納米級氧化鈦 0.5-3% 增強抗紫外、光催化觸媒、抗菌材料、空氣清潔
納米級氧化硅 0.5-2% 增稠、提高懸浮性、抗腐蝕性
納米級氧化鋅 0.5-3% 增強涂料強度和致密性、粘合性、光潔度
納米抗菌材料 0.5-2% 抗菌、防霉
納米級氧化鋁 0.5-3% 增強耐磨、耐水性能
納米級氧化鎂 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,并加入適當的分散劑,邊加料邊攪拌,待全部材料加完后,高速乳化或分散半小時,再與涂料體系相混,中速攪拌一段時間即可?蛻粢嗫砂醋约旱姆稚⒐に囘M行。
納米材料應用:
納米氧化物(主要產品)應用范圍:橡膠、塑料、涂料、紡織、陶瓷等(油墨、化妝品、電池)主要用于產品的表面改性。
涂料通病和涉及的基本技術科學領域:
涂料常見弊病 |
涉及的基本技術科學領域 |
涂膜與底材脫離、剝落 早期起泡、銹蝕損壞、化學介質滲漏 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用領域:
(1)改進涂膜物理機械性能 增加交聯密度,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。
(2)改進涂膜防腐蝕性能 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)改進涂膜電學性能 可以提高表面靜電耗散性,增加防靜電性能。根據需要復合,又可提高絕緣性能。
(4)改進涂膜光學性能 光學透明度優良,且能吸收UV,能提高涂料耐候性,可用以制備耐候性優良的透明清漆?梢晕绽走_波,用作先進飛機的隱身涂料。
(5)改進涂膜表面性能 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、荷葉效應涂料、自修復涂料。
(6)改進涂膜阻燃性 提高涂膜耐熱性、膨脹性、熄火性能,延長阻燃時間。
(7)滅菌清污性 防止細菌黏附,清除污染物,防菌滅蟲、誘導滅菌和除去殺菌劑,凈化環境的涂料。
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,主要作用是改進機械強度:提高涂膜硬度,增強涂膜抗磨耗、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,其表面積是顏料級金紅石二氧化鈦的5倍。因為納米二氧化鈦對400nm一下的UV具有較強的吸收能力,起較強的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,長期使用不失效,且無毒。
②增加涂膜強度與耐久性 Altair 二氧化鈦納米粒子,由于它們的超細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合涂料,可將空氣中的有害物質轉化為無害物(納米二氧化鈦和納米碳酸鈣)、納米金紅石涂料為基礎的光催化涂料,可以氧化黏附在表面的有機污染物,轉化為不黏附物質,利于雨水沖刷,使涂膜清潔。
④耐磨涂料 油脂工業和石油工業。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聚體打開,分散成更小的粒子。
分散技術:
物理分散:機械分散法、超聲波分散法和高能分散法
化學方法:偶聯劑法(硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸偶聯劑、鋯鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑和稀土偶聯劑)、酯化反應、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%、潤濕劑0-1%、納米二氧化硅0-30%、消泡劑0-1%、pH調節劑0-1%、防沉劑0-10%、水性樹脂0-10%加到容器中,同時進行機械攪拌,原料加完之后,選用高速分散、砂磨、超聲波等進行分散即得。pH=10-11時穩定。
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械分散和化學表面改性相結合的方法。單一手段很難達到理想效果。硅烷偶聯劑的偶聯機理:偶聯劑的親水基團能與無機納米粒子表面的羥基結合,其疏水基團能與其中的聚合物結合。硅烷偶聯劑:KH550、KH560、KH570(針對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:與常規的材料相比,納米級二氧化鈦具有獨特的性能:比表面積大;‚磁性強;ƒ光吸收性好,且吸收紫外線的能力強;④表面活性大;⑤熱導性好;⑥分散性好,所制懸浮液穩定。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,防止紫外線對皮膚的傷害,保護皮膚;食品包裝薄膜、油墨、涂料、塑料填料,代替有機的紫外線吸收劑;涂料工業,提高涂料的耐老化性能;其他行業中,可作填充料、催化劑載體、吸附劑、陶瓷工業的顏料等);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生隨角異變效應,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(紫外線防護作用)、殺菌抑菌的化纖(殺菌抑菌、性能穩定、無害、產品外觀色澤穩定)、涂料、精細陶瓷、微波吸收、電子器件制造業
納米氧化鋅在建筑涂料的應用: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孔(眼,也就是目),就是多少個目。目數越多,每個孔的直徑就越小,因此經常用目數來表示粉體的細度。
粉體細度粒徑單位換算對照表:
粒徑(m) 微米um 納米nm 目數單位(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=細度大小折合目數單位換算約18萬目~1800萬目。
微米(um)=[10的-6次方米以下]=細度大小折合目數單位換算約1.8萬目以下。微米之極限細度是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。