納米材料在水性涂料中的應用

董春霞

摘 要：本文針對世界各國的納米組成的結構形式運用在水性涂料中所使用的分散技術進行簡要的分析，與此同時簡要分析了部分納米材料在水性涂料中的應用價值以及應用形式。

關鍵詞：納米材料；水性涂料；應用價值

中圖分類號：TQ047 文獻標識碼：A

納米材料（nanomaterials）的主要特點是：其一，表面的效應；其二，尺寸小的效應；其三，量子尺寸的效應。以上所述的三點特質適當的加入到涂料中，既可以提高涂料的抗老化以及抗紫外線的作用，又能達到抗沖擊以及抗腐蝕等的作用。在此基礎上，可以取得一些新的成效，一些新的特殊功能，例如可以防止靜電以及阻止易燃。因此受到了人們的廣泛關注與喜愛。

一、納米材料與水性涂料的基本概念

納米材料也被稱為納米級結構材料，是三維空間中的其中一維在相關標準的范圍內的精細顆粒材料的總稱。與此同時也處在微觀顆粒和宏觀顆粒物體的邊緣交界處。由于納米材料具有其本身的特色，所以納米材料具備一定的化學以及物理特征，例如微觀量子隧道的效應。水性涂料（Water-based paint）是被用作水的溶劑以及把水作為分散介質的一種新型的涂料，具體包括的內容有以下三種：其一，水溶性的涂料；其二，水的稀釋性的涂料；其三，水的分散性涂料。用以上所介紹的三種涂料可以不污染環境并且比較安全無公害，是人們普遍所接受的一種涂料方式。

二、對于納米材料的基本運用

在水性涂料（Water-based paint）的運用中常常使用的是納米材料，而納米材料的主要成分有以下幾種：其一，納米氧化鐵；其二，納米碳酸鈣；其三，納米氧化鈦；其四，納米氧化硅。納米材料的狀態結構有粉體的還有水分散體的。對于納米材料中的粉體的開發與研制過程中，人類首先使用的是把納米材料中的粉體作為一種水性涂料的添加劑，然后再使用機械的手法研究出新型的分散技術。曾有學者利用導靜電的納米顆粒物，把水作為一種涂料的分散介質，再使用不同的方式方法來進行分析以及研磨，從而制定出了納米級的水分散的涂料。另外還有相關專家利用了納米材料中的粉體作為一種水性涂料的添加劑，再使用相關的體質顏料以及去離子水開發研制出了一種可以自潔的功能水系統（綜合性的納米材料）。在我國，對于納米材料的供應商有以下幾家公司：其一，山東正元納米材料工程有限公司；其二，東莞市東格納米科技有限公司；其三，江蘇常泰納米材料有限公司；其四， 浙江舟山明日納米材料有限公司。國外的對于納米材料的供應商有以下幾家公司：其一，德國葛谷薩有限責任公司，其二，美國杜萊米有限責任公司。

三、納米材料在水性涂料中的主要應用形式

納米材料應用于水性涂料中，其主要的形式被分為以下兩種：其一，共混法；其二，原位聚合法。共混法的具體表現是將適當組合好的涂料的樹脂以及納米顆粒物進行混合從而形成的水性納米涂料；原位聚合法是把納米材料中的顆粒子以及水性涂料中的樹脂進行單體的混合，在一定的時間以及程度內形成的原位單體聚合，從而形成的水性納米涂料。交通大學的某位學者對納米材料其中的納米氧化硅的拉伸強度進行了在共混法以及原位聚合法的具體研究，納米氧化硅的斷裂概率以及拉伸強度等方面研究發現原位聚合法不如共混法。因此，在得知相關結論的基礎上，復旦大學的某位研究專家對共混法進行了一定程度上的改進，對于共混法中的過程以及步驟分成兩組，其中一組的納米材料并沒有混合添加相關的分散劑，實驗結果表明，沒有混合添加分散劑的這一組比沒有混合添加了分散劑的納米組實驗效果更佳，能夠有效的改善分散性（納米材料中的），從而進一步的提高了水性涂料的相關用途以及作用。

四、水性納米復合涂料的相關應用價值

1 抗衰老的價值

由于受到太陽光的影響，特別注意的是太陽光照中的紫外線的影響，會導致水性涂料中的顏色逐漸脫落，性能逐漸老化。針對這一困境，水性涂料中常采用的解決方法是添加一些有機紫外線的吸收劑來提高抗衰老的性能，但是由于有機紫外線的吸收劑本身也存在被紫外線損害以及對紫外線的吸收比較局限等缺點，所以并不是做有效的抗衰老的方式方法之一。對于以下無機的納米材料的吸收劑能夠避免有機紫外線的吸收劑的缺點，據相關資料顯示加入0.6%～1.9%納米氧化鈦進行人工的實驗表明，可以有效提高涂料的表面膜層的抗衰老力度；另外，相關研究者研究的實驗結果表明，添加0.9%～2.8%的納米氧化硅可以有效提高水性涂料的抗衰老的時間，由原來的600小時提高到現階段的3000小時。

2 抗沾污的價值

水性涂料的沾污力度很容易受溫度（玻璃化）以及助劑、顏料的體積濃度所影響。因此，對于合理的改善水的性能以及涂料的架構分支才能有效的提高水性涂料的抗沾污能力。對于添加的一些納米的材料，例如納米氧化硅、納米氧化鈦等都可以有效的提高水性涂料的抗水能力以及強度，在此基礎上提高了水性涂料抗沾污的價值與性能。有相關研究者曾針對此問題在加入相關的納米材料Ski3之后，可以有效的提高外墻水性涂料的沾污性能，其水性涂料的表面膜層在硬度方面以及沾污性方面比之前沒有添加相關納米材料添加劑時要上升5倍左右。

3 抗菌的價值

納米材料中的相關抗菌的原理首先是借助于太陽光以及其他光源所催化出來的相關反應活性的物質，從而讓菌體的有機物質分解產生抗菌的價值與作用。在太陽光尤其是紫外線的光照下，納米材料中的相關納米組織結構分子能夠分解出正電以及負電因子，從而形成一對完美的電子對。以上所述的電子對可以快速吸收氧分子，從而殺死細菌。根據相關實驗結果表明，添加了相關納米材料可以有效殺死大腸桿菌以及金黃色葡萄球菌，而且納米材料的強大作用可以保持許久，并且與此同時不受太陽光以及其他光源設施的限制。

結語

綜上所述，在水性材料中添加相關的納米材料有很大的應用價值，但是需要仔細注意在混合添加材料的過程中合理匹配。

參考文獻

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