纳米功能复合涂料

纳米功能复合涂料第一页，共五十二页，2022年，8月28日概述人类生产使用涂料已经有了很悠久的里历史，纳米功能涂料是从我国传统“油漆”基础上发展所形成的、能提供多种不同的特殊功能的一种新型的涂料。不论是传统的以天然物质为原料的涂料产品，还是现代发展中以合成化工产品为原料的纳米功能涂料产品，都属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按现在的化工产品的分类，涂料属于传统的精细化工产品，而纳米功能复合涂料使涂料这种传统精细化工产品成为化工产品中一个更为重要的门类。第二页，共五十二页，2022年，8月28日那什么是纳米功能复合涂料？广义上讲，纳米粒子用于涂料中所得到的一类具有抗辐射、耐老化和剥离强度高或具有某些特殊功能的涂料称之为纳米功能涂料。利用纳米粒子抗紫外线等性能对涂料进行改性，提高涂料的某些性能，这种涂料应称之为纳米改性功能涂料。而使用某些特殊工艺制备的涂料，其细度在纳米量级，这种涂料应称之为纳米结构功能涂料。在建筑材料领域主要使用的是具有耐老化和抗辐射功能等要求的纳米功能涂料。第三页，共五十二页，2022年，8月28日作用与特点：纳米功能复合涂料涂布于物件表面，并在其表面形成涂膜，其主要作用表现如下：保护作用。涂料涂布于物件的表面在其表面形成涂膜，隔绝物件与外界环境因素引起的损坏。装饰作用。涂料能赋予被涂物表面以各种鲜艳的色彩和良好的光泽，给人以美的感受。功能作用。基于涂料的组成，并且与光学、声学、力学、电磁学和生物学等相结合发展起来的专业性很强、具有特殊功能的新材料。例如，漆包线漆具有电绝缘功能、产品包装变色涂料的防伪、火箭表面烧灼涂料具有耐高温功能。第四页，共五十二页，2022年，8月28日成膜物质颜料助剂溶剂涂料涂料的组成第五页，共五十二页，2022年，8月28日成膜物质：成膜物质是组成纳米功能型涂料的基础，它具有黏接涂料中其他组分形成涂膜的功能，对涂料和涂膜的性能起决定性作用。

原始的涂料成膜物质是油脂，主要是植物油，现在依然在使用。不过现在大量采用树脂作为涂料的成膜物质。过去使用天然树脂作为成膜物质，现在则广泛应用合成树脂，包括热塑型和热固型树脂。第六页，共五十二页，2022年，8月28日成膜物质在涂料成膜过程中组成结构不发生变化，即成膜物质与涂膜的组成结构相同，这类成膜物质称为非转化型成膜物质，它们具有热塑性，受热软化，冷却后又变硬，多具有可溶性。由此类成膜物质构成的涂膜，具有与成膜物质同样的化学结构，也是可溶的。成膜物质在成膜过程种组成结构发生变化，即成膜物质形成与其原来结构完全不同的涂膜，这类成膜物质称之为转化型成膜物质。它们都具有引起化学反应的官能团，在热、氧或其他物质作用下能够聚合成与原来结构不同的网状高聚物。这种一般是热固性涂膜，通常具有网状结构。纳米功能复合涂料很少使用单一的品种作为成膜物质，而通常是采用几个树脂品种，互相补充或互相改性，以适应很多方面的性能要求。随着科学技术的进步，将会有更多的品种的合成材料应用为纳米功能涂料的成膜物质。第七页，共五十二页，2022年，8月28日颜料：颜料是有颜色的涂料即通称的色漆的一个主要组分。颜料使涂膜呈现色彩，并使涂膜具有一定的遮盖物件表面的能力以发挥其装饰和保护作用。颜料还能增强涂膜的机械性能和耐久性能。有些颜料还能为涂膜提供一定的特殊功能，如防腐、导电，防延燃性等。涂料一般为微细的粉末转有色物质。将其均匀的分散在成膜物质或其溶液或其分散体中之后形成色漆，在成为涂膜之后，颜料均匀的散布在涂膜中。第八页，共五十二页，2022年，8月28日助剂：助剂，也称为纳米功能涂料的辅助材料组分，它是涂料的一个组成部分，但不能单独形成膜，而是在涂膜后作为涂膜中的一个组分在涂膜中存在。助剂可以改进涂料中或涂膜的某一方面性能。不同品种的涂料需要不同作用的助剂。总之，助剂的使用是根据涂料和涂膜的不同要求而定的。

