1．概述
納米技術(shù)是20世紀(jì)80年末剛剛誕生并正在迅速掘起的一項(xiàng)新技術(shù)。它的出現(xiàn)標(biāo)志著人類改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，標(biāo)志著人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個新的時代——納米科技時代。許多專家學(xué)者預(yù)測，納米科技必將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)之一。
納米材料是利用原子物理、凝聚態(tài)物理，膠體化學(xué)、固體化學(xué)、量子化學(xué)、表面和界面等多學(xué)科的理論和技術(shù)制備的直接由原子、分子排布的新材料。從某種意義上講，納米材料的研究及進(jìn)展勢必把物理、化學(xué)等領(lǐng)域推廣向一個新層次，因?yàn)樵S多過程的現(xiàn)象很難用傳統(tǒng)理論來解釋。
納米材料具有特殊的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子效應(yīng)、介電效應(yīng)等，可以引用到涂料中賦予涂料不同于常規(guī)的一些力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)性能，制備新的功能涂料如殺菌、防霉、隔熱、耐磨、靜電屏蔽、絕緣、耐污染、抗老化等，而且可以提升傳統(tǒng)涂料的性能使涂料升級換代。由于建筑涂料是涂料行業(yè)用量最大的品種之一，也是提升傳統(tǒng)涂料的重點(diǎn)領(lǐng)域。
2．國內(nèi)外基本應(yīng)用現(xiàn)狀
納米技術(shù)是80年代末興起的。在國外，如美國及其它發(fā)達(dá)國家的政府和企業(yè)都投入了大量的資金和人力進(jìn)行支持，以便在納米技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地，使納米技術(shù)處于納米工業(yè)的領(lǐng)先地位。納米材料在涂料中的應(yīng)用研究近幾年內(nèi)已有較大發(fā)展，目前已有一些產(chǎn)品初步應(yīng)用于市場，如隔熱、耐磨、靜電屏蔽、防偽、隱身涂料等；也有納米材料應(yīng)用于建筑涂料的產(chǎn)品，如用納米材料改性的納米有機(jī)無機(jī)復(fù)合乳液制備外墻涂料、納米二氧化硅系列膠體用于外墻涂料等，可以提高涂層戶外的耐候性、耐污染性、耐水性、耐擦洗性及涂料懸浮穩(wěn)定性，但是相關(guān)的報導(dǎo)較少。
國內(nèi)納米材料及納米技術(shù)的研究在90年代初開始，和國外起步相當(dāng)。即使原來制備的是納米材料，也沒有歸結(jié)為納米技術(shù)，如常州涂料院70年代初研制開發(fā)的透明氧化鐵，就是一種納米材料。90年代以后，研究院所和大專院校對納米技術(shù)和納米材料的研究相當(dāng)活躍，并取得了許多研究成果，陸續(xù)在北京、上海、天津、浙江、江蘇、廣東、山東、安徽、湖北、河北等省市建成了近百個納米技術(shù)及納米材料研究基地，已有10多條線正式生產(chǎn)。其主要品種是納米金屬和納米金屬氧化物等，主要用于高分子材料加工行業(yè)。納米材料用于涂料特別是建筑涂料的研究應(yīng)也相當(dāng)活躍，如在內(nèi)墻涂料中制備出了無毒的長效防霉殺菌涂料、透氣防水高強(qiáng)度耐擦洗涂料，光催化自清潔涂料等等。在外墻涂料中制備出了抗老化涂料、抗污染涂料、自清潔涂料、防水防霉防藻涂料、多種功能復(fù)合涂料等等。由于納米材料的應(yīng)用，提高了傳統(tǒng)建筑涂料的性能，應(yīng)該說取得了可喜的進(jìn)步。但是我們應(yīng)該清醒的認(rèn)識到，納米材料在涂料中的主要應(yīng)用方式是把納米材料（粉體）加入到涂料中進(jìn)行物理分散，只是部分提升了涂料的物性，大部分還沒有達(dá)到質(zhì)的變化，這只能歸結(jié)為納米材料（粉體）在涂料中的應(yīng)用過于簡單，納米應(yīng)用技術(shù)還沒有上升到原子或分子水平的排布。更有企業(yè)將納米材料加入到涂料中，就稱為納米涂料，并進(jìn)行商業(yè)炒作，影響了納米材料在建筑涂料中的應(yīng)用研究。所以，建筑涂料行業(yè)的同仁應(yīng)該多做一些踏踏實(shí)實(shí)的研究開發(fā)和應(yīng)用工作。
