納米級(jí)氧化鈦 0.5-3% 增強(qiáng)抗紫外、光催化觸媒、抗菌材料、空氣清潔
納米級(jí)氧化硅 0.5-2% 增稠、提高懸浮性、抗腐蝕性
納米級(jí)氧化鋅 0.5-3% 增強(qiáng)涂料強(qiáng)度和致密性、粘合性、光潔度
納米抗菌材料 0.5-2% 抗菌、防霉
納米級(jí)氧化鋁 0.5-3% 增強(qiáng)耐磨、耐水性能
納米級(jí)氧化鎂 0.5-5% 防火性能
納米材料在涂料中的建議分散方法:
在低速攪拌狀態(tài)下,先將一定量的納米材料按所需量緩緩倒入去離子水中,并加入適當(dāng)?shù)姆稚吋恿线厰嚢,待全部材料加完后,高速乳化或分散半小時(shí),再與涂料體系相混,中速攪拌一段時(shí)間即可?蛻粢嗫砂醋约旱姆稚⒐に囘M(jìn)行。
納米材料應(yīng)用:
納米氧化物(主要產(chǎn)品)應(yīng)用范圍:橡膠、塑料、涂料、紡織、陶瓷等(油墨、化妝品、電池)主要用于產(chǎn)品的表面改性。
涂料通病和涉及的基本技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域:
涂料常見弊病 |
涉及的基本技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域 |
涂膜與底材脫離、剝落 早期起泡、銹蝕損壞、化學(xué)介質(zhì)滲漏 涂膜粉化、褪色、失光 易劃傷磨耗/易損壞 霉和菌滋生、沾污 |
附著力 擴(kuò)散/滲透/孔隙率控制 涂膜耐久性 涂膜硬度 清潔能力 |
納米材料改性涂料的潛在應(yīng)用領(lǐng)域:
(1)改進(jìn)涂膜物理機(jī)械性能 增加交聯(lián)密度,提高涂膜致密性,硬度和韌性大幅度提高,抗刮傷,抗擦傷性成倍地增強(qiáng)。
(2)改進(jìn)涂膜防腐蝕性能 由于防滲透性、屏蔽性能成倍地增加,空隙率大幅度降低,因而能極大地提高涂膜防腐性能。
(3)改進(jìn)涂膜電學(xué)性能 可以提高表面靜電耗散性,增加防靜電性能。根據(jù)需要復(fù)合,又可提高絕緣性能。
(4)改進(jìn)涂膜光學(xué)性能 光學(xué)透明度優(yōu)良,且能吸收UV,能提高涂料耐候性,可用以制備耐候性優(yōu)良的透明清漆?梢晕绽走_(dá)波,用作先進(jìn)飛機(jī)的隱身涂料。
(5)改進(jìn)涂膜表面性能 可以降低涂膜表面能,賦予超斥水性、防灰塵黏附,用于自清潔涂料、荷葉效應(yīng)涂料、自修復(fù)涂料。
(6)改進(jìn)涂膜阻燃性 提高涂膜耐熱性、膨脹性、熄火性能,延長(zhǎng)阻燃時(shí)間。
(7)滅菌清污性 防止細(xì)菌黏附,清除污染物,防菌滅蟲、誘導(dǎo)滅菌和除去殺菌劑,凈化環(huán)境的涂料。
改性涂料用的納米材料:
聚氨酯分散體用于水性涂料。
(1)納米二氧化硅
納米二氧化硅如通過合適的方法引入涂料體系,主要作用是改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度:提高涂膜硬度,增強(qiáng)涂膜抗磨耗、抗劃傷、抗沾污性,保光保色性提高并降低氣體滲透性。
(2)納米金紅石型二氧化鈦
①UV屏蔽作用 涂料用的金紅石二氧化鈦粒徑分布在300-400nm。(球磨加分散劑分散)粒徑降低到40-80nm,其表面積是顏料級(jí)金紅石二氧化鈦的5倍。因?yàn)榧{米二氧化鈦對(duì)400nm一下的UV具有較強(qiáng)的吸收能力,起較強(qiáng)的UV屏蔽劑的作用。若采用5%-10%的納米金紅石二氧化鈦,可以防止涂膜泛黃和木材老化,長(zhǎng)期使用不失效,且無毒。
②增加涂膜強(qiáng)度與耐久性 Altair 二氧化鈦納米粒子,由于它們的超細(xì)尺寸和較高的比表面積,能有阻滯涂膜開裂和提高涂膜韌性的作用,從而增加涂膜耐久性。
③防沾污、自清潔涂料 納米金紅石二氧化鈦復(fù)合涂料,可將空氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物(納米二氧化鈦和納米碳酸鈣)、納米金紅石涂料為基礎(chǔ)的光催化涂料,可以氧化黏附在表面的有機(jī)污染物,轉(zhuǎn)化為不黏附物質(zhì),利于雨水沖刷,使涂膜清潔。
④耐磨涂料 油脂工業(yè)和石油工業(yè)。涂料的抗磨損性與防腐性提高可降低維修成本。
親水疏油的納米粒子:納米氧化鋅、納米四氧化三鐵、納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鐵。
納米粒子分散過程:外加機(jī)械力(剪切、擠壓等),利用球磨、砂磨、平磨、輥軋、高速攪拌、超聲分散等將納米微粒團(tuán)聚體打開,分散成更小的粒子。
分散技術(shù):
物理分散:機(jī)械分散法、超聲波分散法和高能分散法
