纳米材料在涂料中的应用研究

纳米材料在涂料中的应用

纳米材料是近年来发展起来的一种新型高性能材料，认识这种材料的性能和拓展其应用领域，是许多材料工作者非常感兴趣的课题。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研究开发情况，并对其发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100nm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，因而出现常规材料所没有的一些特别性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特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，其硬度和强度是普通陶瓷的3-4倍；以纳米碳管作为金属表面上的复合镀层，其耐磨性要比轴承钢高100倍，摩擦系数为0.06-0.1；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，通过精细控制无机纳米粒子均匀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 国外研究概况

国外将无机纳米材料用于涂料中的一个最成功例子莫过于军事隐身涂料，用纳米级的碳基铁粉、镍粉、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，因为纳米超细粉末具有很大的比表面积，能吸收电磁波，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，因此不仅能吸收雷达波，也能吸收可见光和红外线，由它制成的涂层在很宽的频带范围内可以逃避雷达的侦察，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，最新的发展是几个主要工业化国家和军事强国已开始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。

第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December，2023

收稿日期： 2023-04-14 作者简介： 李伟（1977-），女，安徽省淮北市人，讲师，硕士，研究方向：化工专业教学与研究。 纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展

李 伟

（安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽 芜湖 241002）

摘 要：纳米SiO2改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。纳米SiO2与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法，所得产品性能也不同。综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO2/丙烯酸酯乳液中的应用，以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。 关 键 词：纳米SiO2；丙烯酸酯；改性；复合方法 中图分类号：TQ630.4 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）12-1826-04

丙烯酸酯单体中的双键经聚合反应生成丙烯酸

酯树脂，由丙烯酸酯树脂制得的涂料具有良好的耐

候性、耐酸碱等性能，在汽车、家具、机械、建筑

等领域得到广泛应用[1-2]。由于丙烯酸酯单体的多变

性，多种酯基在不同介质中的溶解性，以及与其它

涂料用树脂的混溶性等特点，丙烯酸酯树脂已成为

涂料工业中全能的通用树脂[3]。丙烯酸酯涂料也有

一些缺点，如热稳定性较差，涂膜易返黏，机械加

工性能差等。为改善涂料性能，有机-无机复合技术

为涂料改性开辟了新途径，复合改性技术可以将有

机聚合物的优异性能与无机材料杰出的刚性，对热、

化学、大气的稳定性结合起来，显著提高涂料性能。

纳米科技的发展使得有机-无机复合改性涂料进入

了新阶段，纳米材料在分子水平上实现了有机-无机

材料的复合。纳米SiO2呈三维网状结构，表面存在

不饱和键以及不同键态的羟基，具有很高的反应活

性，而且表面吸附能力强，对紫外光、可见光以及

近红外线有较高的反射率，而且纳米SiO2可深入到

天津城市建设学院学报第８卷第３期２００２年９月　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖｏ１．８　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．２００２　

纳米材料技术在涂料产业中的应用现状与发展趋势　

贾爱忠，梁金生　

（河北工业大学材料学院，天津３００１３０）　

摘要：介绍了纳米材料、纳米技术在涂料工业中的应用及其对涂料的改性作用．阐述了纳米材　

料及其技术应用于涂料中的意义，对国内外纳米材料及其技术在改造涂料产业中的研发现状　

进行了综述，分析了纳米材料及其技术应用在涂料中的主要问题，并针对其发展趋势进行了　

展望．　关键词：纳米材料；纳米技术；功能涂料　

中图分类号：ＴＢ３８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—６８５３（２００２）０３　０１６５　Ｏ４　

涂料中加入纳米材料，如纳米级Ｔｉ０　、Ｚｎ０、　

ＣａＣＯ。、ＳｉＯ　及炭黑等作为颜填料或助剂，可以显著提　

高涂膜的机械强度、附着力、防腐性能、耐光性和耐候　

性或其他特殊性能．例如：经多次在水性体系建筑涂　

料原配方的基础之上，添加质量分数为３　左右的纳　

米ＳｉＯ　经过充分的分散获得改性涂料．其各项技术　

性能指标均有很大程度的提高：干燥时间由原来的２　ｈ　

缩短到小于１　ｈ；耐洗刷性能由１　０００次（外墙涂料）和　

１（）（）次（内墙涂料）提高到１０　０００次以上；人工加速老　

化试验由２４０　ｈ的一级变色、二级粉化提高到４５０　ｈ无　

任何变化．此外，由于纳米材料奇异的理、化特性，使　

得改性涂料一些无须测试的技术指标诸如涂层与基体　

之间的结合强度（附着力）、涂膜的表面硬度、涂膜的自　

洁能力等也获得了显著提高　．　

纳米材料具备大颗粒所不具备的光学性能．当纳　

米级微粒掺合进母体材料时，如能达到纳米级的分散，　

则表现为这种母体材料是透明的，可以散射紫外光，但　

不反射可见光，而其吸收带则偏移至远紫外区域．由　

于到达地球的紫外线波长落在纳米材料可以散射的区　

纳米技术在建材中的发展与应用评述　

山东省蓬莱市经济和信息化局　韩永奇　

西北农林科技大学　韩晨曦　

近年来，纳米技术作为一种正在崛起的新技术　

而受到人们的广泛关注，而纳米材料作为一种新材　

料也日益受到材料界的青睐。纳米材料特有的光、电、　

热、磁等性能，能够促进传统建材的改造升级，增加　

传统建材的新技术含量和应用价值，随着异色纳米　

涂料、导电、自洁、抗菌防霉纳米涂料、纳米水泥混凝　

土、纳米陶瓷、纳米玻璃等大大丰富了建材市场，并　

赋给传统建材以新内涵。纳米技术在建材中的发展　

及应用已经进人了快车道，未来纳米建材市场应用　

将会进一步拓展，市场前景更广阔，其经济、社会效　

益将十分可观。　

１纳米技术在建材中的发展及应用　

目前，纳米技术在建材行业中的主要应用领域　

是玻璃、陶瓷、涂料和水泥混凝土等。在五彩缤纷的　

建材世界里，各种功能涂料得到应用，一些吸波、除　

昧、储光、杀虫、防辐射涂料正在开发之中；在涂料和　

油漆领域，纳米材料改性的油漆，无沉淀、耐老化、成　

模性好，具有较强的市场前景。陶瓷领域目前已经利　

用纳米材料的抗菌特性生产出纳米复合结构陶瓷和　

功能陶瓷；同样，纳米技术在水泥混凝土以及玻璃方　

面的应用也都得到了开发。　

Ｉ．１纳米技术在建筑涂料中大显身手　

建筑涂料一般是指内墙涂料和外墙涂料，近年　

来，我国建筑涂料得到了跨越发展，继２００９年我国　

涂料行业以７５５万ｔ产量跃居世界涂料生产和消费　

第一大国，建筑涂料更以占涂料总产量３４％而称雄　

世界，如果以建筑面积来估算内外墙建筑涂料用量的　

话，２００９年内外墙建筑涂料的产量达到１３７．２４万ｔ，　

其中内墙涂料１　１２．１３万ｔ，外墙涂料２５．１２万ｔ。在我　

国建筑涂料的蓬勃发展的同时，还要看到，建筑涂料　

作为传统建材的一分子也面临着产业转型升级的挑　

战。随着近年来房地产业的兴旺，在建筑涂料的市场　

需求量加大的同时，对其品质也提出了很高的要求。　于是，建筑涂料被纳米化成为必然，为了解决耐老化、