納米材料改性涂料概況及發(fā)展趨勢

   納米材料應(yīng)用于涂料，主要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。

    光催化涂料

    采用納米二氧化鈦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，在室溫下對各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系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相關(guān)部門重視的情況下，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。

    目前，在光催化技術(shù)的理論研究方面，日本、美國、德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，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，其他應(yīng)用光催化技術(shù)的產(chǎn)品還有數(shù)十種。在日本，大批公司正在這個新興的技術(shù)領(lǐng)域進行角逐，其中較突出的品牌是ＡＲＣ－ＦＬＡＳＨ光觸媒，為日本光觸媒涂料品牌，其功能受日本厚生省實驗證明，效果獲日本國土交通省認可，殺菌、脫臭、自凈、防霉，可有效防止各種疾病的傳染，殺菌率高達９９．９９％，迅速清理空氣中令人不適的氣味，除臭率高達９９．８％。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。

    納米復(fù)合建筑涂料

    在德國等一些西方國家，納米復(fù)合建筑涂料已廣泛應(yīng)用于內(nèi)墻涂料。韓國ＡＮＰ公司已開發(fā)成了高性能復(fù)合納米復(fù)合乳膠漆。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，２０００年至２００３年中，中國申請的專利已達２０多項，納米材料復(fù)合乳膠漆的技術(shù)水平居世界水平前列。

    透明耐磨涂料

    ＮａｎｏｐｈａｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司將自己的納米材料產(chǎn)品ＮａｎｏＴｅｋ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２４倍。涂膜性能如此大的提高主要歸功于納米氧化鋁材料是非常硬的圓球物質(zhì)，納米尺寸的顆粒比傳統(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，含有納米氧化鋁的透明涂料可廣泛應(yīng)用于透明塑料、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。

    美國ＴｒｉｔｏｎＳｙｓｔｅｍ公司生產(chǎn)的ＮａｎｏＴｕｆＣｏａｔｉｎｇｓ透明超耐磨納米涂料，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系改性的納米瓷土加入到聚合物樹脂基中制得，是傳統(tǒng)耐磨涂料的４倍。這種耐磨涂料還具有隔熱功能和優(yōu)異的耐化學(xué)性能，可用作頭盔的護目鏡、飛機座艙蓋和玻璃，轎車玻璃和建筑物玻璃等的保護涂層。

    ＳＤＣＣｏａｔｉｎｇｓ公司直接將納米ＳｉＯ２及納米金屬氧化物溶膠用于耐磨透明涂料ＳＩＬＶＵＥ系列產(chǎn)品，這種涂料還可以防紫外光和防霧化，已成功用于汽車、飛機、建筑物等的玻璃窗及其他透明度和耐磨性要求高、環(huán)境苛刻的場所。

    目前，國內(nèi)已開始研究納米材料復(fù)合的耐磨涂料，表面硬度可以提高到４Ｈ

   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。這使得該涂料在高等轎車涂料中很快得到推廣應(yīng)用，ＢＡＳＦ公司、Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ公司己能生產(chǎn)多種含納米ＴｉＯ２的金屬閃光面漆。目前已有福特、克萊斯勒、豐田、馬自達等有名的汽車制造公司使用含ＴｉＯ２的轎車金屬閃光面漆。國內(nèi)已有部分科研院所與企業(yè)著手此方面的研究。

    屏蔽涂料

    在紫外光屏蔽方面，作為重要的光學(xué)顏料，納米ＴｉＯ２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農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系紫外光吸收劑的壽命短、有毒，而納米ＴｉＯ２粒子是一種穩(wěn)定的無害的紫外光吸收劑。

    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。美國ＮＳＦ較近也提出了一個有關(guān)項目申請，其要點是研究含無機納米化合物的涂料性能，通過精細分散控制，研究納米粒子與樹脂基體的界面相互作用，涂膜的阻透性、熱穩(wěn)定性、抗氧性、拉伸性和抗低溫性等，為進一步研制用于飛機、太空及相關(guān)工業(yè)的高性能涂料提供依據(jù)，以大大降低維修費用。

    在電性能方面，靜電屏蔽涂料和電絕緣涂料已取得打破。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打破，進入產(chǎn)業(yè)化階段。