3．技術(shù)進(jìn)展
眾所周知，建筑涂料主要由樹脂（成膜物）、顏填料、助劑和稀釋劑（水性涂料稀釋劑為水）而構(gòu)成。納米材料及納米應(yīng)用技術(shù)要針對提升哪些性能來設(shè)計和應(yīng)用。因此應(yīng)向制備納米材料的單位和科技人員進(jìn)行了解，納米材料及其特性才能達(dá)到預(yù)期的效果。
3．1建筑涂料中主要應(yīng)用的納米材料
為了提升傳統(tǒng)建筑涂料的各種性能，可用的納米材料有很多品種。
但最主要的是納米金屬（如Ag等）、納米金屬氧化物（如TiO2、SiO2、CaCO3、ZnO等）。納米材料的粒徑在1~100nm之間。和廣義上講也還應(yīng)包括三維結(jié)構(gòu)中有一維長度在1~100nm之間具有特殊物理化學(xué)性能的材料。應(yīng)該注意的是，同一種納米材料由于粒徑大小不同，材料性能也會有很大差異。上面提到的納米金屬銀（Ag）在建筑涂料中具有長效殺菌防霉防藻作用；納米二氧化鈦（TiO2銳鈦型）具有光催化紫外吸收、穩(wěn)定殺菌作用；納米二氧化硅（SiO2）具有疏水性、抗污增強(qiáng)作用；納米碳酸鈣（CaCO3）具有增強(qiáng)作用；納米氧化鋅（ZnO）具有殺菌、耐磨、紫外吸收作用，其特性原理很多文章都進(jìn)行了介紹，此處不在贅述。
3．2納米材料在建筑涂料應(yīng)用過程及技術(shù)
納米材料是粒徑為1~100nm的超微粒子，它是介于微觀體系和宏觀體系之間的一種新的界觀物理態(tài)，具有特殊的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子效應(yīng)和介電效應(yīng)等。而在建筑涂料應(yīng)用技術(shù)還是小尺寸效應(yīng)對涂料和涂膜性能進(jìn)行改進(jìn)和提高，其應(yīng)用技術(shù)主要分為二類，一是按建筑涂料用助劑的方式直接進(jìn)行應(yīng)用；二是對成膜物質(zhì)進(jìn)行改性，配制所需建筑涂料。
3．2．1納米材料作為助劑應(yīng)用
目前的大部分納米材料改性建筑涂料都采用以助劑的方式加入涂料中，加入方式又分為直接加入，和制成分散漿加入，直接加入方式是在涂料配料階段以粉料直接加入，經(jīng)過高速分散或研磨，符合要求后再加入涂料其它組份，配制成建筑涂料。分散漿料加入是把納米粉體材料經(jīng)過潤濕分散或（強(qiáng)力分散包括超聲波等手段）制成分散穩(wěn)定的液體漿料，直接在成品涂料中加入。根據(jù)涂料性能的不同要求，來確定納米材料的品種、加量、分散方式、分散時間，力求發(fā)揮出納米材料的特性。需要注意的是，納米材料加入清漆時，要注意樹脂成分的抗老化性（如耐候性好的樹脂），制備色漆時，由于有大量顏、填料存在，對樹脂要求就不太嚴(yán)格。
3．2．2納米材料對成膜物質(zhì)進(jìn)行改性
納米材料對成膜物質(zhì)的改性，能夠較好地展現(xiàn)納米材料的獨(dú)特性能，但工藝復(fù)雜、難度大、不易控制，這也是納米材料對涂膜性能改進(jìn)的研究熱點(diǎn)。
3．2．2．1超聲波改性
用超聲波空化作用可產(chǎn)生局部高溫、高壓、強(qiáng)烈沖擊波、極高的溫度梯度和速度梯度在無機(jī)納米粒子表面或單體分子產(chǎn)生活性點(diǎn)，引發(fā)單體在無機(jī)粒子表面進(jìn)行固液非均相聚合，形成聚合物包覆無機(jī)納米粒子的復(fù)合物。
3．2．2．2微乳液聚合
采用表面活性劑或引發(fā)劑對無機(jī)粒子進(jìn)行表面修飾，以其作為種子進(jìn)行微乳液聚合，使單體在無機(jī)納米粒子表面聚合形成聚合物。
