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1、水性纳米色浆水性纳米色浆产品简介：水性纳米色浆是通过先进的技术、精密的设备及合理的控制将普通颜料粒子纳米化或通过纳米材料与普通颜料适当复合达到水性化和浆料化, 使其具有量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应等纳米粒子的特殊效应。纳米超微粉碎技术用于水性色浆的制备, 可使颜料分散体的粒径变小, 粒度分布变窄, 可改善色浆的着色强度、色光、抗紫外(耐侯性)、透明性(鲜艳度)、抗菌防霉及状态稳定性等, 有些色浆还具有普通颜料无法比拟的分散性。如氧化铁红的超微细化(纳米化)消除了由磁性吸引力而引起的絮凝现象, 因而易分散, 有优良的抗絮凝性。作用：同一种纳米材料由于粒径大小不同，材料性
2、能会有很大差异，不同纳米材料在对涂料改性方面也起到不同的功能。主要品种：? 纳米二氧化钛（TiO2）耐老化是涂料的一项重要指标，通常涂膜在短期内会发生老化、变黄、变脆，甚至漆膜剥落损坏，其主要原因是聚合物的化学键降解断裂，包括热降解、氧化降解、水解及生物降解所引起。常温下所使用的涂料漆膜的老化主要是由于光氧化降解引起的。纳米TiO2具有较强的紫外线吸收和散射性能，因此，适量在涂料配方中添加纳米T iO2，可以有效提高涂料的抗紫外（耐老化）性能。纳米TiO2 粒子在紫外光的照射下能够分解出自由移动的带负电的电子（e- ）和带正点的空穴（h+ ），形成电子空穴对，该电子空穴对能与空气中的氧和H2O
3、发生作用，通过一系列化学反应，形成原子氧（O）和羟基自由基（HO ），这种原子氧和羟基自由基具有很高的化学活性，能与细菌中的有机物反应，生成二氧化碳和水，从而达到杀灭细菌的作用。因此在涂料中添加纳米T iO2，还可以赋予涂料具有杀菌、防污、除臭、自洁功能，一般用于家庭和医院的内墙表面,也可以把空气、水中的有害有机毒物彻底清除，起到清洁作用。? 纳米二氧化硅（SiO2 ）纳米二氧化硅是无定型白色粉末，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，这种结构可以赋予涂料优良的触变性和分散稳定性。同时，纳米S iO2 具有极强的紫外反射能力，在涂料中能形成屏蔽作用，达到抗紫外老化
4、的目的，同时增加涂料的隔热性。因此，纳米S iO2 是一种良好的涂料添加剂。在涂料中加入纳米二氧化硅可明显改善涂料的开罐效果，涂料不易分层，具有触变性,防流挂，施工性能良好，抗老化性能、热稳定性、强度等都会有所提高。? 纳米氧化锌（ZnO ）纳米ZnO在阳光尤其在紫外线照射下，在水和空气中能自行分解出自由移动的电子（e- ），同时带正电荷的空穴（h+ ），这种空穴可以激活空气中的氧变成活性氧，活性氧具有极强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应（包括细菌内的有机物），从而把大量病菌和病毒消灭。因此，将纳米ZnO与其他纳米材料配合用于涂料中，可使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外光及抗菌防霉作用，既能
5、净化空气，又能抗菌除臭。同时,纳米ZnO吸收紫外线能力强，可以作为涂料的抗老化添加剂。? 纳米碳酸钙（CaCO3 ）碳酸钙作为一种颜料填充剂，广泛地应用于各类涂料中，而且添加量都比较大。纳米碳酸钙具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，随着碳酸钙的粒子微细化，填料粒子表面的原子数目占整个总原子数目的比例增大，使粒子表面的电子结构和晶体结构都发生变化，到了纳米级水平。填料粒子会表现出常规粒子所没有的表面效应和小尺寸效应，其具有一系列优良的理化性能。将纳米碳酸钙添加到涂料中可增加涂料的透明性、触变性和流平性。同时，涂膜具有纳米粒子表面效应，形成屏蔽作用，从而达到抗紫外老化的效果与提高涂料的机械强
6、度等多种优点。? 纳米氧化铁纳米氧化铁保持了氧化铁颜料的化学组成和晶型，因而具有很好的化学稳定性，无毒、无味、价廉，具有很好的耐温、耐候、耐酸、耐碱及高彩度、高着色力、高透明度，同时克服了传统氧化铁颜料饱和度低，颜色不够鲜艳，限制了其在高档涂料中的使用的缺点。纳米粒径的透明氧化铁具有更强的吸收紫外线的能力,因此透明氧化铁颜料不但自身光学稳定，而且因吸收紫外线而提高了各类高聚物的抗老化性能，广泛应用于高档工业、建筑及装饰涂料中。分类：成分及选择：2分散剂的选择色浆是一个分散体系，一般颜料在液体中以悬浮形式保持长时间的稳定状态是很难的，这是因为在液体中颜料粒子多数络合成二次粒子聚积成块；当颜料粒子