助剂应用于纳米功能涂料时，量很少，但能起到显著的作用，因而助剂在材料中的应用越来越受到重视，已成为现代涂料生产技术的重要的内容之一。第九页，共五十二页，2022年，8月28日溶剂：从溶剂来分类，可分为有溶剂涂料和无溶剂涂料。前者又可以分为水性涂料和溶剂型涂料。无溶剂型涂料包括粉末涂料、光敏涂料以及干性油等。溶剂是使液态涂料完成施工过程所必须的一类组分。原则上是不构成涂膜，也不存在涂膜中。溶剂组分的作用是将涂料的成膜物质溶解或分散成液态。溶剂组分通常是可挥发性液体。溶剂品种的选用是根据涂料的成膜要求而确定的。一种涂料可以使用一个溶剂品种，也可以使用多个溶剂品种。溶剂组分虽是制备液态涂料所必须的，但在施工成膜后要挥发掉，会造成资源的损失，特别是使用具有光化学反应性的溶剂，在涂料生产和施工过程造成环境污染，危害人类健康。努力解决溶剂生产问题，是纳米功能涂料发展中的一个重要方向。第十页，共五十二页，2022年，8月28日纳米功能复合涂料的市场展望：

最近几年，随着环保呼声越来越高，纳米功能型涂料、纳米水性涂料在全球市场中成为持续的热点，其中纳米功能性涂料表现的最为耀眼。据中国建筑装饰协会不完全统计，功能性纳米复合涂料约占建筑涂料总产量的7%~8%。而建筑用涂料占据整个涂料行业的半壁江山。最近几年国内的房地产行业的迅速发展，目前国内市场对功能性纳米涂料需求量以每年10%~15%增长。第十一页，共五十二页，2022年，8月28日2008-2012年中国涂料市场产量及增速第十二页，共五十二页，2022年，8月28日国内市场对功能性纳米建筑涂料需求量的增长来自两个方面。一个是每年新建房屋建筑竣工面积的增长，同时，房屋功能性涂料装饰率提高；二十近年来房屋建筑保有面积迅速增长，同时，随着人们生活水平的提高，房屋维修频率加快。因此，国内建筑装饰呈上升态势，市场规模从2003年的3826亿元，上升到2005年4500亿到2008年已经到7000亿。这无疑给建筑材料的长远发展提供了极大的市场空间。第十三页，共五十二页，2022年，8月28日纳米功能复合涂料的分类：纳米导电功能复合涂料纳米稀土功能发光涂料纳米耐核辐射复合涂料纳米防污功能复合涂料纳米耐热隔热防热复合涂料纳米耐磨复合涂料纳米建筑防水功能复合涂料纳米防火功能复合涂料纳米阻尼功能复合涂料纳米示温复合涂料第十四页，共五十二页，2022年，8月28日纳米防污功能复合涂料船舶污损指的是船舶水线以下的壳体长期浸没在海水中而受到海水腐蚀以及各种海生物(如贝类、海藻类、海草等)和其他污物的附着，使船壳受到污损。船舶污损会引起海洋监测仪器传动机构失灵、信号失真、性能下降、使用寿命缩短等严重问题。有数据表明，万吨以上的远洋轮，若其船底污损5%，燃油消耗则增加10%，每年的损失超过100万美元。

