浙江杭州萬景新材料有限公司

添加納米二氧化鈦三氧化二鋁涂料應(yīng)用

              納米技術(shù)是 21 世紀(jì)富有挑戰(zhàn)性、富有活力的高新技術(shù)。杭州萬景新材料有限公司是一家從事納米技術(shù)研究、生產(chǎn)以及應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)。公司現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員130名，形成了一支實(shí)力強(qiáng)大的新材料研究開發(fā)隊(duì)伍，公司已經(jīng)取得了多項(xiàng)技術(shù)成果，研制開發(fā)了幾項(xiàng)在國內(nèi)外領(lǐng)先的產(chǎn)品技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

    用納米尺寸的納米氧化物（VK-T25）與顏料組成納米復(fù)合涂料，以及用原位復(fù)合的方法制備有納米尺寸的無機(jī) - 有機(jī)雜化涂料體系是國內(nèi)外科技工作者研究的熱點(diǎn)。

      1 納米涂料涂裝戶外木材的效果

      木材易受大氣老化而變色、開裂，受潮氣和風(fēng)干作用使尺寸變化大，易長(zhǎng)霉菌和被蟲蛀、表面易磨損和挫傷，因此它在儲(chǔ)運(yùn)、加工、使用的整個(gè)過程中都需要保護(hù)。使用涂料是保護(hù)木材最為簡(jiǎn)單且有效的手段之一，能賦予光澤、色彩，起到裝飾作用。納米尺寸的二氧化硅（VK-SP30)、二氧化鈦（VK-T25)、氧化鋅（VK-J30）等與樹脂之間有良好的界面結(jié)合強(qiáng)度。納米二氧化硅（VK-SP30)有優(yōu)良的自潔能力；納米二氧化鈦（VK-T25)能吸收紫外線，對(duì)長(zhǎng)波 320~400 nm 和中波 280~320 nm 均有屏蔽作用，又能起到光催化作用，可使有機(jī)污染物降解為二氧化碳和水，二氧化硫成為 SO 42- ，一氧化氮成為 NO 3- ，還能還原金屬離子；納米氧化鋅（VK-J30）在水和空氣中能自行分解出自由移動(dòng)的電子，留下帶正電荷的空穴，將空氣中的氧激活為活性氧，與多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而把大多數(shù)的病菌和病毒殺死。因此將納米二氧化硅（VK-SP30)、二氧化鈦（VK-T25)、氧化鋅（VK-J30）等作為涂料的組分可以制成安全長(zhǎng)效的戶外用木材的涂料

      1.1 納米涂料可提高木材尺寸的穩(wěn)定性

      據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用丙烯酸酯和溶膠狀納米二氧化硅（VK-SP30)共聚而成的硅丙樹脂為主要成膜材料可制得用于木材尺寸穩(wěn)定的浸漬漆。它不含甲醛、甲苯、二甲 __ 苯、木材殺菌保護(hù)劑、增塑劑、白蟻驅(qū)除劑等成分，卻具有殺菌、防霉作用。制漆配方中含有 1%~5% （ 質(zhì)量比）的納米二氧化鈦（VK-T25)、氧化鋅（VK-J30）。固體含量為 40%~45% ，粘度 40~70 mPa · s （25 ℃），外觀呈乳白色液體。將木材在液溫為 5~10 ℃的上述底漆中浸漬12 h ，隨后在50 ℃干燥 12 h ，即完成了底漆涂裝。涂膜呈很淺的白色透明膜，涂布量為 60~100 g/m 2 。

1.1.1木材尺寸穩(wěn)定性試驗(yàn)

      試件：夾竹木，衫木，非洲夾竹木，扁柏木。

      木材中樹脂含量按下式計(jì)算：

      抗膨脹性試驗(yàn)：

      將不涂裝的樣板和涂裝納米硅丙涂料的樣板先在105 ℃進(jìn)行 48 h 絕干處理，并量出體積，隨后放入 75 ％相對(duì)濕度的保濕箱中 5 周，再量出體積。由絕干及調(diào)濕的體積求出：

      計(jì)算結(jié)果見表 2 。

      表 2 木材處理前后的抗膨脹性

      由表 2 可以看出：用納米硅丙涂料處理后的木材抗膨脹率可提高 36.5%~41.4% 。而樹脂含量達(dá)到 10% 左右就可以起到相當(dāng)大的作用。

      1.1.2不同涂料對(duì)木材吸濕放濕呼吸性的影響試驗(yàn)

      木材：杉木。

      涂料：三聚氰胺醇酸涂料，納米硅丙涂料。

      涂裝方法： 浸漬干燥，工藝條件同1.1.1。

      將涂裝和未涂裝的樣板分別放入相對(duì)濕度 65% 和 100% 的潮濕箱中，試驗(yàn)條件： 65% 濕度 /1 d ， 100% 濕度 /1 d 為 1 個(gè)周期；同樣 100% 濕度 /1 d ， 65% 濕度 /1 d 為 1 個(gè)周期，共進(jìn)行了 8 d 試驗(yàn)，繪出吸濕放濕圖，見圖 1 。

圖  1  不同涂料對(duì)木材吸濕放濕呼吸性的影響

      從圖 1 中可以看出：用納米硅丙涂料處理的杉木和未涂裝時(shí)一樣保持呼吸性，這就是有機(jī)硅具有透氣性的緣故。而用三聚氰胺醇酸涂料處理的杉木基本失去了呼吸性。

      1.1.3含有 5 ％納米氧化鋅（VK-J30）的硅丙涂料的抗菌防白蟻效果

      按 JISZ2911 各項(xiàng)規(guī)定試驗(yàn)?？咕囼?yàn)結(jié)果見表 3 ，室內(nèi)防白蟻試驗(yàn)結(jié)果見表 4 。

  表 3 抗菌試驗(yàn)結(jié)果

      表 4 室內(nèi)防白蟻試驗(yàn)結(jié)果

      1.2 提高戶外用建筑木材耐候性的納米涂料

      1.2.1供實(shí)驗(yàn)用的涂料

      底漆主要成膜材料：水性脂肪族聚氨酯（含有不同于上節(jié)所述的納米硅丙樹脂）。

      面漆主要成膜材料：溶劑型脂肪族聚氨酯和溶劑型氟碳涂料。

      底、面漆中的納米二氧化鈦（VK-T25)（ MT100HD 平均粒徑 15 nm ）不同的添加量，以及底、面漆配套情況見表 5 。

      表 5 耐候性納米涂料的組成及配套情況

      供實(shí)驗(yàn)的木材：夾竹木、衫木、非洲夾竹木、扁柏木。

      將木材表面用 320 號(hào)砂皮打磨，底漆涂布量為 80~100 g/m 2 ，在70 ℃遠(yuǎn)紅外爐中烘 10 min 。底漆干燥后用 320 號(hào)砂皮打磨后刷涂面漆，涂布量 80~100 g/m 2 ，在 20~25 ℃，相對(duì)濕度65%~70% 下自然干燥 48 h ，再供試驗(yàn)。

      1.2.2加速耐候性試驗(yàn)

      加速耐候性試驗(yàn)機(jī)為日本阿特拉斯株式會(huì)社制造的 CI35A型機(jī)器，其中紫外燈波長(zhǎng) 340 nm ，功率 0.35 W/m 2 ，黑板的溫度（ 63 ± 0.5 ）℃，每照射 120 min 后噴水霧 18 min ，連續(xù)照射 3 000 h ，按 340 nm 紫外線照射 100 h 計(jì)，平均輻