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三期内必出平特一肖
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納米復合外墻乳膠漆的研制,在傳統外墻乳膠漆的基礎上,加入納米TiO2 和SiO2 等粒子,并采取表面改性和超聲波分散的方法,使納米粒子在涂料體系中得到有效分散,從而提高涂料的綜合性能
2019年07月23日    閱讀量:676    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1  前 言

為了滿足建筑涂料在裝飾、環保、節能、施工等方面的更高要求,近年來,國內外建筑涂料向水性化、高固體分化方向發展;向高裝飾性、高耐候性、高耐沾污性方向發展;向省能源、省資源、無污染方向發展;向多品種、功能復合化、高效率、高性能方向發展。


納米技術與建筑涂料進行有機結合,對建筑涂料向高質量、高檔次、環保型、多功能化等方向發展將會起著極大的推動作用;對提高建筑涂料在國內外市場上的競爭力,特別是與國外知名品牌的競爭性將起到積極作用。


隨著國家和各級地方政府部門對玻璃幕墻、墻面磚等建筑材料的限制使用,以及對環保型建筑涂料的大力推廣應用,高性能、高質量的納米復合建筑內外墻涂料將具有廣闊的市場前景中國建材網cnprofit.com


2  實驗部分

211  原材料

納米級SiO2 、納米級TiO2 ;粒子表面改性劑ZH -10 ,自制; 純丙乳液,羅門- 哈斯公司產品; 鈦白粉(R - 706) ,美國杜邦公司產品;纖維素( ER - 30M) ,美國聯碳公司產品;Rheovis CR2 ,英國聯合膠體公司產品。


212  性能測試

耐候性(人工加速老化) 試驗: 按GB/ T 1865 —1997《色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射暴露》標準在日本WEL - 6XS - HC 型氙燈氣候試驗機上進行。黑板溫度: (65 ±2) ℃;610 kW水冷式氙燈光源,連續光照;相對濕度60 %~80 %;降雨周期:18 min/120 min。

貯存穩定性:按GB/ T 66713 —86《涂料貯存穩定性試驗方法》進行。

耐洗刷性:按GB/ T 9266 —88《涂層耐洗刷性的測定》進行。

耐凍融性:按GB/ T 9268 —88《乳膠漆耐凍融性的測定》進行。

耐水性和耐堿性:分別按GB/ T 1733 —93《漆膜耐水性測定法》和GB/ T 9265 —88《涂層耐堿性的測定》進行。


213  配 方

不同組成外墻乳膠漆的配方見表1。

納米復合外墻乳膠漆的研制,在傳統外墻乳膠漆的基礎上,加入納米TiO2 和SiO2 等粒子,并采取表面改性和超聲波分散的方法,使納米粒子在涂料體系中得到有效分散,從而提高涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com


214  生產工藝

外墻乳膠漆組成比較復雜, 這給配方設計帶來了一定的難度。有關基料乳液、顏填料及其體積濃度(PVC) 、增稠劑、成膜助劑、潤濕劑、分散劑以及其他助劑等對涂料性能的影響, 以前的文獻中已有報道。本研究重點放在納米粒子的分散狀態、納米粒子的用量以及納米粒子表面改性劑等對涂料性能的影響上。


215  涂料性能比較

不同組成外墻乳膠漆性能比較見表2。


納米復合外墻乳膠漆的研制,在傳統外墻乳膠漆的基礎上,加入納米TiO2 和SiO2 等粒子,并采取表面改性和超聲波分散的方法,使納米粒子在涂料體系中得到有效分散,從而提高涂料的綜合性能 中國建材網,cnprofit.com

3  結果與討論

311  納米粒子分散性的影響

納米粒子表面極性大,表面能高,粒徑小,極易發生團聚而成為微米級粒子,因而使涂料性能達不到理想的要求。為了提高納米粒子在涂料體系中的分散性,增加納米粒子與其他組分的界面結合力,需要對納米粒子的表面進行改性,主要是降低粒子的表面能,提高粒子與有機相的親和力,減弱粒子的表面極性等。


