座人纳米技术推动内外墙涂料革命

纳米技术推动内外墙涂料革命

纳米技术推动内外墙涂料革命

2002年07月22日

随着今年7月1日国家发布的《室内装饰装修材料有害物质限量》标准正式实施，人们

对墙体涂料的质量提出了更高的要求，集装饰性与功能性于一体的环保内外墙涂料将

成为消费者的首选。目前纳米材料和纳米技术已成为当今新材料研究领域中热点，并

将为涂料等传统产业注入高科技含量提供新的机遇。

清华大学材料系粉体实验室主任盖国胜教授认为，纳米科技的发展为人们开发新

型涂料开辟了一条新的途径。他介绍说，纳米科技在内外墙涂料中的应用主要包括纳

米加工学及纳米材料两个方面。纳米加工学体现在把乳液加工成纳米乳液，以及将材

料进行改进使其具有纳米材料的性能。纳米材料在涂料中的应用一种是纳米粒子在传

统有机涂料中分散后形成纳米复合涂料，这种主要是通过添加纳米粒子对传统涂料进

行改性实现的，工艺相对简单，工业可行性高；另一种是完全由纳米粒子组成纳米涂

层材料，但由于技术和成本问题，短期内很难在工业化中有所突破。

盖国胜教授指出，纳米材料具有该《要求》提出表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效

应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，可以使涂料获得新的功能。如粒度进入纳米尺

度，材料表面活性中心的增多可提高其化学催化和光催化的反应能力，在紫外线和氧

的作用下给予涂层自清洁能力，表面活性中心于成膜物质的官能团可发生次化学键结

合，大大增加涂层的刚性和强度，从而改进涂层的耐划伤性；高表面能的纳米材料表

面经过改性；高表面能的纳米材料表面经过改性可以获得同时憎水和憎油的特性，用

于内外墙涂料可以获得同时憎水和憎油的特性，由于内外墙涂料可以显著提高涂层的

抗污性并可提高耐候性；某些粒径小于100nm的纳米材料对α、γ 射线具有吸收和散

射作用，可提高涂层防辐射的能力，在内外墙涂料中起到防氡气的作用；将纳米材料

用在底漆中，可以增加底漆和基材的附着力，提高机械强度、且纳米级的颜料与底漆

的强作用力及填充效果有助于改进底漆—涂层的截面结合；纳米材料在面漆中可起到

表面填充和光洁作用，提高面漆的光泽，减少阻力；纳米二氧化硅添加到外墙涂料中

可提高涂料的耐擦洗性；纳米碳酸钙可提高聚氨酯的强度、硬度等。

据盖国胜教授介绍，实际应用表明，在建筑内外墙涂料中添加少量的纳米二氧化

硅后，涂料抗紫外线防老化试验性能可由原来的250小时提高到600小时以上，耐擦洗

提高十倍以上，干燥时间大幅度降低，而且原料存在的悬浮性稳定性差、触变性差、

光洁度不高等问题也得到很好的解决。添加纳米二氧化硅的内外墙涂料的开罐效果明

显地改善，涂料部分层，防流挂、施工性能良好、抗耐污性大大提高，并具有优良的

自清洁和附着力。

另外，由于纳米二氧化硅对400mm以内的紫外光吸收率大于70%以上，相对减弱了

紫外光吸收UV照射的强度，可明显提高涂料的抗老化性能。而纳米二氧化钛具有化学

效应随粒径而变，尤其是纳米金石红型二氧化钛具有随着角度变色的效应，并具有吸

收紫外线的效应。因此，建筑外墙涂料中添加适量纳米二氧化钛，可将乳胶漆的耐候

性提高到一个新的等级，同时还使耐老化性能有很大的提高。尽量将更多员工转至其它部门而纳米氧化锌具有一般

氧化锌无法比拟的新性能和新用途，能使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外线以及杀菌

作用。另外，纳米氧化锌还具有增稠的作用，有助于颜料分散的稳定性。

碳酸钙作为一种填料广泛地应用在内外墙涂料中，纳米碳酸钙随着不同品牌汽车的整体质量差距缩小作为一种优质的填

料和白色颜料，具有资源丰富、色泽好、这也是目前在新能源汽车研发上技术最为先进的特斯拉也未在1款产品中使用石墨烯电池的缘由品位高的特点，在赋予预料良好的触变性和

流平性的同时，可提高涂料的机械强度。但盖国胜教授特别指出，纳米碳酸钙虽然价

格不是很高，但还是远高于碳酸钙的价格，如果大量使用纳米碳酸钙的价格不仅不经

济，而且还可能给涂料带来负面的影响。例如，纳米粒子的用量过度或分散不佳均会

导致涂层机械强度的恶化。

另外，目前已经有单位研制出新型纳米水性聚氨酯乳液并实现工业化。这种纳米

水性乳液不是简单的添加剂，而是需要通过一定的化学反应。这种乳液生产出的涂料

稳定性、抗老化性、耐化学品、耐磨、抗静电性能好。

盖国胜教授最后强调，纳米材料在耐外墙涂料中的应用，使得人类赖以生存得环

境得到很大得改善，也为纳米科技领域得进步和产业得发展，开发纳米材料的新功

能、开拓新用途作出贡献。在我国加入WTO后，如何全面提升我国纳米内外墙涂料整

体技术水平和产品质量，缩小与发达国家的差距已经是一个值得引起我们重视的现实

问题。因此，我国纳米内外墙涂料业既面临着发展的大好机遇，又面临着严峻的挑

战。只有充分利用我国丰富的矿产资源和现有的技术资源，走自主开发与技术相结合

的道路，在市场经济的风浪中优胜劣汰，才能使整个纳米内外墙涂料行业健康发展，

使其产品质量、技术水平和规模效益迈上新的台阶。