涂料中加入納米超細材料的性能優勢

（上海匯精&安徽鳳陽匯精納米新材料科技公司） 

          劉濤 

納米超細材料應用于涂料，不僅僅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：高比表面積、高化學穩定性、優良的物理、機械和光學性能。

納米粒子也叫超微顆粒，是指尺寸小于100nm的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，從通常的關于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統是非典型的微觀系統，亦是非典型的宏觀系統，是一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒（納米級）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的納米材料光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和較大顆粒粉體相比將會有顯著的不同。
一：納米光催化涂料
　　采用納米TO2進行光催化是一項正在蓬勃興起的新型空氣凈化技術。它能直接利用包括太陽光在內的各種途徑的紫外光，在室溫下對各種有機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，因此具有廣泛的應用前景。在當今世界性的環境污染問題越來越受到各國政府重視的情況下，這種技術已經成為西方各國高科技競爭中的一個熱點，國內十多年該產業的發展也取得了巨大進步，部分產品技術水平已處于世界前列。
　　目前，在光催化技術的理論研究方面，許多發達國家及中國均投入巨資開展研究與開發工作，并大力推動其產業化，并取得實效，其中納米光催化涂料已經用于醫院、隧道、隔音墻和住宅等，該類涂料可以用于各種場合的室內污染的治理且效果突出。其他應用光催化技術的產品還有數十種，主要應用于民生相關的行業如：紡織、污水處理、空氣凈化、食品包裝、電器、家具、餐具、公共設施等。
二：納米復合建筑涂料
　　在一些西方國家，納米復合建筑涂料已廣泛應用于內墻涂料。國內在乳膠漆中應用納米材料，比國外研究廣泛而深入，中國申請的專利已達數十項，納米材料復合乳膠漆的技術水平居世界水平前列。

此款涂料能產生負離子，對人體有保健作用。納米涂料在日光燈、紫外線和陽光照射下，可以促進空氣負離子的產生，并隨著時間的增大，負離子增多會更加明顯，而且在釋放負離子的同時無臭氧產生；能分解和吸收空氣中的有害物質，特別是板材釋放出的苯、甲醛以及聚酯漆釋放的TDI等；具有獨特的防霉、殺菌功能。該涂料有獨特的防霉殺菌作用，產品在貯存及涂刷后能有效防止霉菌的滋生，空氣中霉菌、細菌數也可降低90%以上；其具有超強自潔功能；具有超強的耐洗刷性。其具有相當強的耐洗刷性；具有超強的耐人工老化性，可保證使用后15年以上不脫粉、漆膜完好，免去經常翻新的麻煩；具有防水、隔熱與輻射紅外線，超強隔熱的作用。
三：透明耐磨涂料、陶瓷涂料、納米不粘涂料
　　用超細晶須硅、納米氧化鋁、納米硅作為功能填料制備的涂料能大大提高涂層耐劃傷性、耐高溫、防腐及耐磨性能，應用此涂料比傳統的涂料耐磨性提高30倍。涂膜性能如此大的提高主要歸功于晶須硅是非常硬的物質；納米超細粒徑的顆粒比傳統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，含有晶須硅的耐磨涂料可廣泛應用于耐高溫、耐磨鋁材、高拋光的金屬表面及木材和其它平板材料的表面，提高其耐磨性和使用壽命。目前該類涂料主要應用市場有：炊具廚具耐高溫不粘涂層、高鐵涂層、航空燒蝕涂層、商業建筑的幕墻涂裝涂層、醫療機械的防靜電涂層、戶外大型天然氣、石油儲罐的防老化涂層、金屬加熱設備的耐高溫氧化涂層等諸多領域。
     陶瓷涂料及納米不粘涂料的發展以歐美及韓日為先；而在中國，近十幾年通過各方技術人員的不懈努力，國內生產的陶瓷涂料及納米不粘涂料表面硬度已達到6-12H，已處于世界領先水平。

納米不粘涂料的優點：納米粒子的表面效應使涂層具有很高的表面能，從而降低了涂層與其他物質的相互作用，從而實現優異的不粘性能，提高涂層的抗菌性；納米粒子的高硬度和高尺寸穩定性使涂層具有很好的耐磨性，可以延長涂層的使用壽命；由于納米粒子的穩定性和高熱穩定性，無機納米不粘涂料在高溫環境下具有很好的穩定性；良好的化學穩定性：無機納米不粘涂料具有很高的化學穩定性，可以抵抗各種化學物質的侵蝕；納米粒子的光學性能使涂層具有良好的透光性和反射性，從而提高了涂層的光學性能。
四：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。用金紅型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，能在涂層的照光區呈現一種金紅色亮光，而在側光區則反射藍色乳光，因而能增加金屬顏色的豐滿度和視角閃色性。這使得該涂料在高檔轎車涂料中很快得到推廣應用，巴斯夫公司己生產多種含納米TO2的金屬閃光面漆。目前已有許多著名的汽車制造公司使用含納米TO2的轎車金屬閃光面漆。國內已有科研院所與企業著手此方面的研究并取得實質性進展。
五：屏蔽涂料
　　在紫外光屏蔽方面，作為重要的光學顏料，納米TO2的紫外光屏蔽特征一直受到廣泛關注。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致分子鏈的降解，影響涂膜的物性，傳統的紫外光吸收劑主要為有機物，但是有機紫外光吸收劑的壽命短、有毒，而納米TO2粒子是一種穩定的無毒的紫外光吸收劑。將無機納米材料與樹脂復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。該技術可以用來制備納米級表面涂層。
　　在電性能方面，靜電屏蔽涂料和電絕緣涂料已取得突破。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合作為靜電屏蔽涂層；用納米級鈦酸鋇與樹脂復合制成高介電絕緣涂層；用納米級Fe3O4與樹脂復合作為磁性涂料。目前這方面的制備工藝已有所突破，進入產業化階段。

現在，隱身涂料作為隱身技術的關鍵技術之一，已不僅僅用于飛航導彈飛行器上，最新的發展是幾個主要工業化國家和軍事強國已開始將隱身技術應用于海軍艦艇、隱身裝甲車、隱身水雷、隱身火炮、隱身坦克、隱身車輛、隱身雷達、隱身通訊系統、隱身工程、隱身工事、隱身機器人、隱身作戰服和紅外線隱身著照明彈等技術裝備上。

六：納米自潔涂料  

高表面能的納米材料表面經過改性可以使得涂料獲得憎水和憎油的雙重特性。建材產品上涂敷上納米TO2薄膜可以起到表面自潔作用，還能起到殺菌、抗菌的效果，亦可用于水處理及空氣凈化。

總結

納米材料在涂料行業的應用前景廣闊，但有些領域還有待于深入研究及推廣，行業同仁們任重而道遠，因為納米材料應用不僅僅局限于涂料、空氣凈化、水處理、紡織印染、塑料、橡膠、航空、醫藥醫療、生物化學、農業及土壤修復等，更深的領域還有待開發！