納米涂料的發(fā)展(文獻綜述)

1、納米涂料的發(fā)展摘要：本文主要介紹了納米涂料的發(fā)展，依次介紹了不同種類的納米涂料，性能及應用領域，分析了目前納米涂料亟待解決的問題，并對納米涂料的發(fā)展前景進行展望。關鍵詞：納米涂料，抗菌，TiO，載銀二氧化鈦1. 前言改善和提高傳統(tǒng)涂料的性能主要體現(xiàn)在:施工性能的改善，利用粒徑對流變性的影響，防止涂料的流掛;耐候性的改善，利用納米粒子對紫外線的吸收性，如TIO,應用，可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆力學性能的改善，利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結(jié)合力，提高涂層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷等. 普通的納米粒子具有常規(guī)微細粉末所不具備的特性，即特殊的磁、光、電性能及其在高溫下仍具有高強、高韌、耐

2、磨、優(yōu)良穩(wěn)定性的性能，可為開發(fā)符合環(huán)保要求的高性能涂料提供新的機遇.2.課題研究的發(fā)展：2.1納米涂料的種類納米材料種類繁多，性能各異，即使同一種納米粒子在不同粒徑下也可能會有不同的功能，不同種類的納米粒子也可以在涂料中起到同一作用。納米材料在涂料中的應用可分為兩種情況:一是納米粒子在傳統(tǒng)有機涂料中分散后形成的納米復合涂料,主要通過添加納米粒子對傳統(tǒng)涂料進行改性，其工藝相對簡單，生產(chǎn)效率高;二是完全由納米粒子組成的納米涂層材料,一般直接與固體物件的制備聯(lián)系在一起，并不單獨作為涂料研究，而且難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前，應用較多的納米涂料種類如下：2.1.1納米二氧化硅涂料 在建筑內(nèi)外墻涂料中，添加

3、納米二氧化硅，可以使得涂料不分層，具有觸變性，防流掛，施工性能良好，尤其是抗沾污性大大提高，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力。在車輛和船舶涂料中，添加納米二氧化硅是提高涂層光潔度和抗老化的關鍵環(huán)節(jié)，涂層干燥時，納米二氧化硅能形成網(wǎng)絡結(jié)構，使其耐老化性能、光潔度及強度成倍提高。2.1.2納米二氧化鈦涂料 在建筑外墻涂料中，添加適量納米二氧化鈦，可將乳膠漆的耐候性提高到一個新的等級。隨著環(huán)境污染問題日益嚴重，特別是氮化物和硫化物對大氣的污染，光催化技術在環(huán)境污染物治理方面有著良好的應用前景。利用納米二氧化鈦光催化氧化技術制成的大氣環(huán)境凈化涂料，對空氣中的NOx凈化效果良好，在太陽光下，降解率高達97%

4、。同時還可降解大氣中的其它污染物，如鹵代烴、硫化物、醛類、多環(huán)芳烴等。二氧化鈦光催化活性好，化學性能和光電化學性能均十分穩(wěn)定，耐強酸強堿，并且具有較深的價帶能級，可使一些吸熱反應在光照射的二氧化鈦微粒表面得以實現(xiàn)和加速；二氧化鈦自身無毒、無味、無刺激性、熱穩(wěn)定性與耐熱性好、不燃燒、為白色，因而二氧化鈦是很好的半導體光催化殺滅微生物細菌的催化劑；加之納米二氧化鈦光催化復合涂料應用技術工藝簡單，成本低廉，2.1.3納米碳酸鈣涂料碳酸鈣作為一種優(yōu)良的填充劑和白色顏料，具有價格便宜、資源豐富、色澤好、品味高的特點。應用研究表明，納米碳酸鈣填充涂料，其柔韌性、硬度、流平性及光澤均有較大幅度提高。2.1.

5、4載銀納米二氧化鈦涂料因為二氧化鈦只有在有紫外線的條件下才可以分解細菌，在紫外線較弱的情況下，抗菌效果不明顯。為了提高光催化殺菌活性，可以通過表面沉積貴金屬來進行改性。摻雜的貴金屬可以防止電子一空穴對的復合，促進電子一空穴對的有效分離，從而使二氧化鈦抗菌性能更加穩(wěn)定。同時銀本身具有優(yōu)異殺菌性能。因此，將二者有機結(jié)合，會使二氧化鈦的抗菌性能得到極大的提高?？梢岳脽岢练e法在二氧化鈦的表面負載一定量的銀，以提高顆粒的光催化抗菌性能;2.2納米材料的性能2.2.1改善涂料的耐候性 某些納米粒子對紫外線具有較強的吸收作用，現(xiàn)市場上銷售的納米TiOZ, SIOZ,ZnO等顆粒填充于涂料中，可顯著提高涂料