我們針對TiO2 和SiO2 的表面特性,研制開發了硅酮類粒子表面改性劑ZH - 10 ,結合超聲波預分散手段,使TiO2 和SiO2 納米粒子在涂料體系中達到70 %~80 %納米級分散狀態。從表1 和表2 中的配方A - 0 和A - 1 與A - 4 的比較可看出,納米粒子表面改性劑使涂料性能,特別是耐候性、耐水性、耐洗刷性及耐沾污性等明顯提高。


312  納米粒子用量的影響

雖然納米粒子表面通過表面改性劑的處理,并結合超聲波預分散手段進行分散,但由于涂料體系的組分多而復雜,且涂料的粘度較大,因此,納米粒子在涂料體系中的分散量是有限的。實驗結果表明,對于TiO2 和SiO2 納米粒子,涂料性能隨著納米粒子用量的增加而提高,但當納米粒子的用量達到一定值時,涂料的性能基本不變;而當納米粒子的用量進一步增加時,涂料的性能反而下降。


這一結果表明,納米粒子的用量小于某一值時,在表面改性劑等作用下,納米粒子在涂料體系中能得到有效分散;當納米粒子的用量進一步增加時,由于體系粘度大,納米粒子表面能高,納米粒子發生團聚而成為微米級粒子,從而使體系中的納米相的比例降低甚至消失,因而涂料性能也發生相應的變化。根據涂料的性能與成本,應合理控制納米粒子的用量。


313  納米粒子間的協同效應的影響

納米SiO2 粒子具有大顆粒所不具備的特殊光學性能,存在“藍移”現象,即光吸收帶向短波方向移動。經分光光度儀測試表明,納米SiO2 粒子具有極強的紫外光吸收,紅外反射的特性,其中對紫外光長波UVA ( 320 ~ 400 nm) 反射率達85 % , 對中波UVB(280~320 nm) 的反射率達80 % , 對短波UVC(200~280 nm) 的反射率仍達70 %~80 % ,所以,將納米SiO2 粒子用于建筑外墻涂料體系中,可提高涂料的耐候性。


此外,納米SiO2 粒子具有三維硅石結構,龐大的比表面積,表面嚴重的配位不足,表現出極強的活性。所以,納米SiO2 粒子對涂料中的色素粒子的吸附力很強,能緊密地包覆在色素粒子的表面,產生屏蔽效應,大大地降低了因紫外光的照射而產生的色素衰減和涂料的黃變等現象。


普通TiO2 具有一定的吸收紫外線的能力,而納米TiO2 由于粒徑更小,活性更高,吸收紫外線的能力更強。此外,根據Rayleigh 光散射理論,納米TiO2 可以透過可見光及散射波更短(200~400 nm) 的紫外線,因此,納米TiO2 既能吸收又能散射紫外線,其屏蔽紫外線的能力很強。


由表2 可見,TiO2 和SiO2 兩種納米粒子同時加入涂料體系中,對涂料的性能(如耐候性、耐水性、耐堿性及遮蓋力等) 產生協同效應。但是,TiO2 和SiO2 兩種納米粒子用量配比不當或用量超出一定范圍,對涂料的性能不能產生協同效應,相反還會降低涂料的性能。


4  結 語

我們研制的納米復合外墻乳膠漆,由廣東高科力新材料有限公司投入生產并投放市場,分別在三峽水利工程中的發電廠房、宜昌葛洲壩水利工程、南昌八一大橋、廣州市迎九運“穿衣戴帽”及體育場館工程、廣州市市立交橋涂裝工程等一大批重點工程中應用,特別是在2001 年宜昌三峽夷陵長江大橋和2002 年古城荊州長江大橋的涂裝工程的招標中,該涂料以高質量分別中標,使企業獲得了可觀的經濟收益。


納米技術將納米材料與傳統涂料產業結合,提高涂料的性能/ 價格比和市場競爭力,這一工作在我國還剛剛開始,無論在理論方面、納米粒子與涂料體系的作用機理方面,還是在涂料性能的提高和完善等方面還有大量的工作需要不斷進行深入、系統地研究,以推動納米技術和納米材料在涂料中的廣泛應用。


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