关于粉体在涂料中的应用调 查报告 狭义上，纳米材料是指粒径在0.1-100nm范围内的或具有 特殊物理化学性能的材料。广义上，纳米材料是指在三维空间 中至少有一维长度在0.1-100nm范围内的或具有纳米结构的材 料。纳米材料：纳米材料 特殊性能体积效应量子尺寸 效应宏观量子 隧道效应表面效应特殊光、 电、磁性 能纳米材料：将其用于涂料中后，除了可以改性传统涂料外， 更为重要的是可以制备各种功能涂料，如具有抗辐射 、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能的涂料。现阶段纳米材 料在涂料中的 应用主要为两 种情况 （1）纳米材料经特殊处理后分散制成的 纳米复合涂料。得到的一类具有抗辐射、 耐老化、具有某些特殊功能的涂料称为纳 米复合涂料。 （2）完全由纳米粒子和有机膜材料形成的纳米涂 层材料，通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂 料。目前，用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧 化物、纳米金属粉末、无机盐类和层状硅酸盐。用于涂料的主要纳米粒子纳米粒子 ：纳米氧化钛纳米氧化硅纳米氧化锌纳米氧化铁 纳米碳酸钙其它新型纳米涂料 （纳米级的羧基铁粉、镍粉、铁氧体 粉末改性的有机涂料，及纳米隐身涂料。）纳米TiO2：20 世纪 80 年代以前，纳米 TiO 2 的研究开 发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感 器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80 年代以后，开发的纳米 TiO 2 用作透明效 应和紫外线屏蔽剂，为纳米TiO 2 打开了市场，使纳米 TiO 2 的生产和需求大大增加，成为钛白工 业和涂料工业的一个新的增长点。纳米TiO2：纳米二氧化钛（TiO2）作为一种新型光催化 剂、抗紫外线剂、光电效应剂等，以其神奇的功 能，将在抗菌防霉、排气净化、脱臭、水处理、 防污、耐候抗老化、汽车面漆等领域显示广阔的 应用前景。随着其产品工业化生产和功能性应用 发展的日趋成熟，它在环境、信息、材料、能源 、医疗与卫生等领域的技术革命中将起到不可低 估的作用。纳米TiO2在涂料中的应用： 由于纳米二氧化钛晶体的粒径大约是普通钛白粉的1/10，远远 低于可见光的波长，本身具有透明性，又对可见光具有一定程度 的遮盖，透射光在铝粉表面反射与在纳米二氧化钛表面反射产生 了不同的视觉效果。到1991年，全世界已有11种含超细二氧化钛 的金属闪光漆。目前全世界一半以上的的汽车都已使用含有超细 二氧化钛的金属闪光漆。 1.随角异色效应 ：随 角 异 色 效 应 示 意 图处理分散纳米二氧化钛各色各样的油漆加工处理这仅仅只是其中一个方 面，还有很多和油漆相 关的。用于各种各样的汽车纳米TiO2在涂料中的应用： 2.抗老化性能 ：提高材料抗老化性能的传统方法是添加有机 紫外线吸收剂，纳米TiO2粒子是一种稳定的、无 毒的紫外光吸收剂。因为用作涂料基料的高分子 树脂受到太阳中紫外线的长期照射会导致分子链 的降解，影响涂膜的物理性能，因此若能屏蔽太 阳光中的紫外线，就可大幅提高漆膜的耐老化性 能。研究发现利用金红石型纳米TiO2优异的紫外 线屏蔽性能改性传统耐候型聚酯TGIC粉末涂 料可以大幅度地提高其耐老化性能。 纳米TiO2粒子添加 在轿车用金属闪光 面漆中,能使涂层产 生丰富而神秘的色 彩效果。纳米粒子 除提高轿车漆装饰 效果外,由于其具有 吸收紫外线的效应, 可明显提高轿车漆 的耐候性。也就是 抗老化能力。纳米TiO2在涂料中的应用： 3.抗菌杀毒 ：纳米TiO2有抗菌杀毒作用，用于涂料是 涂料发展中的一个重大成就。纳米二氧化钛 具有高的光催化性，在紫外光的照射下能分 解出自由移动的带负电的e-电子和带正电的 空穴h+形成电子空穴对， 该电子空 穴对能与空气中的氧H2O发生作用，通过一 系列化学反应形成原子氧（O）氢氧自由基 （OH）， 这种原子氧和氢氧自由基具有很 高的化学活性，能与细菌中的有机物反应生 成二氧化碳和水，从而达到杀灭细菌的作用 。