水性陶瓷涂料采用水作溶剂，施工过程简单、安全、环保。
5. 经济性：纳米水性陶瓷涂料价格合理，抗污性能好，能够减少清洗和维修的成本。
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强，水性涂料因其低污染、低毒性、环保等优点逐渐成为涂料领域的研究热点。
其中，水性环氧防腐涂料以其优异的防腐性能和良好的装饰效果在工业防腐领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性环氧防腐涂料仍存在耐磨性、耐候性及防腐性能的不足。
为了进一步提高其性能，研究人员将目光投向了新型的纳米材料，如胺基化石墨烯。
本文旨在研究胺基化石墨烯的制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用，为水性环氧防腐涂料的性能提升提供新的思路。
二、胺基化石墨烯的制备1. 材料与方法胺基化石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法（CVD）和化学还原法相结合的方法。
首先，通过CVD法在铜箔上制备出高质量的石墨烯薄膜；然后，通过氧化和胺基化反应将胺基（如-NH2）引入石墨烯表面；最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯。
2. 制备过程及原理制备过程中，首先将石墨粉进行氧化处理，使其表面含有丰富的含氧官能团。
然后，在高温条件下，利用CVD法在铜箔上生长出石墨烯薄膜。
接着，通过化学反应将胺基引入石墨烯表面，形成胺基化石墨烯。
最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯，得到纯净的胺基化石墨烯。
三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 胺基化石墨烯的分散与改性将制备好的胺基化石墨烯加入到水性环氧树脂中，通过高速搅拌和超声波分散技术使其均匀分散在涂料中。
为了提高其与环氧树脂的相容性，还可采用偶联剂进行表面改性。
2. 涂料的制备与性能测试将经过分散和改性的胺基化石墨烯与水性环氧树脂混合均匀，再加入其他助剂如分散剂、成膜助剂等，搅拌均匀后即可得到胺基化石墨烯水性环氧防腐涂料。
通过实验测试其性能，包括干燥时间、附着力、硬度、耐磨性、耐候性及防腐性能等。
四、实验结果与分析通过实验发现，添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在各方面性能上均有显著提升。
其干燥时间缩短，附着力增强，硬度、耐磨性和耐候性均有所提高。
纳米陶瓷涂料的应用研究
纳米陶瓷涂料是一种新型的纳米材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
以下是对纳米陶瓷涂料应用研究的介绍：
1.不粘纳米陶瓷涂料：不粘纳米陶瓷涂料是一种环保、质优的新型水性无机
涂料。
它具有高硬度、高耐磨、高耐温、耐各种酸碱和化学品等优异性能，可以替代有机硅或氟碳涂料，广泛应用于内外墙建筑板材、防火材料板、电烤盘、电加热器、电熨斗、微波炉、煎炒锅、电饭锅等家用产品及汽车轮毂、摩托车配件、电子电路板、发动机配件等工业用产品。
2.高温隔热、重防腐纳米陶瓷涂料：高温隔热和重防腐纳米陶瓷涂料可以解
决热力输送管道及各种高温炉的防腐隔热、高炉操作人员防热以及海上设备和强酸、强碱生产设备的防腐难题。
3.耐磨件纳米陶瓷涂料：耐磨件纳米陶瓷涂料是以纳米无机类陶瓷材料为主
原料，具有很强的渗透力，经专有的特殊合成技术使其具有优异的成膜性。
它可以喷涂、浸润或涂布的方式，让纳米无机类陶瓷材料渗入基材，形成纳米类陶瓷态的表面保护层，展现出超佳的功能性。
此外，纳米陶瓷涂料还可以用于制造具有装饰、增硬、耐磨、防火、自洁性能的纳米陶瓷涂料，应用于建筑板材、汽车轮毂、发动机配件等领域。
总之，纳米陶瓷涂料作为一种新型的纳米材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