3．2．2．3分子組裝體系的自組裝
以相反電核的無機(jī)粒子與聚電介質(zhì)作為結(jié)構(gòu)單位，通過靜電作用，使有機(jī)聚合物粒子相互吸引而復(fù)合，制成納米無機(jī)——有機(jī)復(fù)合物。
4．納米材料改性建筑涂料的評價體系
納米材料和納米技術(shù)在我國近幾年有了長足的發(fā)展，但納米材料改性涂料及建筑涂料的評價體系仍然是一個空白。首先，納米材料就缺乏標(biāo)準(zhǔn)的評價體系，納米材料究竟是以納米粒子狀態(tài)存在，還是以團(tuán)聚物存在，用戶很難評價。若以團(tuán)聚物存在，使用什么方法和手段可以達(dá)到納米粒子狀態(tài)，生產(chǎn)企業(yè)也沒有具體的指導(dǎo)和說明。這樣納米材料的應(yīng)用就大打折扣。同時，納米改性建筑涂料，納米粒子在涂料中又是以何種狀態(tài)存在，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)和檢測手段，造成了把納米材料加入到涂料中，就稱為納米涂料，引起整個市場體系的混亂。因此，可以說并不是納米改性的涂料都是好涂料，好涂料也未必都是納米改性涂料，要看納米材料發(fā)揮的功能如何。目前的評價體系只是從涂料和涂膜性能來評價，還應(yīng)建立深層次的評價體系，才能更有利于納米材料改性建筑涂料的健康發(fā)展。
5．結(jié)束語
納米材料改性建筑涂料在我國剛剛起步，已引起市場的很大反響，同時也取得了一定成果。這對納米材料改性建筑涂料的發(fā)展是有利的。但是，建筑涂料界同仁不能浮躁、更不能炒作，這樣會影響行業(yè)信譽(yù)，也不利于行業(yè)的發(fā)展；同樣，也不能懷疑和否定這項(xiàng)新生事物，求全責(zé)備，最終也不利于行業(yè)發(fā)展。愿行業(yè)同仁仍共同努力，一步一個腳印，踏踏實(shí)實(shí)的進(jìn)行研究工作，在世界納米改性建筑涂料領(lǐng)域中，占有一席之地。
納米技術(shù)是20世紀(jì)80年末剛剛誕生并正在迅速掘起的一項(xiàng)新技術(shù)。它的出現(xiàn)標(biāo)志著人類改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，標(biāo)志著人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個新的時代——納米科技時代。許多專家學(xué)者預(yù)測，納米科技必將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)之一。
納米材料是利用原子物理、凝聚態(tài)物理，膠體化學(xué)、固體化學(xué)、量子化學(xué)、表面和界面等多學(xué)科的理論和技術(shù)制備的直接由原子、分子排布的新材料。從某種意義上講，納米材料的研究及進(jìn)展勢必把物理、化學(xué)等領(lǐng)域推廣向一個新層次，因?yàn)樵S多過程的現(xiàn)象很難用傳統(tǒng)理論來解釋。
納米材料具有特殊的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子效應(yīng)、介電效應(yīng)等，可以引用到涂料中賦予涂料不同于常規(guī)的一些力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電磁學(xué)性能，制備新的功能涂料如殺菌、防霉、隔熱、耐磨、靜電屏蔽、絕緣、耐污染、抗老化等，而且可以提升傳統(tǒng)涂料的性能使涂料升級換代。由于建筑涂料是涂料行業(yè)用量最大的品種之一，也是提升傳統(tǒng)涂料的重點(diǎn)領(lǐng)域。
2．國內(nèi)外基本應(yīng)用現(xiàn)狀
