纳米隔热环保涂层材料的研究

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摘要：纳米隔热环保涂层材料是一种丙烯酸纳米微乳液和采用丙烯酸纳米微乳液制造的水性热反应隔热涂层材料，可以有效反射红外线，减少包装材料对热能的吸收，改变涂层材料因含大量有机溶剂而隔热性能差的技术问题，具防腐、防水、隔热功能，不燃、不爆、无公害，是一种理想的绿色环保型包装涂层材料。
关键词：纳米涂层材料丙烯酸纳米微孔液制备方法隔热环保

引言

新材料是高技术发展的物质基础和重要依托，新材料的发展实际上关系到各个学科领域的发展和产品的革新。其中纳米材料目前已成为国内外材料科学的研究热点。

以前我们在研究材料的性质和结构时长期停留在微米阶段（即10-6米），在这一量级范围内，材料的性能和结构存在很大缺陷。纳米材料是指尺寸为纳米（即10-9米）级（1~15纳米）的超微颗粒，经压制、烧结或溅射而成的人工凝聚态固体，它是20世纪80年代发展起来的先进材料。80年代中期，德国和美国的一些材料科学家在实验室首先制造出这种材料，被誉为“21世纪最有前途的材料”。美国的《时代周刊》将纳米材料选定为：“今后10年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。纳米粒子在涂料中的应用研究，美国走在世界的前列。已有多家公司实现纳米涂料产品的商业化。

（一）米材料结构的奇特性能

1、第三固态结构

纳米材料具有特殊的结构。由于组成纳米材料的超微粒尺度属纳米量级，这一量级大大接近于材料的基本结构——分子甚至于原子。其界面原子数量比例极大，一般占总原子数的50左右，不论这种超微颗粒由晶态或非晶态物质组成，其界面原子的结构都既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的类气体固体结构。因此，一些研究人员又把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态固体材料”。

2、异常奇特的性能

正是由于纳米材料这种特殊的结构，使材料自身具有小尺寸效应；表面界面效应；量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，从而使其具有许多与传统材料不同的物理、化学性质。例如，纳米铁材料的断裂应力比常规铁材料高12倍；气体通过纳米材料的扩散速度比一般材料快几千倍；铜到纳米级后就不再导电且比常规铜材料的热扩散增强了近一倍；某些纳米材料制成的刃具，比金刚石制品还要硬；人们还发现，纳米颗粒的外形会逐渐变化，粒度越小，变化越强；纳米材料中有大颗粒“并吞”小颗粒现象；纳米颗粒与生物细胞膜的物化作用很强，因而能被细胞吞噬。正由于纳米材料这些奇特的力、电、光、磁、吸收、催化、敏感等性能而使之具有广泛而诱人的应用前景。

完全的纳米涂覆材料现已在包装上有所应用，借助于传统的涂覆技术添加少量的纳米材料或在线形成纳米颗粒，可使传统的涂层的功能得到升级，添入纳米材料可提高硬度、减少摩擦形成的自润化性，并提高耐高温、抗氧化和抗老化性。还可产生抗菌、保洁效果。表1国外纳米隔热功能涂料实例
（二）实验与制备原料

丙烯酸纳米微乳液和采用丙烯酸纳米微乳液制造的水性热反射隔热涂层材料的制备。为解决现有的涂料因含有大量有机溶剂会造成环境污染，并且热反射和隔热性能差的技术问题，水性热反射隔热涂料，其原料含有：丙烯酸纳米微乳液、常规丙烯酸乳液、颜料、填料、红外线反射剂、助剂、PH调节剂、增稠剂、软化水，重量比为：（15-25）：（15-25）：（1-20）：（5-20）：（0.1-1）：（1-10）：（0.5-2.5）：（0.1-0.5）：（0.2-1.5）：（20-40）。不含有机溶剂。

空心微珠包括空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠和电厂漂珠中的一种或几种。电厂漂珠是发电厂的煤渣中产生的一种副产品。空心玻璃微珠是以水解度低的硼玻璃为原料制得的。

颜料包括氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄、钛白粉、酞青红、酞青蓝和耐晒黄中的一种或几种。要求所选颜料对红外线吸收率低或红外反射率高。

填料包括轻质