它的应用研究涉及到多个领域，如建筑、汽车、航空航天等，具有重大的实际意义和价值。
水性丙烯酸酯涂料改性研究进展水性丙烯酸酯涂料是一种环保型涂料，具有优异的耐候性、耐水性和耐化学腐蚀性能，成为现代建筑涂料的主流产品之一。
水性丙烯酸酯涂料在使用过程中，仍然存在着一些问题，比如涂膜的硬度、耐磨性和耐化学腐蚀性能有待提高。
为了解决这些问题，近年来，研究人员对水性丙烯酸酯涂料进行了不断的改性研究，取得了一系列重要进展。
本文将对水性丙烯酸酯涂料改性研究的最新进展进行综述，以期为相关研究和应用提供参考。
一、纳米颗粒改性纳米颗粒是一种新型的功能材料，具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，可以在涂料中起到增强功能和改善性能的作用。
研究人员通过将纳米颗粒引入水性丙烯酸酯涂料中，有效提高了涂膜的硬度、耐磨性和耐化学腐蚀性能。
将纳米二氧化硅颗粒引入水性丙烯酸酯涂料中，可以显著提高涂膜的硬度和耐磨性；将纳米氧化铝颗粒引入水性丙烯酸酯涂料中，可以明显提高涂膜的耐化学腐蚀性能。
研究人员还发现，不同形状和尺寸的纳米颗粒对水性丙烯酸酯涂料的性能影响存在差异，通过合理选择和设计纳米颗粒，可以实现对涂料性能的精确调控。
二、功能添加剂改性功能添加剂是一类具有特殊功能的化学品，可以通过引入到水性丙烯酸酯涂料中，改善其性能和功能。
近年来，研究人员通过添加不同种类和含量的功能添加剂，成功改善了水性丙烯酸酯涂料的性能。
添加超分散剂可以提高水性丙烯酸酯涂料的分散性，降低涂料的粘度和表面张力，提高其涂布性和涂膜质量；添加抗氧化剂可以提高水性丙烯酸酯涂料的耐老化性能，延长涂膜的使用寿命。
研究人员还通过添加抗菌剂、防霉剂、防火剂等功能添加剂，成功赋予水性丙烯酸酯涂料新的功能和应用领域。
三、共聚物改性共聚物是一种高分子化合物，可以通过与水性丙烯酸酯树脂共混共聚，改善水性丙烯酸酯涂料的性能。
研究人员通过引入不同种类和含量的共聚物，成功改善了水性丙烯酸酯涂料的力学性能、耐化学腐蚀性能和耐候性能。
引入丙烯酸酯类共聚物可以提高水性丙烯酸酯涂料的柔韧性和粘附性；引入丙烯酸类共聚物可以提高水性丙烯酸酯涂料的耐化学腐蚀性能；引入氟碳类共聚物可以提高水性丙烯酸酯涂料的耐候性能。
纳米材料在水性涂料中的应用王勇,万德立,雷鸣,孙丽丽(大庆石油学院材料科学与工程系,163318)摘要:综述了目前国内外纳米粉体在水性涂料中的分散技术,介绍了对纳米粉体进行修饰和表面包覆改性方面的研究情况,分析了目前研究中存在的问题及发展趋势。
关键词:水性涂料;纳米材料;表面改性;环保;应用0引言纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等特殊的性质,加入到涂料中可提高涂料的耐冲击、耐老化、耐腐蚀、抗紫外线等性能,并可以获得一些新的特殊功能如自清洁、抗静电、阻燃等[1]。
因此,纳米复合涂料的开发和应用受到了人们的重视。
纳米材料在涂料中的应用大体上可分为两大类,一类是应用于油性涂料中,称之为溶剂型纳米涂料;另一类是应用于水性涂料中,称之为水性纳米涂料。
前者具有耐化学品性、耐水性、涂膜附着力好、耐磨且保色性好等优点。
但最大的缺点是含有机溶剂或有毒原料,在生产和施工使用过程中会造成环境污染和人体伤害。
后者除具有前者的优点之外还具有无毒、无污染,成本低等优点[2],在环境问题日益严重的今天,具有环保性能的水性纳米涂料的研制和应用毫无疑问地成为了人们研究的热点。
1应用研究概况目前,纳米材料在水性涂料中的应用形式主要有两种:一种是原位聚合法,另一种是共混法。
所谓原位聚合法就是将纳米粒子与涂料中组成基体树脂的单体混合均匀后,在适当条件下引发单体聚合而成为水性纳米涂料;共混法则是将组成涂料的基体树脂与纳米粒子直接混合而形成水性纳米涂料。
国内外对水性纳米涂料的研究主要通过以下几种途径。
1.1直接添加纳米粉体作为涂料的增强材料在水性纳米涂料研制与开发的热潮中,起初人们普遍采用直接使用纳米粉体作为涂料的添加剂,然后利用机械方法进行分散的常规制备技术。
王雪松,等[3]利用导静电纳米金属氧化物颗粒,以水为分散介质,选用不同分散助剂和研磨工艺,制备了纳米级导静电水分散浆料。