纳米防污涂料是纳米防污基料、漆基、毒剂、颜料、助剂和溶剂所组成的。纳米防污、漆基一般采用沥青、氯化橡胶、苯烯树脂和乙烯类树脂。最初的毒剂是砷、汞等化合物，因毒性大已禁用。第十五页，共五十二页，2022年，8月28日为此了防止船舶污损造成的损失，人们研发出了各种防污损涂料涂覆于船体以增加船舶抗污损能力。如传统的有机锡防污涂料，以及新型的由铜、锌离子或有机杀虫剂等新型功能结构涂料。尽管涂料工作者坚持不懈地努力以应对新的挑战，但是涂料性能的改进速度却远远落后于社会发展的需求。涂料与涂膜存在的一些通病例如:涂膜与底材脱离、剥落，早期起泡、锈蚀损坏、化学介质渗漏，粉化、褪色、失光，易划伤磨耗、易损坏霉和菌滋生、沾污等。不仅如此，在长期使用中还会将重金属等有毒物质逸散入水体，更会对海洋生物和生态系统构成很大的威胁。因此结合纳米材料的特殊功能，在涂料工业需要环保的前提下，长效无毒含有某些纳米尺寸组分的防污涂料及纳米量级的防污涂料将会成为海洋防污涂料的主要研制方向。第十六页，共五十二页，2022年，8月28日纳米防污功能复合涂料的优点（1）具有广泛的抗生物谱，在足够低的浓度下可阻止附着生物的生长。（2）在海水中溶解度足够低，在保证其具有有效渗出浓度的同时，又避免过快的溶解和流失。（3）符合环境的要求，不仅对涂料的生产和施工人员无害，更重要的是对海洋生物无害。第十七页，共五十二页，2022年，8月28日防污剂分为无机和有机防污剂两种。无机防污剂对铜粉、氧化亚铜；有机防污剂有有机锡等。（1）氧化亚铜。铜离子可以降低生物机体中主酶对生物代谢的活化作用，以此缩短生物寿命，并可使生物体内蛋白质凝固。铜类毒剂的主要成分是氧化亚铜，它对人体的毒性小，有效地防污剂，其污染程度较低。（2）有机锡。有机锡的临界渗出率只有氧化亚铜的1/10，其种类很多，主要有三丁基锡和三苯基锡两大类。有机锡和氧化亚铜合用，其效果非常明显。有机锡容易通过反应成膜制成自抛光防污涂料。（3）有机化合物。有机化合物作为毒料的有DDT、四甲基秋兰姆二硫代物（百菌清）等。DDT对纺织藤壶等贝类有特效，常做氧化亚铜和有机锡的辅助毒料。第十八页，共五十二页，2022年，8月28日纳米防污功能复合涂料现状现在大量使用的氧化亚铜虽然对人体的伤害不大，但对某些鱼类和鲸的毒性指标大于24h。苏伊士运河中Cu2+含量超过正常海水的20倍。从长远来看，铜化合物作为防污剂会被逐渐限制使用。国外无毒的纳米防污涂料的研究主要以下几类：低表面能防污涂料生物化学防污涂料高吸水性树脂防污涂料反渗透膜防污涂料碱式硅酸盐防污涂料第十九页，共五十二页，2022年，8月28日有机硅低表面能防污涂料涂料的作用机理

污损生物在海洋设施表面上的附着首先是要分泌一种黏液，这种黏液对物体表面进行润湿，并在其上分散，然后通过化学键合、静电作用、机械连锁及扩散作用中的一种或几种机理进行黏附。而去除海生物则是通过剥离、平面剪切、非平面剪切等方式从涂层表面脱落（见图1），其中剥离脱落所需要的能量最小。因此，有效的措施是采用表面能较低的涂层，使得污损生物与涂层的表面润湿性差，从而难以附着或附着不牢。此类涂层还应具有较低的弹性模量，利于污损生物以剥离的方式从涂层上脱落第二十页，共五十二页，2022年，8月28日有机硅低表面能防污涂料研究现状国内外学者对低表面能有机硅防污涂料开展了长期的、大量的研究工作，主要集中在添加小分子的硅油种类与基体树脂改进两方面。添加硅油