納米技術(shù)是80年代末興起的。在國外，如美國及其它發(fā)達(dá)國家的政府和企業(yè)都投入了大量的資金和人力進(jìn)行支持，以便在納米技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地，使納米技術(shù)處于納米工業(yè)的領(lǐng)先地位。納米材料在涂料中的應(yīng)用研究近幾年內(nèi)已有較大發(fā)展，目前已有一些產(chǎn)品初步應(yīng)用于市場，如隔熱、耐磨、靜電屏蔽、防偽、隱身涂料等；也有納米材料應(yīng)用于建筑涂料的產(chǎn)品，如用納米材料改性的納米有機(jī)無機(jī)復(fù)合乳液制備外墻涂料、納米二氧化硅系列膠體用于外墻涂料等，可以提高涂層戶外的耐候性、耐污染性、耐水性、耐擦洗性及涂料懸浮穩(wěn)定性，但是相關(guān)的報導(dǎo)較少。
國內(nèi)納米材料及納米技術(shù)的研究在90年代初開始，和國外起步相當(dāng)。即使原來制備的是納米材料，也沒有歸結(jié)為納米技術(shù)，如常州涂料院70年代初研制開發(fā)的透明氧化鐵，就是一種納米材料。90年代以后，研究院所和大專院校對納米技術(shù)和納米材料的研究相當(dāng)活躍，并取得了許多研究成果，陸續(xù)在北京、上海、天津、浙江、江蘇、廣東、山東、安徽、湖北、河北等省市建成了近百個納米技術(shù)及納米材料研究基地，已有10多條線正式生產(chǎn)。其主要品種是納米金屬和納米金屬氧化物等，主要用于高分子材料加工行業(yè)。納米材料用于涂料特別是建筑涂料的研究應(yīng)也相當(dāng)活躍，如在內(nèi)墻涂料中制備出了無毒的長效防霉殺菌涂料、透氣防水高強(qiáng)度耐擦洗涂料，光催化自清潔涂料等等。在外墻涂料中制備出了抗老化涂料、抗污染涂料、自清潔涂料、防水防霉防藻涂料、多種功能復(fù)合涂料等等。由于納米材料的應(yīng)用，提高了傳統(tǒng)建筑涂料的性能，應(yīng)該說取得了可喜的進(jìn)步。但是我們應(yīng)該清醒的認(rèn)識到，納米材料在涂料中的主要應(yīng)用方式是把納米材料（粉體）加入到涂料中進(jìn)行物理分散，只是部分提升了涂料的物性，大部分還沒有達(dá)到質(zhì)的變化，這只能歸結(jié)為納米材料（粉體）在涂料中的應(yīng)用過于簡單，納米應(yīng)用技術(shù)還沒有上升到原子或分子水平的排布。更有企業(yè)將納米材料加入到涂料中，就稱為納米涂料，并進(jìn)行商業(yè)炒作，影響了納米材料在建筑涂料中的應(yīng)用研究。所以，建筑涂料行業(yè)的同仁應(yīng)該多做一些踏踏實(shí)實(shí)的研究開發(fā)和應(yīng)用工作。
3．技術(shù)進(jìn)展
眾所周知，建筑涂料主要由樹脂（成膜物）、顏填料、助劑和稀釋劑（水性涂料稀釋劑為水）而構(gòu)成。納米材料及納米應(yīng)用技術(shù)要針對提升哪些性能來設(shè)計和應(yīng)用。因此應(yīng)向制備納米材料的單位和科技人員進(jìn)行了解，納米材料及其特性才能達(dá)到預(yù)期的效果。
3．1建筑涂料中主要應(yīng)用的納米材料
為了提升傳統(tǒng)建筑涂料的各種性能，可用的納米材料有很多品種。
但最主要的是納米金屬（如Ag等）、納米金屬氧化物（如TiO2、SiO2、CaCO3、ZnO等）。納米材料的粒徑在1~100nm之間。和廣義上講也還應(yīng)包括三維結(jié)構(gòu)中有一維長度在1~100nm之間具有特殊物理化學(xué)性能的材料。應(yīng)該注意的是，同一種納米材料由于粒徑大小不同，材料性能也會有很大差異。上面提到的納米金屬銀（Ag）在建筑涂料中具有長效殺菌防霉防藻作用；納米二氧化鈦（TiO2銳鈦型）具有光催化紫外吸收、穩(wěn)定殺菌作用；納米二氧化硅（SiO2）具有疏水性、抗污增強(qiáng)作用；納米碳酸鈣（CaCO3）具有增強(qiáng)作用；納米氧化鋅（ZnO）具有殺菌、耐磨、紫外吸收作用，其特性原理很多文章都進(jìn)行了介紹，此處不在贅述。
3．2納米材料在建筑涂料應(yīng)用過程及技術(shù)
