水性納米復(fù)合涂料的制備及其耐刮傷性研究

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        目前在納米復(fù)合涂料的研究中美國(guó)的NanophaseTechnologies公司處于領(lǐng)先地位，其前身是美國(guó)的一個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)用于涂料的無(wú)機(jī)納米材料(如氧化銦錫、氧化鉛銻等)，用其制得的涂料具有透明性及隔絕紅外和紫外光的作用，因此可以制成隔熱透明涂料。另外，這些納米粒子還可用來(lái)生產(chǎn)高耐磨涂料，用于眼鏡鏡片、地板等方面。該公司將自己的納米產(chǎn)品氧化鋁與透明清漆混合，發(fā)現(xiàn)用其制得的涂料能大大提高涂層的硬度、耐劃傷性及耐磨性，比傳統(tǒng)涂料的耐磨性提高2～4倍。除此之外，在軍事上也有應(yīng)用，海軍艦艇上的金屬部件涂裝這種涂料后，耐磨及耐蝕性可以成倍的增加，極大地提高了這些需長(zhǎng)期經(jīng)受磨損和腐蝕考驗(yàn)的金屬部件的壽命。

        在國(guó)外將無(wú)機(jī)納米材料用于涂料中的一個(gè)成功例子是豪華轎車面漆，如納米TiO2作為后起之秀的隨角變色效應(yīng)顏料，添加在轎車用的金屬閃光面漆中，能使傳統(tǒng)上流行的各色汽車面漆大增光輝，深受汽車配色專家的偏愛(ài)。BASF公司的汽車配色專家SolPanush首次將納米TiO2用于金屬色轎車面漆，并于1985年申請(qǐng)了專利，1989年由福特公司在金屬閃光轎車面漆中首先使用。到1991年，世界上已有11種含有納米TiO2的轎車余屬閃光面漆問(wèn)世。目前，BASF公司、Silberline公司己能生產(chǎn)多種含納米級(jí)二氧化鈦的金屬閃光面漆。世界上已有福

         特、克萊斯勒、豐田、馬自達(dá)等著名的汽車制造公司使用含納米TiO2的轎車金屬閃光面漆。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上有近一半以上的轎車正在使用類似的金屬閃光面漆涂料。

        納米復(fù)合涂料中己取得突破性進(jìn)展的還有靜電屏蔽涂料和電絕緣涂料。美、日等國(guó)研究人員采用納米級(jí)二氧化鐵、二氧化錫、三氧化鉻等與樹(shù)脂復(fù)合制成了靜電屏蔽涂層；用納米級(jí)鈦酸鋇與樹(shù)脂復(fù)合制成了高介電絕緣涂層；用納米級(jí)Fe3O4與樹(shù)脂復(fù)合來(lái)作為磁性涂料。目前這方面的制備工藝已有所突破，并逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。日本松下公司己經(jīng)研制出具有良好靜電屏蔽性能的納米涂料，這種涂料不但具有很好的靜電屏蔽特性，而且也克服了炭黑靜電屏蔽涂料顏色單一的缺點(diǎn)。

        日本近些年來(lái)開(kāi)展了以納米級(jí)二氧化鈦?zhàn)鞴獯呋瘎┑难芯?，掀起了一?chǎng)“光凈化革命”。日本已有不少企業(yè)開(kāi)發(fā)出納米TiO2光催化涂料，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，如石原產(chǎn)業(yè)(株)生產(chǎn)的粉劑ST系列、水分散涂料STS系列、涂料STK系列等。

        日本在其他納米涂料的研究開(kāi)發(fā)上也取得了突破性進(jìn)展。住友大膠水泥公司利用其已有的納米粉體生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，相繼開(kāi)發(fā)出兩種性能優(yōu)良的涂料產(chǎn)品:一種是能生產(chǎn)高度鮮明金屬色彩的涂料KC-200；另一種是能形成高導(dǎo)電性能的涂料S-1000。目前，這兩種新涂料己經(jīng)有樣品可以供應(yīng)。另?yè)?jù)日本專利介紹，近藤剛等人利用納米ZnO作為添加劑研制成功了紫外線屏蔽玻璃用涂層。

        在德國(guó)，SilitWerkeG.m.b.H等人發(fā)明了一種用于炊具上的納米復(fù)合涂料，將其涂在炊具上，炊具將不再容易粘上東西，便于洗滌。該涂料是經(jīng)過(guò)了溶膠-凝膠過(guò)程和隨后的熔結(jié)過(guò)程而制成的；NanoChemSystem公司開(kāi)發(fā)了可用于混凝土、石材、陶瓷、木材、玻璃等表面的納米涂料，它能降低被涂飾表面的表面張力(疏水、疏油)，從而達(dá)到抗污、防霧、易清洗的目的。該公司還推出了自清潔型外墻涂料——硅納米結(jié)構(gòu)改性的丙烯酸涂料；INM公司在涂料中添加納米陶瓷粉，開(kāi)發(fā)出用于光學(xué)鏡片的透明涂料，具有一定的彈性，同時(shí)又提供了許多方面可與玻璃相媲美的性能。另?yè)?jù)德國(guó)專利介紹，將納米SiO2粒子加入涂料后，可使涂料的耐磨性提高一倍，制得高耐磨透明涂料。

        英國(guó)牛津大學(xué)的S.Jiansirisomboon等人基于A12O3/SiC對(duì)納米復(fù)合陶瓷涂料體系進(jìn)行了初步的調(diào)查研究。研究表明，具有納米尺寸的SiC顆粒在復(fù)合涂料中仍為納米尺寸，在等離子噴涂過(guò)程中α-A12O3轉(zhuǎn)變成亞穩(wěn)態(tài)的γ-A12O3和δ-A12O3相。在此基礎(chǔ)上利用溶膠-凝膠過(guò)程、凍干過(guò)程制得的原料粉及低壓等離子噴涂技術(shù)成功制成了A12O3/SiC納米復(fù)合陶瓷涂料。經(jīng)過(guò)一定的處理，這種涂料能較好地粘到已經(jīng)涂上一層含有CoNiCrAlY和A12O3涂料的不銹鋼上。

        納米ZnO等金屬氧化物由于質(zhì)量輕、厚度薄、顏色淺、吸波能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而成為吸波涂料研究的熱點(diǎn)之一。法國(guó)研制出一種寬頻微波吸收涂層，這種吸收涂層由粘結(jié)劑和納米級(jí)微粉填充材料組成。這種由多層薄膜疊合而成的結(jié)構(gòu)具有很好的磁導(dǎo)率，在50MHz～50GHz內(nèi)具有良好的吸波性能。