浙江杭州万景新材料有限公司

添加纳米二氧化钛三氧化二铝涂料应用

              纳米技术是 21 世纪富有挑战性、富有活力的高新技术。杭州万景新材料有限公司是一家从事纳米技术研究、生产以及应用的高新技术企业。公司现有专业技术人员130名，形成了一支实力强大的新材料研究开发队伍，公司已经取得了多项技术成果，研制开发了几项在国内外领先的产品技术，具有完全自主知识产权。

    用纳米尺寸的纳米氧化物（VK-T25）与颜料组成纳米复合涂料，以及用原位复合的方法制备有纳米尺寸的无机 - 有机杂化涂料体系是国内外科技工作者研究的热点。

      1 纳米涂料涂装户外木材的效果

      木材易受大气老化而变色、开裂，受潮气和风干作用使尺寸变化大，易长霉菌和被虫蛀、表面易磨损和挫伤，因此它在储运、加工、使用的整个过程中都需要保护。使用涂料是保护木材最为简单且有效的手段之一，能赋予光泽、色彩，起到装饰作用。纳米尺寸的二氧化硅（VK-SP30)、二氧化钛（VK-T25)、氧化锌（VK-J30）等与树脂之间有良好的界面结合强度。纳米二氧化硅（VK-SP30)有优良的自洁能力；纳米二氧化钛（VK-T25)能吸收紫外线，对长波 320~400 nm 和中波 280~320 nm 均有屏蔽作用，又能起到光催化作用，可使有机污染物降解为二氧化碳和水，二氧化硫成为 SO 42- ，一氧化氮成为 NO 3- ，还能还原金属离子；纳米氧化锌（VK-J30）在水和空气中能自行分解出自由移动的电子，留下带正电荷的空穴，将空气中的氧激活为活性氧，与多种有机物发生氧化反应，从而把大多数的病菌和病毒杀死。因此将纳米二氧化硅（VK-SP30)、二氧化钛（VK-T25)、氧化锌（VK-J30）等作为涂料的组分可以制成安全长效的户外用木材的涂料

      1.1 纳米涂料可提高木材尺寸的稳定性

      据报导，采用丙烯酸酯和溶胶状纳米二氧化硅（VK-SP30)共聚而成的硅丙树脂为主要成膜材料可制得用于木材尺寸稳定的浸渍漆。它不含甲醛、甲苯、二甲 __ 苯、木材杀菌保护剂、增塑剂、白蚁驱除剂等成分，却具有杀菌、防霉作用。制漆配方中含有 1%~5% （ 质量比）的纳米二氧化钛（VK-T25)、氧化锌（VK-J30）。固体含量为 40%~45% ，粘度 40~70 mPa · s （25 ℃），外观呈乳白色液体。将木材在液温为 5~10 ℃的上述底漆中浸渍12 h ，随后在50 ℃干燥 12 h ，即完成了底漆涂装。涂膜呈很浅的白色透明膜，涂布量为 60~100 g/m 2 。

1.1.1木材尺寸稳定性试验

      试件：夹竹木，衫木，非洲夹竹木，扁柏木。

      木材中树脂含量按下式计算：

      抗膨胀性试验：

      将不涂装的样板和涂装纳米硅丙涂料的样板先在105 ℃进行 48 h 绝干处理，并量出体积，随后放入 75 ％相对湿度的保湿箱中 5 周，再量出体积。由绝干及调湿的体积求出：

      计算结果见表 2 。

      表 2 木材处理前后的抗膨胀性

      由表 2 可以看出：用纳米硅丙涂料处理后的木材抗膨胀率可提高 36.5%~41.4% 。而树脂含量达到 10% 左右就可以起到相当大的作用。

      1.1.2不同涂料对木材吸湿放湿呼吸性的影响试验

      木材：杉木。

      涂料：三聚氰胺醇酸涂料，纳米硅丙涂料。

      涂装方法： 浸渍干燥，工艺条件同1.1.1。

      将涂装和未涂装的样板分别放入相对湿度 65% 和 100% 的潮湿箱中，试验条件： 65% 湿度 /1 d ， 100% 湿度 /1 d 为 1 个周期；同样 100% 湿度 /1 d ， 65% 湿度 /1 d 为 1 个周期，共进行了 8 d 试验，绘出吸湿放湿图，见图 1 。

图  1  不同涂料对木材吸湿放湿呼吸性的影响

      从图 1 中可以看出：用纳米硅丙涂料处理的杉木和未涂装时一样保持呼吸性，这就是有机硅具有透气性的缘故。而用三聚氰胺醇酸涂料处理的杉木基本失去了呼吸性。

      1.1.3含有 5 ％纳米氧化锌（VK-J30）的硅丙涂料的抗菌防白蚁效果

      按 JISZ2911 各项规定试验。抗菌试验结果见表 3 ，室内防白蚁试验结果见表 4 。

  表 3 抗菌试验结果

      表 4 室内防白蚁试验结果

      1.2 提高户外用建筑木材耐候性的纳米涂料

      1.2.1供实验用的涂料

      底漆主要成膜材料：水性脂肪族聚氨酯（含有不同于上节所述的纳米硅丙树脂）。

      面漆主要成膜材料：溶剂型脂肪族聚氨酯和溶剂型氟碳涂料。

      底、面漆中的纳米二氧化钛（VK-T25)（ MT100HD 平均粒径 15 nm ）不同的添加量，以及底、面漆配套情况见表 5 。

      表 5 耐候性纳米涂料的组成及配套情况

      供实验的木材：夹竹木、衫木、非洲夹竹木、扁柏木。

      将木材表面用 320 号砂皮打磨，底漆涂布量为 80~100 g/m 2 ，在70 ℃远红外炉中烘 10 min 。底漆干燥后用 320 号砂皮打磨后刷涂面漆，涂布量 80~100 g/m 2 ，在 20~25 ℃，相对湿度65%~70% 下自然干燥 48 h ，再供试验。

      1.2.2加速耐候性试验

      加速耐候性试验机为日本阿特拉斯株式会社制造的 CI35A型机器，其中紫外灯波长 340 nm ，功率 0.35 W/m 2 ，黑板的温度（ 63 ± 0.5 ）℃，每照射 120 min 后喷水雾 18 min ，连续照射 3 000 h ，按 340 nm 紫外线照射 100 h 计，平均辐