在有机硅树脂中添加相对分子质量低的硅油，可增加防污涂料的污损释放性能。当非键合的硅油从涂层内部迁移到涂层表面时，不仅增加了涂层表面的光滑性，而且增加了涂层表面的憎水性，海生物的附着难度加大，从而改善了涂层的污损释放性能，实际上是为低表面能有机硅涂层增加了一个附加防污机理。不仅如此，添加硅油还能够显著影响海生物的初期附着行为，并能将亲油性的海生物幼虫（如藤壶幼虫）诱困在其中然后将其杀死，但对亲水性的海生物幼虫（如藤壶无节幼体）却不起作用。第二十一页，共五十二页，2022年，8月28日Truby等研究了在PDMS弹性体中添加PDMDPS硅油前后的性能比较。在不同海域试验发现，添加硅油后，涂层表面海生物附着总量都有所减少。并且在佛罗里达海域发现，添加硅油能够显著降低藤壶的附着强度，牡蛎的附着强度也下降了大约1/3，但管虫的附着强度基本没受影响。因此低表面能有机硅防污涂料对不同海生物的响应程度是不一样的。同时发现，添加硅油后，涂层的弹性模量和耐磨性都有所降低，这给海生物的清理带来了不利影响。涂层表面海生物的附着量不仅与所添加的硅油种类有关，而且还与基体树脂有关。因此需要两者之间配合良好才能具有优异的防污性能。同时须注意，如果添加的硅油不合适，不仅会增加海生物的附着量，而且会增加海生物与涂层之间的黏附力第二十二页，共五十二页，2022年，8月28日基体树脂的选择和改性Wynne发现硅氢化作用固化的PDMS树脂要比乙氧基硅氧烷固化PDMS树脂具有更好的防污性能。值得注意的是，涂层中的CaCO3填料会在海水中逐渐溶解，导致了有机硅涂层的表面粗糙度增大，增加了海生物的附着强度，但同时降低了涂层的弹性模量。通过前面的讨论可知，涂层弹性模量的降低有利于增加其防污性能，但究竟以哪种作用为主有待于进一步研究。最近的研究发现，添加CaCO3的防污涂层要比添加SiO2的防污涂层表现出更好的污损释放性能，这是因为SiO2作为增强填料致使涂层的弹性模量增加，从而导致涂层的污损释放性能降低第二十三页，共五十二页，2022年，8月28日低表面能防污涂料存在的问题与基材的附着力差，重涂性差，施工难度较大。机械强度差，表面易划伤破损，而增加其稳定性的措施往往又会降低其污损释放性能。更适用于高速、高在航率的船只，对航速低于30节的船只防污性能较差。而且其表面容易聚集硅藻黏泥物，即使在高航速下也难以清除。添加的硅油释放殆尽后，有机硅涂层将变脆开裂，海生物会很快附着在其表面，因此限制了其防污期效。另外释放到海洋环境中的硅油是否有潜在的污染尚未有定论第二十四页，共五十二页，2022年，8月28日纳米防火功能复合涂料防火涂料又称阻燃材料，他除了具有一般材料所具有的装饰性能和保护性能外，还有其特殊的功能，其一就是涂层本身具有不燃性和难燃性，即防止火焰的点燃，其二是防止燃烧或对燃烧有延缓作用，即能在一定时间内阻止和抑制燃烧的扩展，有利于灭火。防火涂料分为两大类膨胀型（含有微孔的难燃型涂料）非膨胀型难燃型（有机涂层）膨胀型（含有微孔的难燃型涂料）非膨胀型膨胀型（含有微孔的难燃型涂料）非膨胀型膨胀型（含有微孔的难燃型涂料）难燃型（有机涂层）第二十五页，共五十二页，2022年，8月28日纳米阻燃剂的作用机理燃烧是放热的氧化反应，它必须同时具有三个条件：可燃物、助燃剂（空气或氧气）和火源（火焰或高温）。只要缺少一个条件，燃烧便不能发生或被阻止作用机理：促进碳化的发生；生成一层玻璃态的保护层；形成膨胀型外层；通过吸热反应冷却涂料，如有效的释放水或者二氧化碳等。第二十六页，共五十二页，2022年，8月28日纳米阻燃剂的适用范围防火涂料的应用范围非常广泛，主要应用于建筑（内外墙体）、车辆（汽车车身及发动机）、家用电器和军工等方面。目前应用较为广泛的与我们生活较为贴近的就是钢结构的防火涂料。钢材虽然是非燃烧型材料，但钢不耐火，温度在400℃时，钢材的屈服强度将下降到室温时的一半，温度达到600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度，一般裸钢的耐火极限只有十几分钟。一旦发生火灾结构就很容易遭到破坏。因此对其进行防火改造是很重要的。第二十七页，共五十二页，2022年，8月28日原料名称用量/kg聚氯丁橡胶乳液（50%）100钛白粉10氢氧化铝80三氧化二锑5抗氧剂2石棉纤维10膨胀型纳米涂料的典型配方第二十八页，共五十二页，2022年，8月28日材料的纳米化改性纳米的无机材料可能与有机分子复合形成具有共价键结合的复合树脂，复合树脂具有耐高温、黏结强度高等特点。利用纳米三氧化二锑、氢氧化镁等材料，可大大提高其阻燃性能。制备具有纳米级纤维结构的无机纤维，保证其与树脂等材料的充分复合，使超薄涂料具有高温强度。第二十九页，共五十二页，2022年，8月28日使用中存在的问题纳米级材料的分散仍是材料发挥其真正作用的重要阻碍。而且乳胶液中不可避免的含有2%~5%的可挥发有机物质，涂刷时常常生异味，施工后很长时间仍对环境产生污染。国内一些企业特别是涉外企业，已经对涂料的可挥发成分提出明确的要求。