陶瓷的杯子和碟子用于抗菌型陶瓷品 ，该产品在光照射 下能完全杀死表面 细菌；其在微弱光 下亦有抗菌性能。纳米二氧化钛在光催化方面的应用光催化剂就是在光子的激发下能够起到 催化作用的化学物质的统称，纳米二氧化 钛光催化氧化可应用于治理环境的许多方 面。目前，国内外已有很多关于光催化氧 化方面研究的成果，主要有以下4个方面：1、降解室内外空气的有害有机物。2、处理石油污。3、降解农药。4、抗菌作用。已有不少企业开发出纳米TiO2光催化涂料并实 现了商业化生产。 利用这一性质可以降低汽车尾气的污染等等。纳米二氧化钛涂料在外墙乳胶漆应用理化性能优异，无毒无味，符合 环保要求，漆膜高度耐水有极强 抗碱防霉性能，附着力强，能与 墙面牢固地结合，耐侯性好。久 经雨淋日晒，不产生粉化和墙面 脱落，不褪色。纳米 TiO 2 作为涂料的重要助剂之一，它的开发 与应用为涂料的发展注入了新的活力，可利用其各 种特殊效应来提高涂料的多方面性能，所配制的功 能性涂料和综合性能优异的高档涂料以满足现代工 业发展的需要，这对涂料的发展起着十分重要的推 进作用。尤其是 纳米 TiO 2 的光催化、紫外屏蔽和 随角异色效应已成为国内外研究的热点，它们在抗 菌杀毒涂料、耐老化涂料及汽车面漆中应用均取得 了不错的成绩。目前，国内对于 纳米 TiO 2 在涂料中的应用有待 进一步研究，使它能更好地提高和完善涂料的综合 性能。对 纳米 TiO 2 自身研究也需不断深入，如由 于其自身的强极性和颗粒的微细化而直接影响实际的使用性能，为获得具有优越性能的际的使用性能，为获得具有优越性能的 纳米纳米 TiO TiO 2 2 ，对其改性方法的研究和新功能的开发也非常重，对其改性方法的研究和新功能的开发也非常重 要。要。我国钛资源丰富，所以太所二氧化钛的应用我国钛资源丰富，所以太所二氧化钛的应用 是具有十分重要的现实意义。是具有十分重要的现实意义。纳米SiO2 ：由于纳米具有小尺寸效应、表面界面效应、 量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和卓越的光、 力、电、热、磁、放射、吸收等特殊性能以及其 在高温下仍具有的高强度、高韧性、稳定性好等 奇异的特性,使纳米可广泛应用各个领域。除了在在涂料中添加二氧化硅纳米可大幅度 提高涂料的综合性能此外二氧化硅纳米还广泛应 用于生物医学工程、光学、木材、电子封装材料 、树脂基复合材料、有机玻璃、催化剂和催化剂 载体、农业及食品行业、人造牙齿、化妆品及抗 菌材料等领域的研究。纳米二氧化硅纳米二氧化硅在涂料中 的应用可分为以下两类 一是：纳米复合涂料。 二是：纳米改性涂料。 关于纳米在涂料中的应 用,国内外学者作了许多 相关研究。比如在墙体 涂料、金属涂料、塑料 涂料、光固化涂料、彩 色喷墨打印纸涂料等领 域有广泛的应用,显著提 高了涂料的附着力、硬 度、耐热性、防腐性能 、耐磨性、抗老化性、 紫外光吸收性能、耐水 、耐碱、耐洗刷性等纳米SiO2在建筑涂料中的应用纳米SiO2在金属防护涂料中的应用纳米SiO2在塑料涂料中的应用纳米SiO2紫外固化涂料中的应用纳米SiO2彩色喷墨打印纸涂料中的应用纳米SiO2木器涂料中的应用纳米SiO2在涂料中的应用 ：纳米二氧化硅在建筑涂料中的应用：将纳米二氧化硅添加到建筑涂料中可提高了 涂料的附着力、耐擦洗性,耐候性、强度硬度、 韧性弹性、耐老化、抗菌、抗紫外线等特性,显 著改善了涂料的自清洁、防水防渗、防磨损、腐 蚀、保色性等性能,因而在改性外墙涂料方面具 有较好的效果。然而由于其粒子具有极大的比表面积和较高 的表面能极易发生团聚形成二次粒子从而失去超 细颗粒所具有的功能因此要进行改性才能使其均 匀分散在涂料体系中发挥其应有的作用。然而,由于其粒子具有极大的比表面积和较 高的表面能,极易发生团聚,形成二次粒子,从而失 去超细颗粒所具有的功能2。因此 ,要进行改性,才能使其均匀分散在涂料体系中,发挥其应有的作用。作为建筑的外墙用漆：因为其 优异的性 能，在建 筑涂料行 业应用广 泛。