纳米技术在内外墙涂料中的应用？
内外墙涂料已经成为内外墙装饰的主流。随着人们生活水平的提高，对内外墙涂料提出了更高的要求，越来越需要开发一种装饰性和功能性兼备的内外墙涂料。随着科学技术的飞速发展，纳米材料和纳米技术异军突起，成为新材料领域最具活力的研究对象，对未来经济社会发展产生重要影响。同时，随着研究的深入，纳米技术已经渗透到许多领域。纳米技术的应用为改造传统产业和注入高科技含量提供了新的机遇。纳米技术在涂料中的应用是两者的完美结合。纳米技术为人们开发新型涂料开辟了新的途径。
纳米技术是研究尺寸在0.1 ~ 100nm之间的物质组成的系统的运动规律和相互作用，以及实际应用中可能出现的技术问题的科学技术。纳米技术主要包括:纳米系统物理、纳米材料、纳米化学、纳米加工、纳米生物学、纳米力学等。纳米技术在内外墙涂料中的应用主要包括纳米加工和纳米材料。纳米加工体现在将乳液直接加工成纳米乳液，通过不同手段生产纳米材料或对一般材料进行改性，使其具有纳米材料的性能。纳米材料在涂料中的应用可分为两种情况:一是纳米粒子分散在传统有机涂料中形成纳米复合涂料；第二种是完全由纳米颗粒组成的纳米涂层材料。第一类纳米复合涂料主要是通过添加纳米粒子对传统涂料进行改性。工艺相对简单，工业可行性好。第二种方法由于技术和成本问题，短期内难以取得产业化突破。
1纳米材料在内外墙涂料中的应用
纳米材料分为两个层次，即纳米超细颗粒和纳米固体材料。纳米超微粒子是指粒径为1 ~ 100 nm的超微粒子。纳米固体是指由纳米超细颗粒制成的固体材料。纳米材料具有特殊的性质，如表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等。这里介绍如何将纳米材料的这些性能用于内外墙涂料。
(1)纳米材料的光学性质及其应用
纳米粒子由于粒径小，表面分散性高，对不同波长的光有不同的吸收、反射和散射作用。纳米粒子的粒径远小于可见光的波长(400 ~ 750 nm)，具有透射作用，从而保证了纳米复合涂层的高透明性。不同粒径的纳米材料对光有不同的散射和反射作用，随着入射光角度的不同可以产生变色效果。粒径小于300纳米的纳米材料具有可见光反射和散射能力。它们在可见光区是透明的，但对紫外光有很强的吸收和散射能力。当然，吸收能力也与材料的结构有关。结合纳米材料的表面催化特性，纳米二氧化硅、二氧化钛、氧化锌等填充涂层被赋予了消毒和自清洁的功能。用于外墙涂料可以提高耐候性和耐污染性。部分粒径小于100nm的纳米材料能吸收和散射放射性α和γ射线，提高涂料的防辐射能力，在内墙涂料中起到防氡作用。
(2)纳米材料的表面活性和应用。
纳米材料因其巨大的表面积和接近大分子水平的粒径而具有很高的表面活性。
高活性纳米材料的巨大表面积与成膜物质和溶剂形成了强大的相互作用力。纳米SiO2和硅酸盐基纳米改性膨润土能大大改善涂料的流变性，提高其开罐性能、抗沉降性、良好的触变性和施工性能，防止流挂。随着粒径进入纳米尺度，材料表面活性中心的增加，提高了其化学催化和光催化反应能力，并赋予涂层在紫外线和氧气作用下的自清洁能力。表面活性中心可以通过二级化学键与成膜物质的官能团结合，大大增加了涂层的刚性和强度，从而提高了涂层的抗划伤性。具有高表面能的纳米材料可以通过表面改性同时获得疏水和疏油性能。这种材料用于内外墙涂料中可以显著提高涂料的抗污染能力。
(3)纳米材料的小体积效应及应用。
纳米级颜填料可以大大减少涂料中颜料与成膜物质之间的自由体积，增强成膜物质与纳米填料之间的结合力，从而大大提高填充率，提高涂料的机械强度，减少毛细现象，提高涂料的屏蔽效果。纳米材料在底漆中的应用可以加强底漆与基层的附着力，底漆的细小颗粒渗入基层使其成为一个整体，其机械强度不言而喻。纳米级颜填料对底漆的强力和填充作用有助于提高底漆与涂层的界面结合。同样，纳米材料在面漆中起到表面填充和改性的作用，提高面漆的光泽，降低电阻。在外墙涂料中加入纳米二氧化硅可以提高涂料的耐擦洗性。纳米碳酸钙可以提高聚氨酯的强度和硬度。
目前用于内外墙涂料的纳米材料和纳米技术
(1)纳米二氧化硅在内外墙涂料中的应用
纳米二氧化硅的聚集体为无定形白色粉末，表面分子状态为三维网络结构。这种结构赋予涂层优异的触变性和分散稳定性。纳米二氧化硅具有较强的紫外吸收和红外反射特性，可以提高涂料的耐老化性能。如果对二氧化硅表面进行处理，二氧化硅纳米粒子表面可以有亲水基团和亲油基团，改善了二氧化硅纳米粒子原有的润湿特性。
在建筑内外墙涂料中添加少量纳米二氧化硅后，涂料的抗紫外线老化性能由原来的250小时提高到600小时以上，耐擦洗性由1000次提高到10000次以上，干燥时间大大减少，同时也很好地解决了悬浮稳定性差、触变性差、光洁度低等问题。添加纳米二氧化硅的内外墙涂料的开罐效果明显提高，涂层不分层，防流挂，施工性好，特别是耐污染性大大提高，具有优异的自洁性和附着力。另外，由于纳米二氧化硅对400nm内紫外光的吸收率大于70%，紫外光吸收和紫外光照射的强度相对减弱，可以明显提高涂层的耐老化性能。
纳米二氧化硅的添加量:一般纳米二氧化硅的添加量为0.1% ~ 1%，最高为5%。
(2)纳米二氧化钛在内外墙涂料中的应用。
纳米TiO _ 2的光学效应随着粒径的变化而变化。尤其是宝石红色的纳米TiO _ 2随角度变化，还具有吸收紫外线的作用。在建筑外墙涂料中加入适量的纳米二氧化钛，也可以将乳胶漆的耐候性提高到一个新的水平。同时大大提高了乳胶漆的耐老化性能。
纳米二氧化钛的添加量:纳米二氧化钛的粒径一般为10 ~ 50 nm，其添加量控制在1%以下。
(3)纳米碳酸钙在内外墙涂料中的应用
碳酸钙作为填料，广泛应用于内外墙涂料。纳米碳酸钙作为优质填料和白色颜料，具有资源丰富、色泽好、品位高等特点。可用于内外墙涂料，赋予涂料良好的触变性和流平性，提高涂料的机械强度。
需要注意的是，虽然纳米碳酸钙的价格不是很高，但还是比碳酸钙的价格高很多。如果大量使用纳米碳酸钙，不仅不经济，还可能给涂层带来负面影响。例如，纳米颗粒的过量用量或分散不良将导致涂层机械强度的劣化。
(4)纳米氧化锌在内外墙涂料中的应用
纳米氧化锌具有无可比拟的新性能和新用途，可以使涂料具有屏蔽紫外线、吸收红外线、杀菌、抗病毒的功能。与其他纳米材料一起用于内外墙涂料。此外，纳米氧化锌还具有增稠的作用，有助于颜料分散的稳定性。
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