所以降低乳液成分的可挥发性，生产环境友好型防火涂料是今后人们研究方向之一。第三十页，共五十二页，2022年，8月28日环保型纳米防火涂料目前我国市场上的纳米防水涂料以饰面型纳米防火涂料和厚浆型纳米防火涂料为主，从成膜物质物性质上大体可以分以下几类：合成聚合物乳液型水溶性树脂型无机胶黏剂型第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日在所有的纳米水性防火涂料品种中，无机胶黏剂型防火涂料是对环境最有好的品种，但其涂层的理化性能存在一些难以克服的不足。水溶性氨基树脂、脲醛树脂等本身有较好的阻燃性能而且可以帮助成碳，由它们制成的防火涂料具有非常好的综合防火效果，但由于其甲醛含量比较高，难以满足环保对毒性的要求，所以前景堪忧。目前市场上应用较多的纳米水性防火涂料多为聚合物乳液型，接下来给大家介绍一种氮磷型膨胀型阻燃剂。第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日氮磷型膨胀型阻燃剂（IFR）体系内同时含有酸源、碳源及气源的氮磷膨胀型阻燃剂(IntumescentFlameRetardant，IFR)填充的高聚物受强热或燃烧时，表面生成一层均匀的多孔炭质泡沫层，能起到隔热、隔氧、抑烟、防熔滴的作用，且无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，具有良好的阻燃和抑烟功能。第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日IFR不以氧化锑为协效剂，不含卤素，含有这种阻燃剂的高聚物在受热时，在聚合物表面能生成一层均匀的炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防止熔滴产生的作用。IFR主要由三部分组成，酸源、气源、碳源。酸源，即脱水剂或炭化促进剂，通常为无机酸或受热时能生成无机酸的盐，能够促进炭化物的形成，无机酸要求沸点高，且氧化性不太强。常见酸源类型有磷酸、硫酸、硼酸、硼酸盐、磷酸胺盐、磷酸酯等。气源，即发泡源，能产生惰性气体，为铵类和酰胺类物质，常见类型有三聚氰胺、脲醛树脂等。碳源，即成炭剂，形成泡沫炭化层，主要是含碳量高的多羟基化合物，常见类型有淀粉、糊精、酚醛树脂、新戊二醇、丙三醇等。各组分的选择原则为：(1)酸源：酸源必须能够使含碳多元醇脱水。酸源必须在较低的温度释放酸，尤其应低于多元醇的分解温度；(2)碳源：碳源的有效性与碳含量及活性羟基的数量有关。碳源应在其本身或材料分解前的较低温度下与催化剂反应；(3)气源：发泡剂应在IFR体系熔化后、固化前的温度发生分解，并释放出大量气体。第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日阻燃机理气相阻燃；磷一氮一碳体系的胺类化合物受热可分解产生氨气、水蒸气、氮氧化合物，前两种气体可稀释火焰区的氧浓度，后者可使燃烧赖以进行的自由基淬灭而使链反应终止。同时自由基也可能与组成泡沫体的微粒碰撞，相互反应生成稳定的分子，致使链反应中断。凝聚相阻燃；这是IFR的主要阻燃作用，其机理为：在较低的温度下(150℃左右，具体温度取决于酸源和其它组分的性质)，由酸源释放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机酸，在温度高于释放酸的温度下，无机酸与多元醇发生酯化反应，催化剂为体系中的胺，其加速酯化反应。此时，体系在酯化前或酯化过程中熔化。且体系中生成的水蒸气和由气源产生的不燃性气体如：NO和NH，(吸热，降低材料表面的温度，并且隔绝氧的进入)，使熔融状态的体系膨胀发泡。同时多元醇和酯脱水成炭，体系进一步发泡，反应接近完成时，体系胶化和固化，形成多孔泡沫炭层。为了发泡，各步反应必须几乎同时发生，但又必须按严格的顺序进行。第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日IFR优缺点优点在于聚合物表面能生成一层均匀的炭质泡沫层，可以起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并能防止熔滴的产生。而缺点在于：与聚合物相容性差，可能会导致被阻燃基质的物理力学性能、电性能和绝缘性能的下降，以及外观的改变。吸湿性大。第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日改性IFRIFR的吸潮问题和分散性差一直困扰着人们。常需对IFR进行改性处理，目前采用的改性处理方法有表面改性、微胶囊改性。微胶囊改性微胶囊化是指用涂层薄膜或壳材料均质敷涂微小的固体颗粒、液滴或气泡。含固体颗粒的微胶囊的形状基本与囊内固体相同，而含液体或气体的微胶囊形状一般为球形第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日微胶囊改性

