纳米涂料介绍及最新的应用进展

学年论文学院化学化工学院专业化学工程与工艺年级姓名论文题目纳米涂料介绍及最新的应用进展指导教师职称成绩2012年5月23日学号：20095053011目录摘要：................................................................................................................................1Abstract:.................................................................................................................................11纳米技术.............................................................................................................................21.1纳米的定义.......................................................21.2纳米涂料.........................................................32纳米涂料的制备技术........................................................................................................42.1电化学分散法....................................................42.2化学分散法......................................................32.3物理分散法.......................................................33纳米涂料性能.....................................................................................................................43.1纳米抗老化涂料..................................................53.2纳米隐身涂料....................................................43.3纳米光效应涂料..................................................63.4特殊纳米界面涂料................................................53.4.1超双亲界面物性材料......................................................................................63.4.2超双疏性界面物性材料..................................................................................73.5纳米高强度涂料..................................................73.6其他纳米改性涂料................................................84纳米技术的应用.................................................................................................................84.1水性环氧防腐蚀纳米涂料的应用.....................................84.2纳米Ti02光催化技术..............................................84.3纳米CaCO3外墙涂料中的应用.......................................94.4纳米二氧化钛光催化建筑涂料.......................................85展望.....................................................................................................................................9参考文献:.............................................................................................................................101纳米材料的介绍及应用进展姓名：陈万东学号：20095053011化学化工学院化学工程与工艺指导教师：于永生职称：讲师摘要：综述了纳米技术，纳米涂料的制备方法，介绍了使用纳米粒子改性的光催化、耐老化、隐身、特殊界面，保型隔热以及高强度等新型涂料的特点及新进展，同时介绍了纳米TiO2、SiO2、SnO2、ZnO等一些粒子的特性对涂料性能的影响。简述了纳米改性涂料目前的一些实际应用及进展，并对纳米改性涂料的进一步研究方向提出了建议。关键词：纳米；纳米材料；涂料Abstract:Thearticlepresentsthemethodofnano-technology,nanocoatings,describesthephotocatalyticnanoparticlesmodifiedanti-aging,stealth,specialinterfacePreservingheatinsulationandhighstrengthcharacteristicsofthenewpaintandnewdevelopments,andatthesametimeintroducesnanoofTiO2,SiO2andSnO2,ZnO,andotherparticlecharacteristicsoncoatingproperties.Nano-modifiedcoatingspresentsomepracticalapplicationsandprogress,andnano-modifiedcoatingsforfurtherresearchsuggestions.Keywords:nano;nanometer-material;paint前言纳米[1]技术是近年来出现的一门高新技术。自20世纪80年代初,德国科学家Gleiter[2]提出纳米晶体材料的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体,并对其各种物性进行系统的研究以来，纳米材料已引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1~100nm)的极细颗粒组成的固体材料。从广义上讲,纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。通常分为零维材料(纳米微粒),一维材料(直径为纳米量级的纤维),二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜),以及基于上述低维材料所构成的固体。从狭义上讲,则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次,是交叉学科跨世纪的战略科技领域。随着2人们对这一新兴研究领域的深入[3]纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等，纳米技术的研究近几年来也是十分的活跃，尤其是在涉及到纳米材料的应用方面纳米材料国内外研究进展[4]最趋于活跃，纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”。1纳米1.1纳米粒子纳米粒子是指颗粒尺寸在1～100nm的超细微粒[5]。纳米粒子由于具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，导致了其在热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等方面不同于常规粒子。由此促使纳米材料的开发与应用成为近年来国内外材料化学家的研究热点之一。1.2纳米技术纳米技术[6]与众多学科密切相关,它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。如果将纳米技术与传统学科相结合,可有众多学科领域。其覆盖范围较广,主要包括了纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学等,其中纳米材料是纳米技术发展的重要基础。2纳米材料2.1纳米材料的分类近年来，由于纳米材料的分类是从不同的学科角度进行，因此显得较为混乱且缺乏系统性，本文把纳米材料分为4类：纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。2.1.1纳米粉末[7]3又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料；人体修复材料；抗癌制剂等。2.1.2纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于微导线、微光纤材料；新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。2.1.3纳米膜纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。2.1.4纳米块体纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。2.2纳米材料制备方法纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法[8]。3纳米涂料纳米粒子的发现对光催化技术的发展是一次崭新革命，许多材料的制造工艺及其性能都髓之而发生质的飞跃。纳米粒子是由数目较少的原予或分子组成的原予群或分子群，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米粒子表面原子是长程与短4程皆无序的非晶层，而在粒子芯部存在着结晶完好周期性排布的原子，不过其结构与本体样品稍有不同，正是纳米粒子的特殊结构，导致纳米粒子具有的异常特性[9]如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及有关光、电、磁特性[10]。纳米涂料一般由纳米材料与有机涂料复合而成，更严格地讲应称作纳米复合涂料（nanocompositecoating）。纳米复合涂料必须满足两个条件：一是至少有一种材料的尺度在1~100nm之间，二是纳米相使涂料性能得到显著提高或增加了新功能，二者缺一不可。广义上讲，纳米涂层材料包括两种：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是由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料[11,12]。目前，用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧化物（TiO2、Fe2O3、ZnO等）纳米金属粉末、无机盐类和层状硅酸盐（如一堆的纳米级粘土）[13]。3.1纳米涂料的制备技术纳米涂料及其制备[14]3.1.1电化学分散法由于纳米粒子表面存在等电点，通过