纳米碳酸钙改性水性聚氨酯涂料金属喷头

纳米碳酸钙改性水性聚氨酯涂料

纳米CaCO3改性水性聚氨酯涂料的研究探讨

陈建兵

安徽池州师范专科学校化学系池州247000

摘要：纳米CaCO3由于其粒径在纳米尺寸，表现出优异的性能，广泛应用于塑料、涂料、造纸、油墨等行业。涂料中使用纳米CaCO3,能使涂层具有细腻、均匀、快干、光学性能好等优点。本文主要从纳米CaCO3改性水性聚氨酯材料应用的角度来介绍纳米CaCO3改性水性聚氨酯的电泳涂料、皮革涂饰材料的应用可行性与部分预期性能okmart.com。

关键词：纳米碳酸钙水性聚氨酯预期性能

由于纳米粒子具有巨大的比表面积和特殊的表面特性,因而具有一系列特殊性能。在各种纳米级无机粒子中,纳米级碳酸钙因其价格较低、应用前景广泛而受到了更多的关注[1]，目前，纳米碳酸钙已被很多涂料制造企业成功用于开发高级纳米涂料,以提高产品的技术含量。本研究组目前正着手从事纳米CaCO3应用于聚氨酯电泳涂料和皮革涂饰方面的改性研究。

1.纳米碳酸钙改性水性聚氨酯在皮革涂饰方面的应用

1.1应用的可行性

皮革涂饰剂也属于涂料的范畴,目前使用的皮革涂饰剂主要是大类高分子材料:聚氨酯和丙烯酸树脂。目前纳米涂料主要是建筑料,而其成分主要是丙烯酸树脂或改性物。使用纳米材料改性丙烯酸树脂作建筑涂料已有许多成功的范例。使用纳米材料改性丙烯酸树脂为皮革涂饰剂应不是什么问题。使用纳米材料改性聚氨酯,从理论上提供了技术借鉴也是可行的[2],如纳米CaCO3可以和水性聚氨酯上COOH或NHCOOR等基团相互吸附，使得纳米CaCO3材料和被改性的聚氨酯在界面上能进行有效的结合而达到改性；

1.2纳米CaCO3改性水性聚氨酯皮革涂饰剂的预期性能

(1)提高涂饰层的耐色变和耐老化性能

一般皮革涂饰剂涂层色变和老化主要是因吸收紫外线而引起,如用纳米SiO2或纳米TiO2复合丙烯酸树脂,聚氨酯乳液因纳米SiO2或纳米TiO2对紫外光有屏蔽作用,保护涂膜,就可大大延长涂层色变和老化时间。因此，利用纳米CaCO3来改变水性聚氨酯涂饰层的耐色变和耐老化性能是有一定的可借鉴性。

(2)涂层具有自洁和杀菌能力

如纳米TiO2与PU复合、TiO2在紫外光照射下产生自由电子——空穴对,它们使空气中的氧活化,产生活性氧和自由基,活性氧和OH自由基具有很高的反应活性,当污染物吸附于表面时,就会与自由电子或空穴结合,发生氧化还原反应,从而达到消除污染的目的,也具杀菌作用。纳米材料与树脂经过特殊复合,其表面同时存在疏水、疏油现象,也能产生自洁能力。目前，我课题组正开始着手这方面的研究，并计划推广到一些疾病防治治疗上。

(3)提高涂层的遮盖力

聚氨酯乳液皮革涂饰剂和综合性能较全面,不足之处是遮盖力较差,如能使用纳米氧化锌和PU复合,就可提高遮盖力。此外,纳米与高分子基复合皮革涂饰剂还能提高涂层的耐磨性、防水性、耐热耐寒等性能,以及出现未预料到的特性。应用纳米CaCO3来改性水性聚氨酯材料，在提高涂层的遮盖力，以及涂层的耐磨性、防水性、耐热耐寒等性能,有着一定的研究价值。

2.纳米CaCO3改性水性聚氨酯在电泳涂料方面的应用

2.1应用的可行性

电泳涂料具涂装自动化程度高、涂层质量均一化、低公害、节能、高效等优点，目前被广泛使用在汽车、家电、建材等方面，电泳涂料一般有环氧树脂和聚氨酯以及聚丁二烯、丙烯酸等系列，在应用于汽车阴极电泳涂料上,如超细二氧化硅已被应用到阴极电泳涂料中，来提高涂料的涂层性能[3-8]。本课题组结合地方区位优势，利用地方资源，着手研制纳米CaCO3改性水性聚氨酯电泳涂料，参考二氧化硅的实际应用，研制纳米CaCO3改性水性聚氨酯电泳涂料有一定的可行性。

2.2纳米CaCO3改性水性聚氨酯电泳涂料的预期性能

2.2.1改善表面涂层性能

汽车工业的日新月异，人们对汽车外观性能要求也越来越高，一般汽车的表面涂层须高装饰性（鲜艳）、户外耐久性及抗污性等，而纳米颗粒分散在有机聚合物的骨架中，作承受负载的填料，以其大的表面积与骨架材料作用，有助于提高材料的韧度和其他力学性能[9]。如将纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯涂料中，可以提高涂料光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等[10]。

2.2.2防静电性能

众所周知，静电在日常生活中会有一些不方便的地方，引起诸多麻烦，因此汽车电泳涂料开发时，应考虑到防污又防静电等多功能。如美国用纳米材料如80nm的SiO2、40nm的TiO2和20nm的Cr2O3与树脂复合作为防静电涂层。利用纳米CaCO3改性水性聚氨酯电泳涂料在防静电效果上，预测其防静电性能也会达到。

2.2.3抗菌性能自清洁性能

纳米材料的各种性能已广泛被人们所认识，因此利用纳米CaCO3改性水性聚氨酯电泳涂料，使其在各种器件的表面涂层上聚有抗菌作用、自清洁作用[9]。

3.结语

纳米材料是指具有纳米结构的材料,利用物质的尺寸效应、界面效应、表面效应和量子效应来改善材料的性能。因此,纳米材料要具备2个条件:一是颗粒尺寸要在100nm以下,二是在性能上要有明显的改善或出现新的性能,并不是在加入纳米颗粒材料后,材料性能都能提高,要视界面结构而定,只有深入研究才能够得出结论。纳米材料只能作为改性材料,改进某些材料的不足性能或出现新的性能,基础还是高分子材料,因此，不论是水性聚氨酯皮革涂饰剂还是聚氨酯电泳涂料，决非纳米CaCO3和水性聚氨酯进行简单的加和,应根据纳米CaCO3的特性和某种水性聚氨酯在皮革涂饰剂或电泳涂料方面进行有效的复合,才能产生特殊效果。

作为纳米CaCO3改性水性聚氨酯的涂料，其应用不仅仅限于皮革涂饰、电泳涂料，还可以在纺织产品的提高抗菌性的后处理中，以及在建筑用的外墙涂层材料等各种实际应用中得到广泛应用。纳米碳酸钙的研究和深加工已成为该产业的一种趋势，因其经济效益显著，纳米CaCO3已被很多涂料制造企业成功用于开发高级纳米涂料,以提高产品的技术含量。因此，纳米CaCO3今后将会越来越被广泛应用于各种聚合物的改性。

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