纳米二氧化硅在金属防护涂料中的应用：研究表明纳米氧化硅可以提高防火涂料膨 胀后的强度。延长钢结构耐火极限，而且可以 有效的阻挡侵蚀介质的渗透和腐蚀，具有很好 的防护能力。纳米氧化硅一有机硅复合涂层比有机硅清 漆涂层和微米二氧化硅一有机硅复合涂层具有 更好的防护性能。金属防护方面用途广泛。纳米二氧化硅在塑料涂料中的应用：通过对二氧化硅的改性我们获得了一系列性质优良的塑料 。如：1.高性能的水性纳米复合塑料涂料,该涂料涂膜硬度达到 3H以上,在100沸水中不回粘,耐水性好、丰满度高。2.经改性处理的纳米二氧化硅有利于提高复合材料的热稳 定性能,延缓聚乙烯的热氧化降解,且显著提高了无卤阻燃聚乙 烯的阻燃性能,在填料用量相同时,可获得力学性能和阻燃性能 较佳的材料。3.通过优选交联共聚单体和氨基硅烷偶联剂 等功能单体,与丙烯酸类单体、苯乙烯共聚,采用核壳乳液聚合 工艺制备了软壳硬核的核壳乳液,然后与纳米二氧化硅、功能 多胺聚合物、颜填料和助剂等复配,制得了性能优异的环保型 路标涂料,具有干燥速度快、强耐磨、耐水性和耐老化的特性 。等等。纳米二氧化硅在紫外固化涂料中的应用：紫外固化材料：紫外线光固化涂料及UV涂料， 是指在紫外线（Ultra-Violet）的辐 照下，液态涂料中的光引发剂（ Initiator）受激发变为自由基或阳离 子，从而引发涂料中具有反应活性 的物质（Oligomer或Monomer）间 发生化学反应，最终导致体型结构 的形成，从而使涂料固化。 纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收、红 外反射特性。分光光度仪测试表明,它对波长 400nm以内的紫外光吸收率高达70%以上,对 波长400nm以内的红外光反射率也达到70% 以上。它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作 用,达到抗紫外老化和抗老化的作用,同时增加 了涂料的隔热性。纳米二氧化硅在彩色喷墨打印纸涂料中的应用 ：近年来喷墨打印以其低廉的价格和高的 打印质量越来越受到亲睐。而彩色打印的质 量好坏取决于打印纸吸墨涂层的性能。面对 人们越来越高的打印要求。更高的饱和度、 清晰度和色彩鲜艳程度。这就要求我们的吸 墨涂层具有以下特性：均匀的快速吸收墨水，不发生渗色、蹭 脏，不透印；莫电源度高、边缘锋利，网点 浓度高，图像分辨度高；色彩牢度好，a.（X50)a.(X500)b.(X50)b.(X500)图示为两种市场上不 同的彩色喷墨打印纸a、b(a 未经底涂，b经过底涂）在 放大不同倍数时的照片。可 以发现a打印纸表面存在大 量的微孔和裂纹，而经过底 涂的b可以明显的改善页面 的性能。这决定了吸墨涂层 的性能，纳米二氧化硅能够 对纸页提供较高的平滑度、 吸收吸能、色密度和图像质 量。纳米二氧化硅在木器涂料涂料中的应用：当一束平行光线射到光洁的物体表面上，会产 生镜面反射，其反射角等于入射角。当入射光到达 微小凹凸不平的表面上，则发生漫散射，从而产生 了消光的外观。漆膜消光后会给人以优雅和舒适的 感觉，质感强，而且漆膜表面消光之后可隐蔽轻微 的漆膜缺陷，使外观均匀一致，深受人们的青睐。 消光剂的作用就在于使涂料的干膜表面产生肉眼看 不出的微粗糙度，粗糙的干膜表面使散射光比反射 光多，这样反映在人们眼睛里的就是消光表面。而二氧化硅就是常用的消光剂。纳米二氧化硅在木器涂料涂料中的应用：而且二氧化硅粉体 的加入可以提高涂料膜 的硬度，改善涂料膜的 耐水性、耐老化性，同 时还可以改善涂膜的抗 粘连性。在封闭底漆中 ，很容易进入木材或纤 维板细小的孔穴中，对 其进行填充干燥后就形 成不溶于水的涂层，有 很好的封闭效果。纳米二氧化硅在涂料中的应用还 有许多的问题需要解决，才能真正使 其得到广泛的应用比如说纳米颗粒的 表面积和表面张力都很大容易互相吸 引发生团聚。就是去了应有的作用。 寻找合适地分散剂，并采用合适的稳 定剂良好的分散，是广泛应用必须解 决的关键技术。纳米ZnO：氧化锌的用途很广，除在橡胶工业、石油化工 、涂料工业有广泛