编号：TLHY00041

篇名：国内外纳米材料在涂料中的应用

作者： 江磐　张俊智　竺玉书　夏范武

关键词： 纳米材料 涂料 应用

原文： 编者按《我国涂料工业用纳米材料技术发展战略研究》是\'十五\'国家重点科技攻关课题，已经国家科技部验收。本版将分期在涂料专论栏目中择重点刊登。 进入21世纪，纳米材料技术是深刻影响人类和社会经济发展的重大技术之一。在纳米科技的竞争中，我国起步并不算晚，这是我国赶上世界经济发展的又一不可多得的机遇。 纳米材料与技术，除纳米材料的制备外，关键是纳米材料的应用技术。将纳米材料引进涂料产品之中，发挥纳米材料的纳米效应，则是最近几年才引起了各方面很大关注的事。 纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米氧化铁、纳米氧化锡、纳米氧化锆、纳米金属粉、纳米乳液等10多种纳米材料均可在涂料中应用，制备各具特色的高品质涂料，如超耐久性外用建筑涂料，高闪光汽车漆，防红外、防声纳、防雷达、防各种电磁波干扰的\'迷彩\'伪装涂料，自抛光无污染的船舶防污涂料，除臭、抗菌、自洁的室内装饰涂料等，可应用于高层建筑、豪华轿车、军械装备、远洋轮船、家装及医院病房等国防军工及日常生活等各个方面，从现代到局部战争到日常抵御病菌的斗争中，都可以发挥特殊的积极作用。 纳米材料制备的各种涂料，可以使建筑延寿、汽车增美、船舶防污、军备仿伪、环境友好。因此，开展纳米材料在涂料中的应用研究，不仅可以推动我国涂料工业迈上一层新的台阶，而且必将促进我国科技进步和国民经济的全面提升，改善人民的生活水平。 纳米材料在涂料中的应用主要有三类：纳米乳液、纳米化粉末涂料、纳米复合涂料。其中纳米复合涂料是目前研究开发的热点。 纳米乳液：以乳液聚合法合成的聚合物乳液，其聚合物粒子达到纳米化，这种可水稀释的纳米化聚合物体系，具有较好的成膜性能和对多孔性材料表面（木材、纸张或水泥面等）有较好的渗透性能，可以获得高性能的水性涂料，如木器涂料等，其关键技术在于低乳化剂含量。 纳米化粉末涂料：制备纳米化的聚合物粉末材料，由于纳米聚合物的高比表面积，可以获得高性能的粉末涂料。 纳米复合涂料：由纳米材料与有机涂料复合而成的（Nanocompositecoating）。普遍认为，必须满足两个条件：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。 纳米材料在涂料中的应用可分为两种情况：一是纳米粒子在传统有机涂料中的分散后形成纳米复合涂料；二是完全由纳米粒子组成的纳米涂层材料，如纳米乳液制备的高性能水乳漆，分子自组装涂层纳米涂层。前者主要通过添加纳米粒子对传统涂料进行改性，工艺相对简单，工业可行性好；后者技术相对复杂，技术难度高，一旦突破，可获得自主知识产权，将获得高效益。 用于涂料工业的纳米材料主要为三类：非金属纳米材料、金属纳米材料和纳米复合材料。非金属纳米材料包括：氧化物类，如纳米级氧化锌、氧化铁、二氧化钛、二氧化硅等；无机盐类，如纳米级碳酸钙、碳酸镁、层状硅酸盐等。金属类纳米材料有纳米铝粉、镍粉、铜粉、铁粉、钛粉、镉粉、铬粉、钼粉、银粉等。纳米复合材料，指在不同组分构成的复合体系中的1个或多个组分至少有一维以纳米尺寸均匀分散在另一组分的基体中。纳米复合材料内含的不同组分的分散相或连续相有多种多样，作为分散相的形状有球状、棒状、片状等。复合方式也有多种类型，作为分散相的纳米组元，在连续组元中的复合方式导致所得结构纳米复合材料具有不同的性能。