纳米材料在涂料、精细化工生产中的应用

(内蒙古自治区产品质量检验所，内蒙古 呼和浩特 010030)
摘 要：阐述了纳米材料在涂料方面，以及精细化工方面 的应用，并指出：纳米材料的应用，将给物理、化学、生物、医学等领域的研究带来新机遇 。
关键词：纳米涂料；精细化工；涂料
中图分类号：TQ63  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2008)19—0116—01

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的 浓厚兴趣。上世纪80年代初期纳米材料这一概念形成以后，使人们意识到它的发展可能给物 理、化学 材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。 近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。
1 在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生 命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使 得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合 体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能 涂层。结构涂层是指提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从 而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐 蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体 特性的点学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步 提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可 起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节 约能源的目的。在建材产品中如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射 和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂 料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物 粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物 纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂 料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车 的装饰喷涂业中，将纳米TiO₂添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而 神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO₂是一种抗紫外线辐射材料。 在涂料中加入纳米SiO₂，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具 有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与 应用。
2 在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面 面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特魅力。在橡胶、在塑 料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO₂，可以 提高橡胶的抗紫外线辐射和红外线反射能力。纳米AI₂0₃和SiO₂加入到普通橡胶中， 可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性的强度和韧性，而且致密性和放水性也相应提 高。国外已将纳米SiO₂，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大 为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中 加入经过表面修饰处理的SiO₂，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入 AI₂O₃，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐 钛矿型TiO₂具有良好的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可 使化妆品的性能得到提高。超细TiO₂的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最 近又开发了用于食品包装的TiO₂及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO₂，能够强烈吸 收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化将解工业废水中有机污染物， 具有除净度高，无二次适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科 学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能 独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤， 从而消除污染。
3 结束语

纳米科学是一门将基础和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学 和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位在 “21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学 、 电磁、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深 远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护 等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种 新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展 纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳 米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发 挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在涂料和精细化工生产等 诸多领域会得到日益广泛的应用。

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