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关于纳米涂料的研究开发与产业化
2006年8月21日 9:10  来源:《新材料产业》  作者:武利民  

一、前言

    涂料按用途可分为建筑涂料、汽车涂料、船舶涂料、罐头涂料、飞机涂料、家电涂料、木器涂料、桥梁涂料、塑料涂料、纸张涂料等,按功能则可分为装饰涂料、防腐防锈涂料、耐高温涂料、防霉抗菌涂料、隔热涂料、导电涂料、绝缘涂料、隐身/伪装涂料、热敏涂料、静电屏蔽涂料、防辐射涂料、防火涂料、隔音涂料等,可以说是品种繁多,性能各异,用途十分广泛。鉴于涂料质量的好坏直接影响到汽车、建材、仪器仪表、电子产品、船舶、飞机等产品的档次和市场竞争力,以及环境保护的压力,各国都在投巨资进行环保型涂料和功能性涂料的研究开发。以美国为例,美国2000年涂料年产量约为670万吨,其中环保型涂料(水性、高固体分、粉末、光固化)已从1990年51%上升到现在的85%左右,传统的溶剂性涂料则由49%下降至现在的15%左右。功能性涂料则占涂料总量的一大半。国内涂料年产量则约为200万吨,且传统的溶剂性涂料仍占58.5%以上,环保型涂料则仅占41.5%,并且其中大多数为建筑涂料,功能性涂料所占比例极少。据国外权威机构预测世界涂料市场如下表所示(亿美元)。 

 

 
  进入新世纪以来,纳米技术作为三大主要研究方向(生物、信息、纳米)之一,受到了人们的广泛关注与重视,纳米粒子由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子效应等特殊性质,将其用于涂料中后,可使涂层的光学性能、磁性能、电性能、力学性能得到大大提高或显示新的功能,可以大大提高汽车、建材、仪器仪表、船舶、飞机等产品的档次和市场竞争力,因而也引起了高分子材料和涂料工作者的浓厚兴趣,有关纳米涂料的研究报道、专利申请越来越多,纳米涂料产品在国内外市场上都有问世。本文就目前国内外纳米涂料的研究开发与产业化现状作一个阐述,并对我国纳米涂料的研究开发与产业化前景谈谈自己的一些看法,供我国决策部门、科技工作者和产业界参考。

二、纳米涂料的定义和基本概念

  纳米涂料一般都是由纳米材料与有机涂料复合而成的,因此,更科学地讲应称作纳米复合涂料 (Nanocomposite coating)。普遍认为,必须满足两个条件才能称为纳米涂料:一是至少含一相尺寸在 1-100nm之间,二是由于纳米相的存在而使涂料性能得到显著提高或有新功能,二者缺一不可。广义地讲,纳米涂层材料还包括另外两种:金属纳米涂层材料和无机纳米涂层材料。金属纳米涂层材料主要是指材料中含有纳米晶相,无机纳米涂层材料则由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。我们经常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料。之所以叫纳米涂料,正如纳米塑料、纳米陶瓷等一样,只是一个习惯叫法而已,严格的说,也应称为纳米复合塑料、纳米复合陶瓷。玻璃钢,既不是玻璃也不是钢,而是玻纤增强不饱和聚酯,但国内就叫玻璃钢。
  有关纳米涂料酌定义和叫法需要进一步指出的是:①并不是用了纳米材料的涂料都是纳米涂料;②并不是性能很好就是纳米涂料;③纳米复合涂料的叫法更科学,但作为习惯,叫纳米涂料也未尝不可。例如,我们称丙烯酸乳胶漆,大多数情况下我们给客户介绍它也是环保涂料;水性木器漆,我们给客户介绍它也是环保涂料。因此,某种涂料,如建筑涂料,如果它确实满足了纳米涂料的两个条件,我们也可以同时称它为纳米涂料,只是不要刻意去炒作就行:④在国外,许多涂料产品均使用了纳米技术,但出于技术保密,并没有直接称作纳米涂料。

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