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纳米材料在汽车涂料中的应用

 

纳米材料

纳米是一个计量单位, 1纳米等于百万分之一毫米。纳米材料是指结构单元(结晶体)至少在一维方向上受纳米尺度~ 调制的各种固体材料,其尺寸大于原子簇而小于通常的微粉,处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米材料具有相同成分的粗晶材料所不具有的优异或奇异性能,利用纳米材料特殊的抗紫外线、抗老化、高强度和韧性、良好的静电屏蔽效应、色泽变换效应及抗菌消臭等功能,可以开发和研制汽车涂料,具有广阔的应用和发展前景。

纳米材料在汽车涂料中的应用

纳米面漆

汽车面漆是对汽车质量的直观评价,它不但决定着汽车的美观与否,而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外,还要求有优良的耐久性,包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。

纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中,作承受负载的填料,与骨架材料相互作用,有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明,将% 的纳米级 O 2 粒子完全分散于树脂中,可提高其机械性能,尤其可使抗划痕性能大大提高,而且外观好,利于制造汽车面漆涂料; 将改性纳米 3 以质量分数 %加入聚氨酯清漆涂料中,可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等; 纳米 O2是一种抗紫外线辐射材料,加之其极微小颗粒的比表面积大,能在涂料干燥时很快形成网络结构,可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性; 以纳米高岭土作填料,制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明,而且吸收紫外线,同时也可提高热稳定性,适合于制造汽车面漆涂料。

另外,纳米材料还具有随角变色的效应,在汽车的装饰喷涂业中,作为后起之秀的随角变色效应颜料是纳米材料应用中最重要和最有发展前途的应用领域之一。例如将纳米 O2添加在汽车、轿车等金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而变幻莫测的色彩效果。纳米粉与闪光铝粉或云母珠光颜料并用于涂料体系时,能在涂层的光照区的侧光区反射蓝色乳光,从而增加金属面漆颜色的丰满度,产生独特的视觉效果。

纳米玻璃涂料

利用纳米粉体材料较强的紫外线反射特性,将纳米 O2粉体按一定比例加入到涂料中,可以有效地遮蔽紫外线,使乘员免受紫外线辐射。将其涂于车窗玻璃表面,在紫外线的作用下,还可以分解沉积在玻璃上的污物,氧化有害气体,杀灭空气中的细菌,具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火、净化车内环境、保证乘员身体健康等作用。

碰撞变色涂料

碰撞变色涂料是为了防止汽车碰撞留下隐患,在碰撞变色涂料内含有微型胶囊,胶囊中装有染料。涂有这种碰撞变色涂料的汽车,一旦外壳受到碰撞等强外力作用时,胶囊就会破裂,释放出染料,使受撞部位颜色立即改变或变成指定颜色,以提醒人们重视。

目前汽车外壳上的油漆,受撞时不会改变颜色,只是外观上略有变化,这样其内部创伤不易发现而会留下后患。使用碰撞变色涂料后,可根据变色情况对撞伤部位进行修复,消除隐患。

抗石击涂料

汽车车体最贴近地面的部分,经常受到各种溅起的碎石、瓦砾冲击,最好采用具有抗石击作用的防护涂料; 在汽车窗导槽等经常摩擦磨损部位,应该使用具有低摩擦系数的涂料。

在汽车涂料中添加纳米 2O3、纳米O2等可提高涂层的表面强度,提高耐磨性,减少碎石、瓦砾的冲击损伤。

防静电涂料

由于静电的作用会引起诸多麻烦,因此汽车内饰件涂料及塑料部件用防静电涂料的开发和应用日益广泛。

用纳米材料如 的 O2、 的O2和 的2O3与树脂复合可作为静电屏蔽涂层应用到汽车上。另外,利用纳米氧化物3O4、O2、O等也可制成多种颜色的防静电涂料。

除臭涂料

在新车中往往会有异味,它们来源于汽车内装饰材料中的树脂添加剂里所含的挥发性物质。另外,汽车内的香烟味、汗臭味被座椅、壁板等表面吸收后,留存于汽车内也 很难清除。

纳米材料具有很强的抗菌消臭功能与吸附能力,因此利用某些纳米微粒作载体,吸附抗菌离子,制成脱臭涂料用于汽车内饰等表面可达到杀菌、抗菌的目的。纳米 O微粒具有优越的抗菌、消毒、除臭功能,因此把它作为功能助剂对天然纤维进行后整理,可以获得性能良好的抗菌纤维,用于汽车内饰纺织品、窗帘用纺织品等,能够吸收异味净化空气。

结束语

纳米材料在汽车上的应用会越来越广泛,但由于纳米材料的价格问题、颗粒/媒体间的界面性质、表面活性等理论问题、纳米材料的分散性、颗粒混入介质的技术手段等还不十分完善,因此在汽车工业领域要实现工业化应用尚存在一定的困难。相信随着科学技术的不断进步,在应用方面存在的各种问题终将会得到逐步解决。利用纳米材料的特殊性能,开发和制备性能优异的汽车涂料具有广阔的发展前景。

来源:涂料人

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