纳米材料是处在原子簇和宏观物体交界过渡区的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子,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[1]。

    20世纪80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国都给予了极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,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[2]。

    近年来,其在化工领域得到了一定的应用,其中包括在涂料工业中的应用。据统计,在发达的工业国家内,涂料产值约占化学工业年产值的10%。这不仅是因为涂料工业投资小、见效快、经济效益高,更重要的是涂料在发展现代工业方面起着非常重要的辅助作用。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[3]。因此,纳米材料的开发为涂料工业的发展,为提高涂料性能和赋予其特殊功能开辟了一条新途径。

    1　纳米二氧化硅在涂料中的应用纳米ＳｉＯ2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[4]。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”[5]。触变性是纳米二氧化硅改善传统涂料各项性能的主要因素[6]。在建筑内外墙涂料中,添加纳米二氧化硅,可以明显改善涂料的开罐效果,涂料不分层,具有触变性,防流挂,施工性能良好,尤其是抗沾污性大大提高,具有优良的自清洁性能和附着力[7],有报道称[8]耐擦洗性达10000次以上。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[9]。经分光光度仪测试表明,纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收、红外反射特性,对波长400ｎｍ以内的紫外光吸收率达70%以上,对波长400ｎｍ以内的红外光反射率也达70%以上。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[10]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。

    2　纳米二氧化钛在涂料中的应用纳米二氧化钛是20世纪80年代末发展起来的主要纳米材料之一。纳米二氧化钛的光学效应随粒径而变,尤其是纳米金红石型二氧化钛具有随角度变色效应,在汽车面漆中,是最重要和最具有发展前途的效应颜料。将纳米二氧化钛添加在轿车用金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果[11]。纳米二氧化钛除提高轿车漆装饰效果外,由于其具有吸收紫外线的效应,可明显提高轿车漆的耐候性。在建筑外墙涂料中,添加适量纳米二氧化钛,也可以将乳胶漆的耐候性提高到一个新的等级。随着现代工业的迅猛发展,环境污染问题日益严重,特别是氮化物及硫化物对大气的污染,已成为亟待解决的环保问题。近年来,许多研究表明,光催化技术在环境污染物治理方面有着良好的应用前景。邱星林等人[12]用纳米二氧化钛配制成光催化净化大气环保涂料,结果表明,利用纳米二氧化钛光催化氧化技术制成的环境净化涂料对空气中ＮＯｘ净化效果良好,在太阳光下,降解率高达97%。同时还可降解大气中的其他污染物,如卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等。