7、外包裹或吸附的分散剂受到其他物质的竞争或者其电荷性能受到破坏时，颜料粒子相互问受到外力的牵引时，都容易产生颜料粒子间的凝聚、沉降甚至于沉积分层等等不稳定情况的发生。因此其本身存在不稳定的倾向。分散剂是通过其润湿作用和渗透作用，渗入颜料粒子的间隙，在粒子的表面发生定向吸附，从而改变了颜料粒子的表面性能，并使粒子表面带电，形成了双电层，阻止了粒子的聚集，而使颜料分散体系形成稳定。分散剂的选择是很重要的，其首要条件就是要能使颜料被分散介质润湿，使分散剂吸附在粒子表面，降低表面自由能。加入分散剂，能使颜料粒子充分润湿，进而就易分散。所以，在使用颜料作色浆时，最关键的是要加入一定量的分散剂来逐步研磨，打
8、破颜料缔合的二次结构，如果没有分散剂的作用，将不会形成相对稳定的色浆体系。2颜料及其它助剂的选择颜料分为无机颜料和有机颜料，要根据特定需求筛选出颜色适宜、颗粒松弛、聚合度小、易于分散的颜料作为原料。良好的分散性能要求颜料颗粒变小，且颜料粒子和粒径分布呈“正态分布”曲线。要获得良好的颜料应用特性，必须使颜料聚集体粉碎成颜料生产者所要求的晶体粒径，即力求减少过大或过小的粒子，即颜料粒径分布尽量集中在一个较窄的范围内。我们选择的颜料考虑到成本大多选用国产，个别由于性能的要求需要进口。根据墨水性能的要求，进而选择合适的助剂，比如防腐剂等。生产工艺：粒径要求作为墨水用色浆，为了防止在书写中造成笔头堵塞，
9、所以要求颜料粒子必须足够小(接近纳米级)。颜料由于粒径细小，比表面积大，表面自由能会促使它们以聚集状态存在，使其在色浆中不易分散，不能充分发挥其着色能力。把颜料制成色浆就是通过加人分散剂等化学助剂，浸润到颜料粒子中去，再通过机械研磨使其在剪切力作用下，由聚集态解聚成稳定的个体粒子悬浮在分散液中。但被分散的颜料离子间还是有产生凝聚的倾向。因此，选择一种好的分散剂显得尤为重要。分散设备与工艺色浆能否有很好的稳定性是制备色浆最关键的技术之一。首先要保证颜料充分有效分散，还要促进高度分散的颜料稳定而不重聚，同时还要克服色浆中高聚物对颜料的裹带而使颜料的分散遭到破坏，这是体系的稳定保证。而分散研磨颜料是
10、保证色浆稳定的第一步，也是制成的重要环节。在确定了色浆的制成配方后还要正确的选择分散设备和工艺。在制备前须将色浆的预混料充分地预分散，使其均匀混合，不出现大的附聚物，利于色浆的研磨分散。由下图能清楚地看出随着研磨速率的增加，被研磨的颜料粒径逐渐减少。分析认为，速率的增加使得研磨珠子与颜料的碰撞机会增多，那么研磨珠子对颜料粒子的剪切机率相应增大，从而使颜料粒子由大变为更小，也就是平均粒径变小。由上图可看出随着研磨时间的延长，颜料粒子粒径大小也有所降低。但四小时以后，随着时间的延长，粒径的变化已不再那么明显变小。说明，不能一味使用加强研磨时间而使粒径变小的目的。因为，颜料粒径的变小还受到配方、研磨
11、介质和速率等多方面的制约。通过以上两图，可以看出，在配方已经成熟的基础上，相同的其它条件下，单纯提高研磨速率和加大研磨时间的做法均是不可取的。另外，透过理论之外从生产成本上考虑，应选择合适的研磨速率和研磨时间。至于研磨介质珠子的大小以及用量，考虑到我们机器的良好性能和使用说明，在此不做研究与讨论。色浆的稳定性对于我们经过正确的配方和工艺流程制成的色浆，我们会对其进行pH值、黏度、表面张力和粒径大小等多项指标的测试。但众所周知，一种好的色浆除了良好的色泽之外，另一个重要的性能就是达到良好的稳定性。由上图可看出，制成的色浆在高温放置30天，其黏度随着时间的延长有略微的增大，但没有出现突然增大的想象
12、。由于墨水用色浆对颜料粒子的粒径要求较小，而粒子越小其表面张力越大，从而彼此之间而容易团聚，所以我们制备过程中加入了一定量的表面活性剂，目的就是减缓粒子之间的团聚，达到均匀细小的分散。但在一定高温下，粒子的布朗运动加大，粒子相互接触的几率也提高了很多，从而粒子之间又重新团聚的几率也增多，进而使我们看到黏度随着时间的延长有略微增大的趋势。因此，色浆的高温测试过程是对粒子能否在整个分散体系中良好地分散的重大考验。试验结果表明，我们制备的色浆的稳定性较好，符合生产墨水的要求。发展：纳米技术是在20世纪80年代末逐步发展起来的前沿、交叉性新兴科学。它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平
13、, 标志着人类科学技术进入了一个新的时代) 纳米科技时代。虽然纳米技术发展时间不长, 但纳米材料所具有的独特性质, 已经在涂料工业中发挥着重要作用。无论是在高档的工业涂料(飞机、船舶与汽车涂料), 还是普通建筑涂料与装饰涂料(乳涂料)中, 纳米材料的合理使用大大提高了涂料的耐久性、抗紫外、防霉抗菌、耐水、耐磨及耐沾污性等。随着工业科技的发展和进步, 人们对色浆各项性能的要求也会越来越高。颜料色浆的纳米化, 可以满足涂层的耐久性、耐气候牢度、耐热性、耐化学性等要求。颜料色浆的纳米化, 可以改进涂层的质感、降低涂料成本甚至赋予涂层更高的理化性能和新的功能, 改善其表面特性以提高其在涂料体系的分散性等。