陈新州[4]利用纳米材料作增强剂,用基料、体质颜料、助剂和去离子水研制了一种具有独特的光催化功能和自洁功能的水性复合型纳米涂料。
曾玉燕[5]通过实验表明在水性体系中,采用六偏磷酸钠作为表面活性剂可以明显提高纳米TiO2在水溶液中的分散性能,且TiO2粉体浓度低时,粒子表面吸附的分散剂较多,悬浮液体系稳定性较高。
李锡凯,等[6]选用D-M纯丙乳液,在外墙涂料中加入纳米级TiO2、SiO2等粒子,提高了涂料的耐沾污能力。
黄桂平[7]在涂料中加入纳米级材料及成膜助剂等,通过高速搅拌,制得了一种提高了韧性、耐老化、防水等性能的环保型外墙纳米涂料。
李昌龙[8]研发了一种水溶性的环保纳米涂料,原材料主要采用了纳米材料,由纳米填料、纳米杀菌剂、纳米颜料配制而成,具有超强自洁、防菌、可有效降解室内有害物质等功能。
尽管纳米粉体分散到涂料中可以提高涂料的某些特性,但使用常规的机械分散方式制备的水性纳米涂料难以保证纳米粉体分散的有效性;更无法抑制已分散的纳米微粒的二次自聚集现象。
因为在水性介质中,纳米粉体高的表面能和比表面积能强烈吸附水性介质,反应生成R—OH基结构,使得粉体间的相互作用力和粉体的表面活性增强。
况且, R—OH基间易发生聚合反应或生成新的连接物,导致了纳米粉体极易产生团聚,不易分散,而常用的脂肪醇、胺、脂肪酸、硅氧烷等改性剂都不适合在水性介质中使用。
所以,如何选用适当的表面活性剂,使纳米粉体能更有效地分__散在水性介质中成为摆在人们面前的重要研究课题。
1.2对纳米粉体进行修饰和表面包裹改性为了使纳米粉体能很好地分散在水性介质中,而且具有长期稳定性,即在长期的贮存过程中不发生二次自聚集现象,人们又着手研究纳米粉体的改性问题。
国内外学者在纳米粉体改性方面做了大量的工作,主要是加入分散剂和表面包裹剂对其表面进行修饰改性。
张超灿,等[9]采用水溶性有机硅改性修饰了纳米SiO2水溶液,在硅烷偶联剂WD-30上接枝PEG大分子链,达到亲油和亲水基团于一体。
Yang Q Z,等[10]用异丙醇铝于95℃时在水中水解,用HNO3解胶制备了粒径为1～2nm的Al2O3溶胶,并在水性介质中吸附于SiC表面,使SiC带电特性发生变化,利用静电位阻效应阻止了SiC颗粒团聚。
郑水林[11]采用极性聚合物或树脂酸等表面改性剂显著提高了纳米氧化钙干粉在水介质中的分散稳定性。
Soma2sundaran P,等[12]用聚丙烯酸(PAA)改变了纳米铝粉的表面电荷状态,使得纳米铝粉更好地吸附于基料表面,并在NaCl溶液中通过测定电位变化来控制聚合物的吸附。
高琪君,等[13]合成了系列表面改性剂(ADDP),并将其用于纳米CaCO3在水溶液中的表面改性,发现改性后纳米CaCO3其亲水性减弱。
Chris2tian Simon[14]用纳米颗粒修饰丙烯酸涂料并分散于其中,形成有机-无机复合系统,提高了涂料的耐候性和光稳定性。
张玉林,等[15]用丙烯酸乳液、聚乙二醇6000、纳米粉体、各种助剂研制了多种稳定性优异的水性分散体系,分散体系的贮存稳定时间达10h。
WatkinsD M,等[16]研究了十二烷基硫酸钠(SDS)对水性纳米粉体分散性的影响,发现大分子非离子表面活性剂SDS易与纳米小分子结合形成核壳结构。
在纳米粉体的表面包裹方面的研究中,OhmoriM,等[17]用正硅酸乙酯水解,在Fe2O3表面均匀包覆了一层SiO2,有效地抑制了纳米Fe2O3的团聚。
林玉兰,等[18]采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂对硅铝双层包覆后的纳米TiO2进行了改性,使TiO2颗粒由亲水性变为疏水性。
Wang H,等[19]用阳离子型聚合物聚乙烯亚胺(PEI)作为分散剂,在ZnO表面包覆了一层均匀致密的SiO2层,并提高了ZnO表面的带电情况。
姜力强,等[20]用苯丙乳液、表面包裹剂十二烷基硫醇和硅烷偶联剂研究了纳米TiO2在水性乳液中包裹改性,发现经过有机硅包裹后的纳米TiO2可以很好地改善苯丙乳液的体系性能,且涂层具有自洁和杀菌等能力。
刘永屏,等[21]在研究中使用纳米TiO2先通过沉积干燥法在其表面上沉积了Al2O3和(料)]T SiO2等无机包覆层,然后采用表面活性剂法对无机纳米粒子进行表面处理,大大提高了其在涂料中的分散性和稳定性。