对填料型阻燃剂来说，其实质是在微粒表面上覆盖一层均质且具有一定厚度的薄膜，以此增加填料分散而提高阻燃效能的表面改性方法。采用微胶囊化技术对膨胀型阻燃剂进行包裹改性，可以改善膨胀型阻燃剂吸潮性，防止有效的阻燃成分在阻燃系统内的迁移，进一步改进膨胀型阻燃剂与基体的相容性，从而达到提高阻燃材料性能的目的。第三十八页，共五十二页，2022年，8月28日材料的优缺点高分子材料欲阻燃，需施加阻燃剂，阻燃剂按属性可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂，无机阻燃剂具有低烟、低毒、无卤、稳定性好，价格低廉等优势，但存在着添加量大、与材料的相容性差、降低材料性能等缺点，受到一定程度的限制。有机卤系阻燃剂虽与材料相容性好、添加量小、性价比高、对材料的性能影响小，但是燃烧时发烟量大、产生卤化氢等大量的有毒气体，对人类自身及其环境产生危害。第三十九页，共五十二页，2022年，8月28日展望随着高分子材料阻燃处理技术的不断发展，对阻燃剂的综合性能指标的要求也越高，高效、相容性好、热稳定性高是未来阻燃剂的发展方向，未来的[FR应在下述五个方面改进：(1)热稳定性高，满足聚合物高温加工成型的需要。APP和PER的热稳定性不高，特别是国产APP有较强的吸湿性，因组分中多含小分子化合物，导致热稳定性不好，不适用于加工温度高的工程塑料。(2)阻燃剂表面处理。用偶联剂处理IFR以增加与聚合物的相容性，提高IFR在基体的分散性，同时获得良好的阻燃性能和力学性能。常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸偶联剂等。另外，用微胶囊技术处理对IFR进行包裹改性，可提高IFR的防潮第四十页，共五十二页，2022年，8月28日性，改进IFR与基体的相容性，从而达到提高阻燃材料性能的目的。(3)微细化处理。较大的IFR颗粒会损害材料的物理力学性能，对IFR微细化，甚至纳米化，既可增大IFR与材料的接触面积以提高相容性，又可降低IFR的用量。(4)协同效应。IFR添加量相对较大，阻燃效率不高，在一定程度上，限制了其广泛应用。如研究发现IFR阻燃的聚烯烃，当用量为20％～30％时，LOI才达到30％以上。因此，筛选适当的协效剂，增加IFR的阻燃效率，才可以降低阻燃材料的成本，为企业创造更大的经济效益。(5)研制新型吸潮性低、热稳定好、阻燃效果高的“三位一体”膨胀型阻燃剂。第四十一页，共五十二页，2022年，8月28日纳米导电功能复合涂料纳米导电涂料是现代科学技术，特别是信息和电子技术中，起到重要作用的特种功能涂料至今约有半个世纪的发展历史。1948年，美国公布了银和环氧树脂制成导电胶的专利。具有传导电流和排除积累静电荷功能的涂料称之为导电涂料。导电涂料第四十二页，共五十二页，2022年，8月28日按其导电能力可分为电阻涂料、电波屏蔽涂料、电波吸收涂料、发热涂料、防静电涂料、电场缓和涂料。根据应用特性，可以把导电涂料分为四大类：作为导电体使用的纳米涂料，如混合式集成电路、印制电路板、键盘开关、冬季取暖和汽车玻璃的防霜的加热漆、船舶防污导电涂料。辐射屏蔽涂料，如无线电波、电磁波屏蔽。抗静电涂料其他，如电致变色涂料、光电导涂层。第四十三页，共五十二页，2022年，8月28日（1）渗流作用