化學(xué)方法:偶聯(lián)劑法(硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸偶聯(lián)劑、鋯鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑和稀土偶聯(lián)劑)、酯化反應(yīng)、分散劑分散(親油基和親水基組成的表面活性劑)
納米二氧化硅水性漿料的制備:水50-70%、分散劑0-1%、潤(rùn)濕劑0-1%、納米二氧化硅0-30%、消泡劑0-1%、pH調(diào)節(jié)劑0-1%、防沉劑0-10%、水性樹脂0-10%加到容器中,同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌,原料加完之后,選用高速分散、砂磨、超聲波等進(jìn)行分散即得。pH=10-11時(shí)穩(wěn)定。
摻銻二氧化錫(ATO)透明隔熱。納米ATO具有良好的隔熱效果。納米材料在涂料體系中分散,最好是將其與顏料或者其他粉體填料預(yù)先混合,然后用合適的分散方法分散,納米粒子的分散一般是采用物理機(jī)械分散和化學(xué)表面改性相結(jié)合的方法。單一手段很難達(dá)到理想效果。硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理:偶聯(lián)劑的親水基團(tuán)能與無機(jī)納米粒子表面的羥基結(jié)合,其疏水基團(tuán)能與其中的聚合物結(jié)合。硅烷偶聯(lián)劑:KH550、KH560、KH570(針對(duì)ATO最好)。
建筑涂料用納米材料:
1、納米二氧化硅
2、納米二氧化鈦:與常規(guī)的材料相比,納米級(jí)二氧化鈦具有獨(dú)特的性能:比表面積大;‚磁性強(qiáng);ƒ光吸收性好,且吸收紫外線的能力強(qiáng);④表面活性大;⑤熱導(dǎo)性好;⑥分散性好,所制懸浮液穩(wěn)定。金紅石型納米二氧化鈦:具有透明性和紫外吸收能力(化妝品添加劑,防止紫外線對(duì)皮膚的傷害,保護(hù)皮膚;食品包裝薄膜、油墨、涂料、塑料填料,代替有機(jī)的紫外線吸收劑;涂料工業(yè),提高涂料的耐老化性能;其他行業(yè)中,可作填充料、催化劑載體、吸附劑、陶瓷工業(yè)的顏料等);銳鈦型納米二氧化鈦:感光材料(彩色照片)、水的光解、殺菌功能(室溫下,使硫化物或氨之類的氮化物分解,除臭殺菌)。納米二氧化鈦可用于:光催化涂料、金屬閃光面漆(將納米二氧化鈦金屬閃光顏料拼用在涂層中能產(chǎn)生隨角異變效應(yīng),汽車金屬閃光漆)、特殊安謐界面涂料(超雙親性界面物性材料、超雙疏性界面物性材料)
3、納米氧化鋅:橡膠添加劑、化妝品防曬劑(紫外線防護(hù)作用)、殺菌抑菌的化纖(殺菌抑菌、性能穩(wěn)定、無害、產(chǎn)品外觀色澤穩(wěn)定)、涂料、精細(xì)陶瓷、微波吸收、電子器件制造業(yè)
納米氧化鋅在建筑涂料的應(yīng)用:作用:耐水、耐堿、耐擦洗性能、顯著提高耐人工老化的能力;納米氧化鋅也是一種殺菌劑。
納米二氧化鈦主要用于防曬化妝品、功能化纖、塑料、油漆、油墨、涂料、電子陶瓷、催化劑及其載體制造領(lǐng)域。
納米氧化鋅(近球形)主要用于橡膠、塑料、涂料、電子陶瓷、化妝品、化纖、食品及日用品。
目是指一平方英寸上可以打多少個(gè)孔(眼,也就是目),就是多少個(gè)目。目數(shù)越多,每個(gè)孔的直徑就越小,因此經(jīng)常用目數(shù)來表示粉體的細(xì)度。
粉體細(xì)度粒徑單位換算對(duì)照表:
粒徑(m) 微米u(yù)m 納米nm 目數(shù)單位(目)
10-4m 100um 100000nm 180目
10-5m 10um 10000nm 1800目
10-6m 1um 1000nm 1.8萬目
10-7m 0.1um 100nm 18萬目
10-8m 0.01um 10nm 180萬目
10-9m 0.001um 1nm 1800萬目
10-9m以下 0.001um以下 1nm以下接近原子 大1800萬目以上
1米(m)=100厘米(cm);
1厘米(cm)=10-2m =10毫米(mm);
1毫米(mm)=10-3m =1000微米(um);
1微米(um)=10-6m=1000納米(nm);
1納米=10-9m。【病毒大小約100納米】
納米(nm)=[10的-7至10的-9次方米]之間=細(xì)度大小折合目數(shù)單位換算約18萬目~1800萬目。
微米(um)=[10的-6次方米以下]=細(xì)度大小折合目數(shù)單位換算約1.8萬目以下。微米之極限細(xì)度是18000目。
趨納米=微納米=[10的-6次方米]至[10的-7次方米]之間=18000目~180000目之間。