納米材料是粒徑為1~100nm的超微粒子，它是介于微觀體系和宏觀體系之間的一種新的界觀物理態(tài)，具有特殊的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子效應(yīng)和介電效應(yīng)等。而在建筑涂料應(yīng)用技術(shù)還是小尺寸效應(yīng)對涂料和涂膜性能進(jìn)行改進(jìn)和提高，其應(yīng)用技術(shù)主要分為二類，一是按建筑涂料用助劑的方式直接進(jìn)行應(yīng)用；二是對成膜物質(zhì)進(jìn)行改性，配制所需建筑涂料。
3．2．1納米材料作為助劑應(yīng)用
目前的大部分納米材料改性建筑涂料都采用以助劑的方式加入涂料中，加入方式又分為直接加入，和制成分散漿加入，直接加入方式是在涂料配料階段以粉料直接加入，經(jīng)過高速分散或研磨，符合要求后再加入涂料其它組份，配制成建筑涂料。分散漿料加入是把納米粉體材料經(jīng)過潤濕分散或（強(qiáng)力分散包括超聲波等手段）制成分散穩(wěn)定的液體漿料，直接在成品涂料中加入。根據(jù)涂料性能的不同要求，來確定納米材料的品種、加量、分散方式、分散時間，力求發(fā)揮出納米材料的特性。需要注意的是，納米材料加入清漆時，要注意樹脂成分的抗老化性（如耐候性好的樹脂），制備色漆時，由于有大量顏、填料存在，對樹脂要求就不太嚴(yán)格。
3．2．2納米材料對成膜物質(zhì)進(jìn)行改性
納米材料對成膜物質(zhì)的改性，能夠較好地展現(xiàn)納米材料的獨(dú)特性能，但工藝復(fù)雜、難度大、不易控制，這也是納米材料對涂膜性能改進(jìn)的研究熱點(diǎn)。
3．2．2．1超聲波改性
用超聲波空化作用可產(chǎn)生局部高溫、高壓、強(qiáng)烈沖擊波、極高的溫度梯度和速度梯度在無機(jī)納米粒子表面或單體分子產(chǎn)生活性點(diǎn)，引發(fā)單體在無機(jī)粒子表面進(jìn)行固液非均相聚合，形成聚合物包覆無機(jī)納米粒子的復(fù)合物。
3．2．2．2微乳液聚合
采用表面活性劑或引發(fā)劑對無機(jī)粒子進(jìn)行表面修飾，以其作為種子進(jìn)行微乳液聚合，使單體在無機(jī)納米粒子表面聚合形成聚合物。
3．2．2．3分子組裝體系的自組裝
以相反電核的無機(jī)粒子與聚電介質(zhì)作為結(jié)構(gòu)單位，通過靜電作用，使有機(jī)聚合物粒子相互吸引而復(fù)合，制成納米無機(jī)——有機(jī)復(fù)合物。
4．納米材料改性建筑涂料的評價體系
納米材料和納米技術(shù)在我國近幾年有了長足的發(fā)展，但納米材料改性涂料及建筑涂料的評價體系仍然是一個空白。首先，納米材料就缺乏標(biāo)準(zhǔn)的評價體系，納米材料究竟是以納米粒子狀態(tài)存在，還是以團(tuán)聚物存在，用戶很難評價。若以團(tuán)聚物存在，使用什么方法和手段可以達(dá)到納米粒子狀態(tài)，生產(chǎn)企業(yè)也沒有具體的指導(dǎo)和說明。這樣納米材料的應(yīng)用就大打折扣。同時，納米改性建筑涂料，納米粒子在涂料中又是以何種狀態(tài)存在，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)和檢測手段，造成了把納米材料加入到涂料中，就稱為納米涂料，引起整個市場體系的混亂。因此，可以說并不是納米改性的涂料都是好涂料，好涂料也未必都是納米改性涂料，要看納米材料發(fā)揮的功能如何。目前的評價體系只是從涂料和涂膜性能來評價，還應(yīng)建立深層次的評價體系，才能更有利于納米材料改性建筑涂料的健康發(fā)展。
5．結(jié)束語
納米材料改性建筑涂料在我國剛剛起步，已引起市場的很大反響，同時也取得了一定成果。這對納米材料改性建筑涂料的發(fā)展是有利的。但是，建筑涂料界同仁不能浮躁、更不能炒作，這樣會影響行業(yè)信譽(yù)，也不利于行業(yè)的發(fā)展；同樣，也不能懷疑和否定這項(xiàng)新生事物，求全責(zé)備，最終也不利于行業(yè)發(fā)展。愿行業(yè)同仁仍共同努力，一步一個腳印，踏踏實(shí)實(shí)的進(jìn)行研究工作，在世界納米改性建筑涂料領(lǐng)域中，占有一席之地。
