21世纪高技术材料纳米SiOx的应用(二)

    2.4    涂料
    我国是涂料生产和消费大国,但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足,诸如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等,致使每年需进口大量高质量的涂料。上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料生产企业敢于创新,成功地实现了纳米Siox在涂料中的应用,这种纳米改性涂料一改以往产品的不足,经检测其主要性能指标除对比率不变外,其余均大幅提高,如外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次,人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时〔粉化1级、变色2级)提高到600小时(无粉化,漆膜无变色,色差值4.8),此外涂膜与墙体结合强度大幅提高,涂膜硬度显著增加,表面自洁能力也获得改善。
      2.5    橡胶
    橡胶是一种伸缩性优异的弹性体,但其综合性能并不令人满意,生产橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均为黑色,且档次不高。而纳米siox在我国的问世为生产出色彩新颖、性能优异的新一代橡胶制品奠定了物质基础。
    1997年舟山明日纳米公司通过和都师范大学新材料研究所刘瑜教授合作,成功开发出纳米siox改性的彩色场地材料,在普通橡胶中添加少量纳米siox后,产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档橡胶制品,而且可以保持颜色长久不变。化工部橡胶研究设计院葛雄章高工利用纳米siox替代炭黑成功开发出填补国内空白的纳米改性彩色三元乙丙防水卷

材,其耐磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高明显,且色彩鲜艳,保色效果优异。彩色轮胎的研制工作也取得了一定的进展,如轮胎侧面胶的抗折性能、由原来的10万次提高到50万次以上,有望在不久的将来,实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。不久的将来,实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。
    2.6    颜(染)料
    有机颜(染)料虽具有鲜艳的色彩和很强的着色力,但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不及无机颜料。北京理工大学钟家湘教授与舟山明日纳米公司合作,通过添加纳米siox对有机颜(染)料进行表面改性处理,不但使颜(染)料抗老化性能大幅提高,而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程度的提高,性能可与进口高档产品相媲美,极大的拓宽了有机颜(染)料的档次和应用范围。
    2.7    陶瓷
    氧化物陶瓷进入规模生产以来,其研究朝着高纯超细的方向发展,在一定程度上改善了陶瓷性能和微观结构。以氧化铝为例,从普通瓷→高铝瓷→75瓷(指75% Al2O3)→95瓷→99瓷,其强度性能有了很大提高,但随着科学技术的发展,对高性能陶瓷的要求也不断提高。科研人员曾探索用比超细颗粒更细的纳米材料来使陶瓷改性。实验表明,在95瓷里添加少量的纳米A12O3可以使陶瓷更加致密,强度和抗冷热疲劳等性能大幅提高。近几年来,又采用二相粒子固溶共溶、注入以及弥散等复合技术,可以进一步影响和改善氧化物陶瓷性能。而用纳米siox代替纳米A12O3添加到95瓷里,既可以起到纳米颗粒的作用,同时它又是第二相的颗粒,不但提高陶瓷材料的强度、韧性,而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能,其效果比添加A12O3更理想。
    北京航空材料研究院陈大明教授利用纳米Siox来复合陶瓷基片,不但提高了基片的致密性、韧性和光洁度,而且烧结温度大幅降低,主要性能指标均达到甚至超过美国、日本等国生产的产品。此外,纳米Siox在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著。
    2.8    密封胶、粘结剂
    密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流动性、固化速度达佳条件。我国在这个领域的产品比较落后,高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。据张立德所长介绍,国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂,而纳米Siox是选材料,它主要是在纳米Siox表面包敷一层有机材料,使之具有憎水性,将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即纳米Siox小颗粒形成网络结构抑制胶体流动,加快固化速度,提高枯结效果。由于纳米Siox颗粒尺寸小,从而也增加了产品的密封性和防渗性。
    2.9    玻璃钢制品
    玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点,但其本身硬度较低、耐磨性较差。有关专家通过超声分散方法将纳米Siox添加到胶衣树脂中,与未加纳米Siox的胶衣做性能对比实验,发现其\莫氏硬度由原来的2.2级(相当于石膏的硬度)提高到2.8一2.9级(3级是天然大理石硬度),耐磨性提高1一2倍,因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作用,使材料韧性增加,故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上,耐热性能也大幅提高。