data-full-width-responsive="true"> 1 前言近年来，将纳米粒子用于涂料的改性取得了很大进展，如纳米改性的防污、自洁户外建筑涂料，抗石击PVC 塑溶胶涂料等。通常，用于改性涂料的无机纳米粒子是作为颜填料用，一方面，
它能使纳米涂料的常规力学性能(如附着力、抗冲击及柔韧性等)得到提高；另一方面，它有可能提高涂料的耐老化、耐腐蚀和抗辐射等性能[1]。目前，纳米粒子在涂料中的应用研究，美国和日本走在世界的前列。国内可用于涂料的纳米材料主要有纳米SiO2、TiO2、ZnO 和氧化铟锡等[2]。其中，纳米SiO2 是无定型白色粉末，无毒、无味、无污染，其分子呈三维网状结构[3]，表面存在不饱和残键和不同键合状态的羟基。高科技产品纳米SiO2 的开发及批量生产，将为涂料产业开辟一个全新的领域，具有广阔的发展前景。本文参照原有乳胶漆生产配方和工艺，将纳米SiO2 用于外墙乳胶漆中，以期提高涂料的耐洗刷、耐碱及耐老化等性能。2 实验2 1 药品及仪器纳米SiO2，杭州万景新材料有限公司；丙烯酸丁酯(99%)，上海金贸泰化工有限公司；OP-10 乳化剂(99%)，石家庄天宏伟业有限公司；聚乙烯醇(PVA，DP 1750 50，醇解度99%)、十二烷基磺酸钠(AR 级)和乙二醇(99%)，国药集团化学试剂有限公司；分散剂DP40，沈阳中企石化有限公司；润湿剂Nc(10%)，上海都市丽实业发展有限公司；消泡剂R6001，上海立奇化工；流平剂2020，广州市众冠美贸易有限公司；苯乙烯(99%)、过硫酸铵和碳酸氢钠等均为市售分析纯；其
他药品及颜填料均为市售。DZKW-C 型恒温水浴锅，江苏金坛市国旺实验仪器厂；JB90-D 型搅拌机，杭州诺丁科学器材有限公司；GFJ 高速分散机，北京广开源科学器材厂；BS224S 电子天平，深圳市泰立仪器仪表有限公司。2 2 涂料配制2 2 1 苯丙乳液的配制苯丙乳液合成配方如下：苯乙烯 14 ~ 15 g丙烯酸丁酯 14 ~ 15 g丙烯酸 06 ~ 12 gOP-10 06 ~ 13 g十二烷基磺酸钠 01 ~ 03 g聚乙烯醇 01 ~ 02 g过硫酸铵 01 ~ 02 g碳酸氢钠 01 ~ 02 g去离子水 39 ~ 45 g将OP-10、十二烷基磺酸钠溶解于一定量水中，再加入全部单体，迅速搅拌，乳化均匀，通氮气20 min，得到预乳化剂，备用。将聚乙烯醇水溶液和适量的过硫酸铵、缓冲剂的水溶液加入三口烧瓶内，搅拌升温至75 ~ 80 C；加入部分预乳化剂，控制反应温度在80 C 左右，保温至液体呈现蓝光；在慢速搅拌下，缓慢滴加余下的预乳化液和过硫酸铵溶液；全部加完后，再升温至85 ~ 88 C，保温至无单体回流为止；降温至40 C 左右，用碳酸氢钠调节pH 至弱碱性即可溶解。2 2 2 未加纳米SiO2 乳胶漆的配制2 2 2 1 A 组分的配制A 组分的配方如下：去离子水 245 g纤维素250HBR 或451F 005 g膨润土SB-1 05 g分散剂DP40 04 g润湿剂Nc(10%) 1 g消泡剂R6 001 01 g乙二醇 2 g亚硝酸钠 01 g防霉剂 适量氨水 调节pH = 8将一定量水加至500 mL 容器，强力搅拌机搅拌，然后缓慢加入纤维素，约4 min 后再缓慢加入膨润土；略微提高转速，依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂等助剂，最后调节pH，搅拌20 ~ 40 min，备用。2 2 2 2 B 组分的配制B 组分配方如下：金红石钛白粉575 15 g煅烧高岭土 5 g滑石粉(800 目) 5 g超细重钙(800 目) 10 g沉淀硫酸钡 8 g待A 组分充分分散后，加入B 组分，提高转速，搅出漩涡，分散时间05 ~ 10 h；然后过滤，关闭分散机，将B 组分用过滤网过滤。2 2 2 3 C 组分的配制C 组分的配方如下：乳液2550 23 gTexanol(醇酯十二) 17 g乙二醇 19 g去离子水 1 g氨水 调节pH = 8消泡剂R6001 适量增稠剂430 适量流平剂2020 适量开启分散机，将过滤好的B 组分在慢速下搅拌，加入一定量消泡剂，然后加入乳液，再缓慢滴加成膜助剂。