当前定义纳米材料尺寸范围为1-100纳米。现代材料和物理学家所称的纳米材料是指固体颗粒小到纳米尺度的超微粒子(也称之为纳米粉)和晶粒尺寸小到纳米量极的固体和薄膜。纳米粒子具有常规微细粉末所不具备的四大效应,即量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、和宏观量子隧道效应,从而表现出许多奇特的光学、表面活性、填充特性、磁学、力学、物理、化学性能。由于纳米纳米材料独特的光、电、磁性能,将其应用于涂料中后,除了可以起到改性作用外,更为重要的是可以制备出各种功能涂料,如抗辐射、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能。
1.随角异色效应涂料-变色龙漆
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(390~780纳米),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跟在纳米二氧化钛表面反射产生了不同的视觉效果。将纳米级二氧化钛与铝粉混合颜料或纳米二氧化钛包覆的云母变色颜料添加于涂料中,其涂层能产生神秘而富有变幻的随角异色效应,主要是因为当入射光射到纳米二氧化钛粒子时,由于粒径小,蓝色光会发生较强散射,结果除掉蓝色光的绿色光和红色光(呈黄相)被铝片反射成为正反射光,即散射光为蓝相强的光,反射光为黄相强的光(金色),随观察角度的不同可见不同色相。
2.荷叶效应及其它特殊表面
所谓的“荷叶效应”是指那些模仿荷叶和其它植物的表面的自洁抗污能力。一般由至少两种类型的纳米结构相结合,含有强憎水的腊层表面,这种结构除了非常小的尺寸外是不相同的(大尺寸的织态结构可能有助于这个效应,但是拥有一个比污垢粒子小的结构有助于减少污垢粒子和表面的接触面积,表面也降低了它们的粘性)。人们已经找到不同的方法来模仿它们,在这些方面主要还是依赖于纳米技术的发展。已经开发出具有荷叶效应的涂料, 它可以通过喷洒罐进行操作使用。在涂料中,聚丙烯和聚乙烯纳米粒子和腊相结合,产生了大约1纳米尺寸的憎水的微结构表面。
3.耐老化型涂料
经研究发现,纳米氧化钛,氧化硅,氧化锌等都是优良的抗老化剂,可以提高涂膜的耐候性。纳米粒子的耐老化性是利用了其对光的散射和吸收的特殊功能。提出了以紫外线透过率、吸收系数、紫外线当量衰减率和太阳光防护效果为指标考察UV屏蔽能力,并测试纳米TiO2的紫外线屏蔽能力。
4.防静电纳米涂料
美国及其它一些国家研究人员用纳米TiO2、SnO2、Cr2O3等与树脂复合制备防静电涂料,发现这种涂料的静电屏蔽性能优于常规的树脂基与炭黑的涂料,同时可根据氧化物的类型来改变涂料的颜色。
5. 抗菌涂料
纳米材料可以增强涂料的抗菌性和空气静化性。将纳米抗菌材料,纳米氧化钛、氧化锌、银系纳米抗菌材料等混入涂料,可制得纳米抗菌涂料。涂布在人们经常接触到的产品表面,如家具、卫生洁具、墙面、地板等,能够起到杀菌效果。利用负离子粉制得负离子涂料还可以降解室内的环境污染,净化室内空气。
纳米技术的发展主要有如下三个方向:a、新的纳米原材料开发及其商品化;b、纳米材料在涂料中的分散和稳定性。c、加强纳米材料的表征方法及测试技术的研究。日本石原是全球早期研发生产纳米钛白粉的企业之一。它的TTO-55D和TTO-55S已经在市场上得到了广泛的使用。这两款都是金红石型钛白粉,粒径在30到50纳米。由于他的超微粒径让它具有可见光透明性,紫外线遮盖力和优越的表面平滑性等特点,可以用于各种功能涂料。用户可以根据用途选择合适的材料,而且还可以开发新用途。
来源:和盟化工