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易清洁纳米涂层的发展趋势

发布者:上海溢澎环保工程有限公司 发布时间:2018-3-8 10:50:23 点击次数:529 关闭
周敦颐在《爱莲说》中曾说:「莲花出淤泥而不染」,这正是大自然中神奇的地方。水滴落在荷叶上,会变成了一个个自由滚动的水珠,而且,水珠在滚动中能带走和叶表面尘土。荷叶的基本化学成分是叶绿素、纤维素、淀粉等多糖类的碳水化合物,有丰富的羟基(-OH)、(-NH)等极性基团,在自然环境中很容易吸附水分或污渍。而荷叶叶面都具有极强的疏水性,洒在叶面上的水会自动聚集成水珠,水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面,使叶面始终保持干净,这就是著名的“荷叶自洁效应”。
经过两位德国科学家(Barthlott & Neinhuis)的长期观察研究,即上世纪九十年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。原来在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰看到,在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”,它上面长满绒毛。因此,在“山包”间的凹陷部份充满着空气,这样就在紧贴叶面上形成一层极薄,只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后,隔着一层极薄的空气,只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触。雨点在自身的表面张力作用下形成球状,水球在滚动中吸附灰尘,并滚出叶面,这就是“莲花效应”能自洁叶面的奥妙所在。Wilhelm Barthlott 由于发现了荷叶自洁效应原理和工业应用获得了多项大奖。
进入21世纪,欧美科学家开始利用荷叶自洁效应原理创办公司,从事商品开发。如Nanogate, Nano-X, Nano4USA, Sureshield Coatings等几十家公司, 开发了多种产品。纳米易清洁涂料的特点:利用硅、铝、钛和锆的醇盐在溶胶-凝胶过程中生成无机材料。基本的结构可以从典型的无机材料到典型的有机材料之间选择。涂层材料的特定的性能可以通过有机成分调整和同时生成有机网状结构的方法进行控制。材料的应用可以按照传统涂层技术实现。应用范围包括各种材料(金属、玻璃、陶瓷制品、聚合物)表面的保护,增强聚合体表面的抗擦伤能力、用于防油防尘防污等。材料的应用形式有光泽面、可以被染色、或者用于色素层(涂色的,金属性的)。涂层与很多不同的基质粘结性能都很好(金属、玻璃、陶瓷制品、聚合物),而且它的厚度显著要比传统的涂层和光泽面薄得多。
表面特性和技术的优越性:
(1)疏水和疏油,不锈钢抗指纹,从而达到易清洁目的。
(2)硬化后涂层的厚度是非常薄,大约为1-3 微米,满足尺寸的精确要求。
(3)对大多数化学药品都具有抗腐蚀性。特别的是,对有机化学溶剂也有很好的耐腐蚀性,而其它的基于有机聚合物的传统涂料容易被这些有机溶剂轻易的腐蚀。
(4)抗划伤,硬度大于5H。 200℃。
(5)无废水,废渣和废气排放。
纳米易清洁涂料与特富龙涂料的比较:纳米易清洁涂料是利用硅、铝、钛和锆的醇盐在溶胶-凝胶过程中生成无机材料。基本的结构可以从典型的无机材料到典型的有机材料之间选择。涂层材料的特定的性能可以通过有机成分调整和同时生成有机网状结构的方法进行控制。
以氟树脂为主成膜物质的涂料称为氟树脂涂料,氟树脂涂料是氟树脂的一种应用形式。在欧美等国家把以氟烯烃聚合物或氟烯烃和其它单体的共聚物等为成膜物质的涂料称为“氟碳涂料”。
1946年杜邦公司将聚四氟乙烯商业化,研制成第一个氟涂料产品,商品名为特氟隆(Teflon),主要用于不粘锅,具体表现为不粘、低污染、易清洗、耐高温。其缺点是:结晶度高、不溶于有机溶剂,需要420℃高温烧结成膜。
1965年,美国Pennwalt公司和Elf Altochem公司研究成功聚偏二氟乙烯涂料,在世界许多标志性建筑的氟碳铝幕墙涂料中获得广泛应用。该类涂料具有超强的耐候性,具体表现为寿命长、不褪色、无污染、耐老化等特点,但不能常温固化,需240度烘烤成膜。
1982年,日本旭硝子公司研究成功聚三氟氯乙烯共聚物FEVE常温固化型氟碳漆,该类涂料具有高光泽和高透明度,可溶于常规有机溶剂,能室温交联固化,主要用于桥梁、车辆、钢结构、混凝土墙面等领域,但防污自洁性一般。
常州纳罗可(Nanocoating)涂料有限公司在美国多项专利的基础上采用现代纳米技术开发出节能、减排、新能源等三大系列产品。主要产品有纳米环保无铬防腐涂料(符合RoHS指令),可广泛应用于各种金属如铝镁合金,铁和铜的防腐处理。纳米易清洁涂料(憎油憎水)应用于不锈钢、陶瓷、塑料、服装、地毯以及各种换热器表面减少附着灰尘、油污等的吸附,从而易清洁,延长使用寿命,降低能耗,节约能源。纳米节能涂料:用于各种建筑玻璃,汽车玻璃可大幅度降低空调用电,节约能源。作者:谢荣才  文字摘自网络!