加入去离子水稀释，调节pH 至8 ~ 9。最后，加入适量的增稠剂和流平剂，将漆调节到所需的黏度。2 2 3 含纳米SiO2 外墙乳胶漆的配制2 2 3 1 A 组分的配制实验配方与制备方法同2 2 2 1。2 2 3 2 B 组分的配制在2 2 2 2 部分B 组分的配方基础上，另加纳米SiO2 03 ~ 10 g。配制时，待A 组分全部分散完后，先将一定量的纳米SiO2 加入A 组分浆料中，高速分散，转速1 500 r/min，分散30 min 后，加入剩下的颜填料，降低转速，继续分散40 min 左右。2 2 3 3 C 组分的配制实验配方、配制方法按2 2 2 3。2 3 性能测定流平性按GB/T 17501979 测试，对比率按GB/T92701988 测试，耐洗刷性按GB/T 92661998 测试，耐碱性按 GB/T 92651988 测试，耐老化性按GB/T97572001 测试。3 结果与讨论3 1 纳米SiO2 对涂料耐老化性的影响耐老化性能是涂料的一项重要指标。紫外线波长越短，能量越强，对涂料的危害越大。测试表明，纳米SiO2 具有很强的吸收紫外、反射红外的特性：对波长400 nm 以内的紫外光，吸收率达70%以上；对波长800 nm 以内的红外线，反射率也达70%以上。这是因为纳米SiO2 颗粒的比表面积非常大，因此含有许多介孔，使得纳米SiO2 颗粒具有更多的界面反射性能。纳米SiO2 添加到涂料中，可以显著提高涂料的耐老化性能，使涂层寿命比一般涂料涂层提高50%或1 倍以上[4]。由于纳米SiO2 是优良的抗老化剂，因此它可以提高涂膜的耐候性。纳米SiO2 分子呈三维硅石结构，可与树脂的某些基团发生键合，从而大大改善材料的热稳定性和化学稳定性；又因其表面配位不足，表现出极强的活性，可以对颜料等色素粒子起吸附作用，能够紧紧包裹色素粒子表面，形成屏蔽作用，大大降低由于紫外光的照射而造成色素的衰减，减少涂膜的粉化现象[5]。本文实验表明，纳米SiO2 的添加量以03 ~ 10 g为佳，添加了纳米SiO2 的涂料，其涂膜耐老化时间从未添加纳米SiO2 时的500 h 提高到1 000 h。3 2 影响纳米SiO2 在涂料中分散性的因素纳米SiO2 添加到涂料中，颜填料与纳米粒子及纳米粒子之间存在范德华力，涂料的细微粒子相互聚集，需将它们分散开来。在分散过程中，一般采用转速大于4 000 r/min 的高速分散机，并单分散30 min 以上，以提高纳米粒子的分散度，使其粒子不产生团聚，从而充分发挥其对涂料的改性作用。一般只存在颜填料分散不足的问题，如果分散过度，部分纳米分子的结构被破坏，也不能充分发挥其作用[6]。同时，分散剂的用量需得当，这样才能对涂料体系产生良好的分散润湿作用；用量过多或者过少，不仅达不到分散的效果，使颜填料絮凝，而且会提高涂料的黏度，给施工造成不便。对于不同的分散剂品种，要选择各自的最佳用量范围，以使涂料的黏度最低。本文选择DP40 为分散剂，其最佳用量为04 g。3 3 影响纳米涂料稳定性的因素纳米浆料的稳定性受纳米粒子本身性质(如表面吸附、等电点等)的影响，同时也与分散剂的分子量、种类和数量有密切关系。所研究的纳米粒子的等电点在pH = 5 ~ 9 之间。聚乙烯醇分散在碱性条件下(pH 8)，可全部解离出聚丙烯酸根离子，它的长链被纳米材料的表面所吸附(纳米粒子的比表面积极大)，起到静电位阻稳定作用。实验证明，pH = 8 ~ 12 为制备纳米湿浆的合适范围，经过一个星期后，处在这个范围的纳米湿浆几乎没有沉降。3 4 加入纳米SiO2 前后涂膜性能对比在外墙乳胶漆中加入纳米SiO2 前后的性能检测结果对比见表1。表1 加入纳米SiO2 前后涂层性能的对比
4 结论(1) 通过实验，得到了纳米外墙涂料的较优实验配方，其中纳米SiO2 的最佳用量在03 ~ 10 g 之间。(2) 在外墙涂料中加入纳米SiO2 之后，其耐洗刷性提高为原来的2 倍；耐碱性从原来的48 h 无异常，增强为7 d 无异常；耐老化时间提高了1 倍，从500 h延长至1 000 h。由此可知，纳米SiO2 改性能大大提高涂料的稳定性、流平性和对比率等性能，尤其是涂层的耐洗刷性和耐老化性。(3) 纳米SiO2 改性涂料具有较好的研究价值和应用价值。
