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纳米材料在涂料的应用论文.doc

纳米材料在涂料的应用论文

笨蛋丶硪不离开
2019-04-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《纳米材料在涂料的应用论文doc》,可适用于工程科技领域

纳米材料在涂料领域的应用材料张文兰摘要:纳米材料是任何至少有一个维度的尺寸小于nm,或者由小于nm的基本单元组成的材料。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。论文介绍了纳米材料的基本概念、特性和各种纳米材料在涂料领域的应用阐述了纳米材料在应用中所存在的技术问题,以及纳米技术在涂料领域的发展前景。关键词:纳米材料涂料应用前景纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成,其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面。纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在nm以下,随着晶格数量大幅度增加,材料的强度、韧性和超塑性都大为提高,对材料的电学、磁学、光学等性能产生重要的影响。纳米材料的特性:()表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为纳米时,微粒包含个原子,表面原子占粒子直径为纳米时,微粒包含有个原子,表面原子占。()小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电绝缘的二氧化硅颗粒在纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。()量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时,费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如,有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强,在千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透明。()宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应,它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。下面主要介绍几种纳米材料在涂料方面的应用。()纳米二氧化硅在涂料中的应用纳米SiO是无定型白色粉末(指其团聚体),表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基,其分子状态呈三维链状结构。一般来讲,纳米粒子表面相互聚集的氢键之间的作用力不强,易以剪切力加以分开。然而,这些氢键会在外部剪切力消除后迅速复原,使其结构迅速重组。这种依赖时间与外力作用而回复原状的剪切力弱化反应,称为“触变性”。在车辆和船舶涂料中,添加纳米二氧化硅是提高涂层光洁度和抗老化性能的关键环节,涂层干燥时,纳米二氧化硅能很快形成网络结构,使其耐老化性能、光洁度及强度成倍提高。纳米微粒具有大颗粒所不具备的特殊光学性能,普遍存在“蓝移”现象。它添加在涂料中,能对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和热老化的目的,同时增加涂料的隔热性。徐国财等人通过纳米微粒填充法,将纳米二氧化硅掺杂到紫外光固化涂料中。实验表明,纳米二氧化硅减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐照的强度,从而降低了光固化涂料的固化速度,但可明显提高紫外光固化涂料的硬度和附着力。()纳米TiO在涂料中的应用纳米TiO有抗菌杀毒作用,用于涂料是涂料发展中的一个重大成就。纳米二氧化钛具有高的光催化性,在紫外光的照射下能分解出自由移动的带负电的电子e和带正电的空穴h形成电子空穴对,该电子空穴对能与空气中的氧和HO发生作用,通过一系列化学反应形成原子氧(O)氢氧自由基(OH),这种原子氧和氢氧自由基具有很高的化学活性,能与细菌中的有机物反应生成二氧化碳和水,从而达到杀灭细菌的作用。()纳米碳酸钙在涂料中的应用碳酸钙作为一种优良的填充剂和白色颜料,具有价格便宜、资源丰富、色泽好、品位高的特点,广泛应用于纸张、塑料填料和涂布颜料。而纳米碳酸钙自问世以来,由于其具有的优良特性,赋予了产品某些特殊性能,如补强性、透明性、触变性和流平性等。是一种新型高档功能性填充材料,在橡胶、塑料、油墨、涂料、造纸等诸多工业领域中具有广阔的应用前景。在涂料中的应用研究表明,纳米碳酸钙填充涂料,其柔韧性、硬度、流平性及光泽均有较大幅度提高。利用其存在的“蓝移”现象,将其添加到胶乳中,也能对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和防热老化的目的,增加了涂料的隔热性。()纳米ZnO在涂料中的应用纳米ZnO等由于质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点而成为吸波涂料研究的热点之一。在阳光的照射下纳米ZnO在水和空气中具有极强的化学活性,能与多种有机物发生氧化反应(包括细菌中的有机物),从而把大多数细菌和病毒杀死。ZnO也具有良好的紫外线屏蔽作用,粒径nm的ZnO对波长nm的紫外线有良好的吸收和散射作用,因此可以作为涂料的抗老化添加剂。日本已经开发出用树脂包覆的片状ZnO紫外线屏蔽剂。在涂料中添加纳米ZnO可改善它的抗氧化性能,使其具有抗菌性能。()纳米氧化铁在涂料中的应用纳米氧化铁作为颜料无毒无味,具有很好的耐温、耐侯、耐酸、耐碱以及高彩度、高着色力、高透明度和强烈吸收紫外光的优良性能,可广泛用于高档汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料,是较好的环保涂料。紫外线分解木材中的木质素而破坏细胞结构导致木材老化,纳米氧化铁颜料分散于涂层中,由于颗粒直径小不会散射光线、涂层成透明状态且吸收紫外线辐射,起到保护木材的作用。左美祥等研究发现:在树脂中掺入纳米级的TiO(白色)、CrO(绿色)、FeO(褐色)、ZnO等具有半导体性质的粉体,会产生良好的静电屏蔽性能。日本松下电器公司研究所据此成功开发了适用于电器外壳的树脂基纳米氧化物复合的静电屏蔽涂料。与传统的树脂基碳黑复合的涂料相比,树脂基纳米氧化物复合涂料具有更为优异的静电屏蔽性能,而且后者在颜色选择方面也更为灵活。用纳米级FeO与树脂复合制成了磁性涂料,目前这方面的制备工艺已有所突破而进入产业化阶段。纳米技术在涂料领域的应用展望今后纳米涂料的发展主要将体现在以下几个方面:()新的纳米原材料的开发和商品化。即根据不同材料的物理化学性能,开发研制出新纳米改性材料,使之具有更多更新的功能。()研究纳米材料在涂料中的分散和稳定性。即探索纳米材料颗粒与涂料间的相互作用和混合机理,并根据纳米粉体在涂料中分散成纳米级和保持分散稳定性的原理,开发新的表面改性剂和稳定剂,以提高纳米材料在涂料中的改性效果。()加强纳米材料表征方法和测试技术的研究。即为了能更好地利用纳米材料的特殊性能,必须研究新的测试手段对纳米材料进行研究,并将传统纳米材料的测试方法进一步完善和标准化。降低成本,并逐渐实现纳米技术的工业化、商品化,从而改变我国高档、高性能涂料大量是将来的研究重点。综上所述,纳米材料在涂料中的应用具有广阔的前景,目前的研究尚处于起步阶段,大部分研究特别在我国还停留在实验室阶段,还有很多技术的关键问题需要解决。国内外的发展趋势是加快研究开发环境适应型涂料,充分发挥纳米材料的耐候性、装饰性、抗污染性、抗菌性、抗电磁波干扰及其它特殊功能,同时,纳米材料在涂料中的应用不同于一般材料在涂料中的应用情况,因此,它属于一项高新技术,需要纳米材料的研发人员、涂料工作者等的共同努力,使纳米涂料尽快投入实际应用。纳米材料在涂料行业的应用和发展,促使涂料更新换代,为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。朱静,纳米材料与器件。柯昌美,汪厚植纳米复合涂料的制备J涂料工业,。杜振霞改性纳米碳酸钙表面性质的研究J现代化工,。左美祥,黄志杰,张玉敏纳米在涂料中的分散及改性作用J应用基础,。卞明哲纳米材料在建筑涂料中的应用J江苏建材,。

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