纳米复合涂料.ppt

1、纳米复合涂料,08072118 杜盛逸,纳米复合涂料与普通涂料的比较 纳米涂料的应用实例以及发展状况 纳米复合涂料的制备,涂料,涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。” -涂料工艺 油漆-植物油 涂料-合成树脂 作用：保护，装饰，和掩饰产品的缺陷，提升产品的价值。,普通涂料成分,1 成膜物质 是涂膜的主要成分，包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂和合成树脂。成膜物质还包括部分不挥发的活性稀释剂，它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本

2、特性。 2 助剂 如消泡剂，流平剂等，还有一些特殊的功能助剂，如底材润湿剂等。这些助剂一般不能成膜，但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。 3 颜料 一般分两种，一种为着色颜料，常见的钛白粉，铬黄等，还有种为体质颜料，也就是常说的填料，如碳酸钙，滑石粉 。 4 溶剂 包括烃类溶剂（矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等）、醇类、醚类、酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。,普通涂料的缺点,涂料及各种有机溶剂里都含有苯。苯化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。人在短时间内吸收高浓度的甲苯、二甲苯时，会出现中枢神经

3、系统麻醉的症状，轻者头晕、头痛、恶心、胸闷、乏力、意识模糊，严重的会出现昏迷，以致呼吸、循环衰竭而死亡。苯主要对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用，经常接触苯，皮肤可因脱脂而变干燥，有的出现过敏性湿疹。,什么是纳米复合涂料？,至少有一相尺寸在1100nm。 由于纳米相的存在而使涂料的性能有明显的提高或增添新的功能。,纳米涂料应用原理,利用纳米粒子表面能活性对细菌的杀伤力，起到防霉，杀菌等作用 利用SiO2 TiO2 ZnO等纳米粒子的光催化特性，可制得光催化剂，打气净化环保涂料。 利用纳米材料的纳米微粒表面界面原子配位不饱和，使表面活性越来越高，在光照下可使有机物氧化成CO2和水等无机物。 利用纳

4、米粒子静电屏蔽性能，消除减少生产生活中静电的干扰。另外利用纳米粒子对红外线的吸收反射性能，广泛应用与屋顶，汽车，军舰，宇宙飞船表面的隔热。,纳米涂料应用实例,在国外将无机纳米 材料用于涂料中的一 个成功例子是豪华轿车 面漆，如纳米TiO2作为 后起之秀的随角变色效应颜料，添加在轿车用的金属闪光面漆中，能使传统上流行的各色汽车面漆大增光辉，深受汽车配色专家的偏爱。,在德国，SilitWerkeG.m.b.H等人发明了一种用于炊具上的纳米复合涂料，将其涂在炊具上，炊具将不再容易粘上东西，便于洗涤。 NanoChemSystem公司开发了可用于混凝土、石材、陶瓷、木材、玻璃等表面的纳米涂料，它能降低

5、被涂饰表面的表面张力(疏水、疏油)，从而达到抗污、防雾、易清洗的目的。 该公司还推出了自清洁型外墙涂料硅纳米结构改性的丙烯酸涂料；INM公司在涂料中添加纳米陶瓷粉，开发出用于光学镜片的透明涂料，具有一定的弹性，同时又提供了许多方面可与玻璃相媲美的性能。,纳米复合涂料中己取得突破性进展的还有静电屏蔽涂料和电绝缘涂料。美、日等国研究人员采用纳米级二氧化铁、二氧化锡、三氧化铬等与树脂复合制成了静电屏蔽涂层；用纳米级钛酸钡与树脂复合制成了高介电绝缘涂层；用纳米级Fe3O4与树脂复合来作为磁性涂料。目前这方面的制备工艺已有所突破，并逐步进入产业化阶段。日本松下公司己经研制出具有良好静电屏蔽性能的纳米涂料

6、，这种涂料不但具有很好的静电屏蔽特性，而且也克服了炭黑静电屏蔽涂料颜色单一的缺点。,日本近些年来开展了以纳米级二氧化钛作光催化剂的研究，掀起了一场“光净化革命”。日本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，如石原产业(株)生产的粉剂ST系列、水分散涂料STS系列、涂料STK系列等。,日本在其他纳米涂料的研究开发上也取得了突破性进展。住友大胶水泥公司利用其已有的纳米粉体生产技术优势，相继开发出两种性能优良的涂料产品:一种是能生产高度鲜明金属色彩的涂料KC-200；另一种是能形成高导电性能的涂料S-1000。目前，这两种新涂料己经有样品可以供应。另据日本专利介绍，近藤刚等人利

7、用纳米ZnO作为添加剂研制成功了紫外线屏蔽玻璃用涂层。,纳米ZnO等金属氧化物由于质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点，而成为吸波涂料研究的热点之一。法国研制出一种宽频微波吸收涂层，这种吸收涂层由粘结剂和纳米级微粉填充材料组成。这种由多层薄膜叠合而成的结构具有很好的磁导率，在50MHz50GHz内具有良好的吸波性能。,目前在纳米复合涂料的研究中美国的NanophaseTechnologies公司处于领先地位，其前身是美国的一个国家实验室，生产用于涂料的无机纳米材料(如氧化铟锡、氧化铅锑等)，用其制得的涂料具有透明性及隔绝红外和紫外光的作用，因此可以制成隔热透明涂料。另外，这些纳米粒子还可用

8、来生产高耐磨涂料，用于眼镜镜片、地板等方面。该公司将自己的纳米产品氧化铝与透明清漆混合，发现用其制得的涂料能大大提高涂层的硬度、耐划伤性及耐磨性，比传统涂料的耐磨性提高24倍。除此之外，在军事上也有应用，海军舰艇上的金属部件涂装这种涂料后，耐磨及耐蚀性可以成倍的增加，极大地提高了这些需长期经受磨损和腐蚀考验的金属部件的寿命。,纳米涂料制备方法,原位聚合法 该法首先将纳米粒子分散在单体溶液中， 然后使单体进行聚合。 该方法的反应条件温和， 粒子在单体中分散均匀。 但其使用有较大的局限性， 因为该方法仅适合于含有金属、 硫化物或氢氧化物胶体粒子的溶液中， 使单体分子进行原位聚合制备纳米涂料。,溶胶

9、 -凝胶法 使用烷氧基金属或其金属盐等母体和有机聚合物的共溶剂， 在聚合物存在下， 在共溶剂体系中使母体水解或缩合生成纳米级的粒子并形成溶胶， 溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。 该方法反应条件温和， 分散均匀。 其缺点是母体大多是硅酸烷基酯， 价格昂贵， 有毒， 而且在干燥过程中， 由于溶剂及小分子的挥发， 使材料内部产生收缩应力， 导致材料脆裂， 因此很难获得大面积或较厚的纳米复合涂层。,共混法 把基料树脂熔融或溶解于适宜的溶剂中， 然后加入包括经改性的纳米粒子在内的其他成膜物， 充分搅拌， 即得纳米复合涂料。 该法的优点是易于控制粒子的尺寸和形态， 但不足之处是难以解决纳米粒子的团聚问题， 以保证纳米粒子在聚合物基料中的均匀分散。 因此， 共混前对纳米粒子的表面处理是关键。,插层复合法 许多无机物（ 如硅