1.3改用水性乳液作为分散介质水性乳液较一般的水性介质具有更好的成膜特性,用水性乳液作为纳米粉体的分散介质不仅能得到性能很好的涂层,而且涂料的分散性和长期稳定性也可以得到保证。
1.3.1用丙烯酸乳液作为纳米粉体的分散介质水性涂料的发展和实践证明,丙烯酸乳液对于普通粉体的分散性很好,所以,可用它来作纳米粉体的分散介质。
Kamiya,等[22]制备了一种丙烯酸铵-丙烯酸甲酯共聚物,发现这种双亲性的表面活性剂对Al2O3有较好的分散性。
崔锦峰,等[23]对纳米SiO2采取丙烯酸乳液原位共聚的方式进行表面修饰改性,得到纳米SiO2丙烯酸共聚乳液,再与水性丙烯酸色浆进行复配,制得纳米水性丝网印染涂料,具有优异的耐水性、较强的吸附力和良好的耐磨、耐老化及耐候性等性能。
刘杰凤,等[24]研究了水性涂料用聚丙烯酸酯微乳液的合成,选取十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂体系,以不同功能单体和引发剂,共聚合成具有核壳结构的多元聚合物乳液。
结果发现功能单体作为壳单体以滴加方式加入,可使含羧基或羟基单体均匀分布于乳胶粒子表层,有效地抑制在水相中的均聚。
陈希荣,等[25]采用丙烯酸纳米微乳液制造的水性热反应隔热涂层材料,有效地反射红外线,减少包装材料对热能的吸收,解决了涂层材料因含大量有机溶剂而隔热性能差的问题。
1.3.2用水性聚氨酯作为纳米粉体的分散介质由于水性聚氨酯具有优异的包裹效果和成膜特性,所以在水性纳米涂料中的应用研究较多。
冯利邦,等[26]将纳米硅氧化物引入水性聚氨酯涂料,增强了涂膜的表面硬度、热稳定性、耐候性,合成了一种含有纳米硅氧化物的水性聚氨酯涂料,且得出纳米硅氧化物添加量在 2.5%～ 5.0%之间可显著改善水性聚氨酯涂料的性能。
孙多先,等[27]报道了一种将表面未经修饰的无机纳米粒子SiO2分散到水性聚氨酯胶束内制备核/壳无机-有机纳米复合物的方法,既保持了原有水性聚氨酯良好的粘合性、成膜性和无污染性,又通过加入纳米SiO2提高了体系的机械强度,具有良好的贮存稳定性和成膜特性。
胡津昕,等[28]以水性聚氨酯(PU)、钛酸四丁酯(TNB)、纳米TiO2等为主要原料,采用原位法制备了PU-TiO2水分散复合物,该法是利用TNB在水中水解生成纳米TiO2,被同时在水中分散的PU微球包覆起来,形成了类似于核/壳型的结构,有效地控制了纳米复合物的粒径。
1.4其他应用方法微乳液聚合可直接制备粒径为10～50nm的纳米级聚合物胶粒,但一般微胶乳的固含量较低,乳化剂的含量较高。
王雷,等[29]对纳米级微胶乳在水性涂料方面的应用进行了改进,在微乳液聚合中加入交联剂(ECDMA)和功能单体(GMA和AAEMA)制备了内交联的功能化聚合物纳米微球,并考察了由这类微胶乳制备的水性纳米涂料的性质。
王智宇,等[30]公开了一种纳米涂料的原位改性制备方法,利用湿化学法制备纳米粉体,在常规涂料制备的过程中加入纳米粉体的先驱物、反应控制剂和稀释剂水等,直接在颜填料微粒的表面原位合成相应的纳米粉体,制备出了具有显著纳米改性效果的高性能纳米涂料。
张超灿,等[31]利用MMA单体在水中通过无皂乳液聚合,使MMA的低聚物吸附在纳米SiO2表面,利用静电排斥和位阻效应解决了纳米SiO2的团聚现象,制成了水性纳米外墙涂料,大大提高了其耐沾污能力。
2结语纳米粉体在水性介质中的分散和表面改性研究,现已取得了一定的进展,开发高效、多官能团的表面改性剂是研究的热点。
就目前所研制的水性纳米涂料来说,都存在着贮存稳定性差、耐沾污能力差、涂膜附着力差和涂层不致密等缺点,这些都在一定程度上限制了它的应用。
对于综合性能要求较高的水性纳米涂料来说,如何选用合适的涂料助剂来提高其性能也是人们应该重视的问题。
水性纳米涂料作为一种全球性的环保涂料,已引起世界各国的高度重视。
水性环保纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品,它的研制将对传统溶剂型纳米涂料的研究带来一场挑战,也将为发展高性能、环保型、功能化的纳米涂料提供新的方法。
