纳米技术是20世纪80年代逐渐发展起来的一门前沿、交叉性的新学科，纳米技术问世以来，其独特的思路在科学技术界引起了巨大的反响，受到了社会各界的广泛关注，美国IBM公司首席科学家Amotrongs说：“正如70 年代微电子技术引发了信息革命一样，纳米技术也将成为下一个世纪信息时代的核心。”纳米技术的迅速发展对21世纪科学技术的发展具有重要作用，它是继互联网、基因之后的又一大热点。在当今社会，随着人们生活水平的日益提高，涂料的需求量正在以3%的速度向前发展，功能单一的传统材料已经无法满足社会发展的需要。因此，把纳米技术应用于涂料研制中可以获得具有耐老化、耐腐蚀、抗辐射等多种特殊性能的新型涂料。纳米技术的诞生为涂料行业的发展提供了新的机遇。
纳米技术的概念
纳米是长度的单位，1纳米等于1亿分之一米[1]，纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的粒度一般在100nm范围内，是处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统[2]。纳米技术是指在纳米尺度1nm到100nm之间上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术，它研究的方向主要有两个方面的内容：一是系统的研究纳米材料的性能，微观结构以及谱学的特性，通过与传统材料的比较，找出纳米技术的特殊规律，从而发展一套比较完善的纳米技术材料科学体系。二是开发并开拓更为广阔的新型纳米技术材料的应用领域。
纳米技术对涂料性能的改善
（1）光学性能的改善。纳米粒子的粒径是非常小，它与光波波长、传电子的德布罗意波长相当，有时甚至比它们还要小。当有部分纳米粒子分散到涂料中，达到纳米级分散时，此时的涂料是透明的并且可以吸收紫外光，但不反射可见光，而涂料吸收带则也会偏移到波长为200nm左右的紫外区域，由于到达地球的紫外线的波长也恰好落在了这个区域范围内，因此，可以大大增强涂料的保光性、保色性和抗老化性[3]，其中纳米级的SiO2、TiO2和 ZnO就是涂料中很好的抗老化剂。若在涂料中添加了纳米级的硅或纳米级的锗，涂料会表现出明显的可见光发光现象，并且随着纳米粒子粒径的减少其发光强度增强，发光光谱也会呈现蓝移。
（2）力学性能的改善。纳米粒子具有较大的比表面积，而且随着纳米粒子的粒径越小，其比表面积越大，表面原子的比例也就越高。由于纳米粒子的比表面积大，所以具有较高的表面能，与有机树脂基之间的界面结合力也就更强，从而提高了涂层的强度、硬度、耐磨性等。由于表面原子缺少邻近的配位原子以及具有较高的表面能量，使得表面原子具有很大的化学活性，因而有利于纳米粒子的吸附、催化、烧结等；同时也使纳米粒子表现出较强的表面效应。由于大颗粒与成膜物之间具有空隙填密性，可以减少毛细作用，从而提高了涂层的硬度、强度、耐磨性等。
（3）施工性能的改善。由于纳米粒子具有比表面积大、表面活性高的特性。因此，纳米粒子可以与涂料的一些链段产生相互作用，从而可以改善涂料的流变性，进而可防止涂料的沉淀、流挂；还可以提高涂料的热稳定性[4]。除此之外，由于纳米粒子所具有的这些特性，增加了它与反应物之间的反应接触面积和光催化降解能力、提高了催化效率，可以制得具有净化大气和抗菌的特性的纳米涂料。
最新评论