在导电填料的涂层中，只有当导带粒子的填充量大到某一特定值（绝缘性聚合物的堆积密度小到一定值）时，才有电流流经的通道，涂层才具有导电性，此特定值称为渗流临界值。在导电填料体积分数小于渗流临界值时，载流子流通的通道完全被绝缘性聚合物“堵塞”，此时涂层的电阻基本上是绝缘性聚合物的电阻。当导电填料的体积分数达到渗流临界值时，由于导电粒子相互接触而导电，涂层的电阻明显下降。添加型纳米导电涂料导电机理第四十四页，共五十二页，2022年，8月28日（2）隧道效应

在导体粒子之间，通过聚合物薄层的导电机制主要是量子力学隧道效应。当两个导电粒子之间的非导电层很薄（一般不大于10nm）时，在电场作用下，电子越过很低的势垒而流动的现象称为隧道现象。隧道效应只有在导电粒子非常接近时（不大于10nm)才能产生效果，所以导电粒子有足够的填充量才能达到这种接触间隔，涂料的导电性才能在这种情况下产生突变。（3）热膨胀

聚合物的热膨胀系数比作为导电填料的金属类大得多，因此，填料的体积分数和填料粒子之间的距离是随温度显著变化的。导电粒子填充量在渗流临界值以上的聚合物涂层，在某一温度下具有导电性，当温度升高时会使填料粒子间距离增大到不能产生隧道效应使导电性能突变性的降低，电阻率增加几个数量级。第四十五页，共五十二页，2022年，8月28日

日本海儿兹化学株式会社的最新科研成果——电磁屏蔽、吸波纳米涂料的屏蔽性能及各项综合指针均处于世界顶尖水平。它完全解决了多年来制约纳米导电涂料发展的铜粉氧化问题，分子量高达100万的高性能基体聚合物能够科学地保护金属填料，防止铜填料的氧化，并使得屏蔽性能可持续10年以上。另外，作为符合ISO-14001的纳米导电涂料，它没有使用任何有毒物质，是真正的绿色环保涂料。

电磁屏蔽、吸波纳米涂料分为反射型和吸收型两种系列。反射型屏蔽效果高达53dB-7dB，可以为电子产品、医疗设备、精密仪器等解决电磁波