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纳米碳酸钙在涂料中的应用现状与展望
2009-5-18 来源:作者:侯翠红 周铭
关键词:纳米材料 纳米碳酸钙 聚氨酯涂料

    2 . 2 聚氨酯涂料 
    贾志濂以脂肪酸盐 sA - 3 与聚合物 R — s 改性的纳米 CaCO3 分散加入聚酯一聚氨酯清漆中,随着加入量的改变,涂料的触变性增加显著,而以脂肪酸盐 sA - 3 与聚合物 R — s 改性的纳米 CaCO3 对涂料的机械性能、流平性、光泽等方面的影响均较未改 性的纳米  CaCO3 具有优势。 
    邹德荣 利用端羟基聚丁二烯 (HTPB) 、多异氰酸酯、纳米 CaCO 3等原料,采用热聚合包覆工艺,制成端基为— NCO 的弹性预聚物浆料,在一定的范围内,随着纳米碳酸钙在配方中比例的增加,黏度逐步提高,固化后涂膜拉伸强度与断裂伸长率均有所提高,涂料与金属之间的粘结强度 ( 抗拉强度与抗剪强度 ) 亦有所改善,而加量过大,性能反而呈下降趋势。作者认为这是纳米粒子本身性能的局限性所致,它只能对本身具有一定韧性的基体才有增韧作用。 

    2 . 3 其他涂料 
    上海雪美精细化工厂利用生产的  xm302 型纳米碳酸钙应用于上海大众轿车 PVC 车底防石击涂料 ,该涂料具有如下性能:展宽玻璃化转变区范围,呈现较高阻尼值,良好的触变性,较理想的抗张强度、断裂伸长率以及屈服应力。
    作者认为这是由于分散于涂料中的纳米碳酸钙颗粒极其细小,在一定的体积分率下,粒子数急剧增加,粒子间平均距离缩小,任何两个粒子进入相互吸引区的机会迅速增加,导致黏度增加,材料受应力作用时,大量颗粒质点之间的滑动吸引较多的冲击能,从而体现在较宽的温度范围内有较高的阻尼值,而纳米碳酸钙表面的处理剂层可有效地在有机物与无机物界面区传递和松驰界面上的应力,更好地吸收与分散冲击能。考虑到处理剂本身所具有的可挠性,从而提高了涂膜的力学强度。 
    肖仙英等在利用恩平广平化工生产的纳米碳酸钙配制的造纸涂料中发现,加入少量的纳米碳酸钙  ( 颜填料总量的 5 % ) ,可有效地提高涂料黏度,但随着纳米碳酸钙用量的增加 ( 颜填料的 10 % ) ,黏度反而下降。 IGT 抗张毛拉强度值亦是随纳米碳酸钙用量的增加,呈现先上升后下降的趋势,另外,纳米碳酸钙对纸张的油墨吸湿性、涂层的强度与平滑度等均有改进。

    3 结语 

    虽然纳米碳酸钙在近年内已实现了产业化,但纳米碳酸钙的应用尚主要集中在 PVC 、 PP / PE 等塑料中,而在涂料中的应用研究还是很不成熟,更谈不上大面积推广了。作者认为,要解决纳米碳酸钙在涂料中的应用技术问题,必须对以下几个方面工作进行强化。 

    (1) 纳米碳酸钙处理剂的选择及处理工艺 
    表面处理剂在成膜基料与无机粉体之间起连接作用,处理剂的性能直接影响涂料的性能。笔者曾利用硬脂酸、某些钛酸酯与有机硅偶联剂等处理的纳米碳酸钙应用于环氧涂料、热塑性丙烯酸涂料、苯丙乳胶涂料,发现涂料在加入纳米碳酸钙后性能多呈下降趋势,而利用自己合成的多官能度聚合物处理的纳米碳酸钙却能明显改善涂层的一系列性能如力学强度、耐水性等。说明不同的处理剂虽然能达到促进纳米碳酸钙分散的目的,但由于与基料的相互作用不同,进而对性能的影响不同,而小分子的表面处理剂具有迁移性,使之不利于涂料性能的改善。 

    (2) 强化纳米 CaCO 3在涂料中的应用基础研究 
    纳米材料与成膜物、其他原材料的相互作用形式、纳米碳酸钙在涂层中的分布状态等对涂层的性能有重要影响,必须了解纳米碳酸钙在不同体系中的相互作用,研究这些相互作用,可以借助于一些现代结构分析方法,如探针、电镜、红外等。知道纳米碳酸钙如何改变涂层的微观结构,将有助于纳米碳酸钙一复合涂料的配方设计。

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(蓝剑)
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