6、的抗紫外線吸收性，從而增強戶外用涂料的耐候性。例如，用來提高外墻建筑涂料的耐候性、汽車面漆的耐老化性，以及橋梁涂料、塑料涂料、木器涂料等用的納米涂料，可使涂層的壽命提高50%或1倍以上。2.2.2改善涂料的力學性能 某些納米材料用于涂料中，可以大幅度提高有機涂層的力學性能，如涂層的耐磨性、耐劃傷性、硬度、強度、韌性等，用于汽車面漆、汽車玻璃、眼睛鏡片、建筑物玻璃、地板、船艦易磨損易腐蝕金屬部件等的保護，可大大延長產(chǎn)品的使用壽命。2.2.3改善涂料的抗菌性和大氣凈化性將納米抗菌粉用于涂料中，可制得納米殺菌涂料，涂覆在建材產(chǎn)品，如衛(wèi)生潔具、室內(nèi)空間、用具、醫(yī)院手術間和病房的墻面、地面等，起到殺菌、

7、保潔效果。利用TiO,ZnO,CdS,W03等納米粒子的光催化特性，可制得光催化凈化大氣環(huán)保涂料。例如，采用聚硅氧烷、填料和溶劑復合，可制得大氣環(huán)保涂料，能將大氣中NOx轉(zhuǎn)化成硝酸，可涂覆在高速公路的護欄、橋梁、建筑物、廣告牌的表面上。二氧化鈦的殺菌機理 二氧化鈦具有良好的光化學特性，穩(wěn)定性較高，在近紫外光的激發(fā)下，電子從價帶躍遷到導帶上，形成空穴和電子對，激活水中的氧，產(chǎn)生經(jīng)基自由基，而經(jīng)基自由基具有非常高的氧化能力，能夠有效降解有機物和環(huán)境污染物。當細菌吸附于二氧化欽表面時，活性氧和自由基OH·能穿透細菌的細胞壁，進入菌體，阻止成膜物質(zhì)的傳輸，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳

8、輸系統(tǒng)，從而有效地殺滅細菌。二氧化鈦殺菌的另一個優(yōu)勢在于它能降解細菌死亡時釋放出的有毒物質(zhì)銀的抗菌作用主要是銀可以與菌體中酶蛋白的琉基一SH強烈地結(jié)合，使蛋白質(zhì)凝固，破壞細胞合成酶的活性，使細胞喪失分裂增殖能力而死亡。且可以與膜蛋白質(zhì)結(jié)合，導致膜內(nèi)物質(zhì)外漏，同時干擾多聚糖的合成，阻礙細胞壁的合成，妨礙代謝作用的進行。當菌體失去活性后，銀離子又會從菌體中游離出來，重復進行殺菌活動，因此其抗菌效果持久22.4其它功能性涂料 采用納米技術可制成納米界面涂料，其涂膜界面為超雙親性二元協(xié)同界面(既疏水又避油)，將這種涂料涂覆在玻璃、陶瓷表面，任何油質(zhì)、水、灰塵等都不能存留，可保持玻璃和陶瓷等建材制品長期

9、一塵不染，也會使浴室內(nèi)的大鏡子及人戴的眼鏡在任何情況下不會產(chǎn)生霧氣。 總結(jié)：納米材料在涂料中的應用而言，目前仍處于初級階段，許多關鍵問題有待深入探討，主要問題有:(1)納米微粒的表面張力很大，容易吸附而發(fā)生團聚，將這種易團聚的粒子在溶液中有效地分散成納米級粒子是比較困難的，而如果沒有良好的分散，它在涂料中會失去應有的作用。目前，涂料制造通常采用高速研磨分散的方法，當納米材料作為添加劑時，這種方法就很難將納米粒子進行充分分散有人建議對粒子進行表面改性，使粒子表面包覆一層低分子量的表面活性劑或聚合物穩(wěn)定劑，使其獲得穩(wěn)定的納米級分散。也可采用納米復合材料制備過程中所用的分散方法，如超聲波分散等 (2

10、)納米材料是高科技產(chǎn)品，其在涂料中的應用也不同于一般材料在涂料中應用的情況。傳統(tǒng)的涂料研究方法及檢測方法是不夠的，因為納米科技是集許多高科技領域于一身的新興科學，必須加強橫向合作，方能發(fā)揮其在涂料中的作用。(3)由于納米材料的特殊性，傳統(tǒng)的涂料施工方法將不再完全適合于納米涂料的施工，尤其是納米絲狀材料或納米層狀材料用于涂料時;另外，對于納米薄膜涂層，納米材料的施工過程就是材料的制造過程，其工藝對材料的形成非常重要。參考文獻：1徐瑛，程金樹. 抗菌劑及抗菌功能材料的研究與發(fā)展OL. 中國科技論文在線，2 PENG Bing, YUAN Chun, CHAI Li-yuan et all, Pre

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