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涂料中的新科技——綠色納米技術(shù) 介紹 在2007年，具有環(huán)保意識的消費者在他們生活中的各個(gè)方面都開(kāi)始使用"綠色"產(chǎn)品。"綠色化"和購買(mǎi)產(chǎn)品的技巧隨處可見(jiàn)：網(wǎng)絡(luò )、新聞播報、電視節目中進(jìn)行的插播，雜志和報紙。住宅建筑者和供應商們開(kāi)始尋找可以使住宅更具有能量有效性的方法。 在2008年，前景繼續發(fā)生著(zhù)變化?，F在隨著(zhù)環(huán)境危機擺在了公眾意識的前列，傳統的節約能源的方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足當今的要求。很多公司都在研究新的技術(shù)，從而不僅僅是可以改善環(huán)境的平衡而是要對其進(jìn)行轉換。從更基本的層面來(lái)講，消費者和業(yè)主們比以往任何時(shí)候都理解綠色化真正意味著(zhù)什么并且他們正在尋求可以產(chǎn)生最大影響的解決方案。他們還很清楚地知道哪些綠色產(chǎn)品可以帶來(lái)最大的價(jià)值。因此，他們正在尋找可以達到多項目標同時(shí)具有成本效益的解決方案。例如，可以將綠色納米技術(shù)應用在住宅建筑和工業(yè)景觀(guān)中，尤其是將其應用于涂料中。 綠色納米技術(shù) 綠色納米技術(shù)可以為此提供生動(dòng)的解決方案，從而將結果進(jìn)行最優(yōu)化并且最大化地滿(mǎn)足具有環(huán)境保護意識的業(yè)主的基本要求。甚至是EPA都已經(jīng)開(kāi)始重視納米技術(shù)對于環(huán)境的價(jià)值。在2007年，EPA向steward新一代的納米技術(shù)公司發(fā)布了一條內部建議。這些新一代的納米技術(shù)公司支持綠色建筑和綠色化學(xué)，并且不斷尋求新的更有力的解決環(huán)境危機的方法。但是什么是綠色納米技術(shù)？為什么納米技術(shù)科學(xué)在這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展會(huì )在涂料行業(yè)中如此地引人注目？ 和其他每天沉浸在思索納米技術(shù)科學(xué)的人們一樣，我明確地理解了納米技術(shù)的誘惑力：納米技術(shù)是對材料中尺寸不超過(guò)十億分之一米的單元結構和原子結構所進(jìn)行的操作。在納米技術(shù)這一新興領(lǐng)域中，納米技術(shù)具有競爭力的基本優(yōu)點(diǎn)是：該技術(shù)可以創(chuàng )造出大量的完全嶄新的方法或材料。在納米技術(shù)的工業(yè)應用中，我們已經(jīng)創(chuàng )造出了：可以明顯地保存能量的類(lèi)似于油漆的涂料；可以在零度以下的冬季降低住宅熱量需求的涂料；可以在炎熱的天氣中為住宅降溫的涂料；可以改善汽車(chē)外觀(guān)的涂料；或者可以使管件具有更好的侵蝕保護效果的涂料。這些科學(xué)幻想已經(jīng)都變成了科學(xué)事實(shí)，并且這也敲響了工業(yè)納米科技涂料的鐘聲。 結果表明，半結晶化聚酯的使用一方面造成了薄膜在固化過(guò)程中流動(dòng)性能的提高，另一方面與無(wú)定形聚酯粉末涂料配方相比，半結晶化聚酯的使用增加了反應活性。 更進(jìn)一步而言，半結晶化聚酯的影響可以通過(guò)實(shí)際的測試而得到：將粉末涂料PCF 2和PCF 3用在脫脂型鋼板上，并且在不同溫度下的空氣循環(huán)烘箱中加熱30分鐘。固化后漆膜的機械性能可以根據ASTM D 2794標準進(jìn)行抗沖擊強度測試。盡管在140℃時(shí)，可以在兩種體系中都獲得沖擊強度值為160inch-lb的高柔性漆膜，但是PCF 2在130℃時(shí)的柔性發(fā)生了降低。而對于PCF 3而言，可以在不損失柔性的情況下將固化溫度降低至120℃。 顆粒設計方法 絕大多數的納米技術(shù)只有在顆粒尺寸小于十億分之一米時(shí)才能發(fā)揮作用。然而，這正是工業(yè)納米技術(shù)的顆粒設計方法與通常的納米技術(shù)市場(chǎng)在科學(xué)方法上的不同。在工業(yè)納米技術(shù)中，我們清楚地知道我們想要創(chuàng )造的是一種方便使用的家庭友好型涂料。這種涂料要能夠有助于保存能量和保護環(huán)境，并且希望能夠可以有效防止危險的霉變和鉛污染。為了達到上述要求，我們開(kāi)始將安全的微米級（而并非納米級）顆粒用于納米尺度的建筑中。這種方法論使得我們可以創(chuàng )造出包含納米技術(shù)所有優(yōu)點(diǎn)而又不含任何缺點(diǎn)的涂料。然而，這只是平衡中的一部分。我們仍然需要一種聚合物涂料，從而可以使納米材料與其進(jìn)行混合但又不會(huì )遭到破壞。將結果進(jìn)行組合可以獲得的是――一類(lèi)特定的納米復合材料和多種二級"載體"成分。材料還具有一些獨特且頗具價(jià)值的特征，包括非常低的導熱系數、非常高的耐侵蝕性和杰出的耐用性等等。此外，它將這兩種過(guò)程連接起來(lái)從而最終形成了Nansulate涂料發(fā)展的可能性。 Nansulate 本質(zhì)上來(lái)講，工業(yè)納米技術(shù)的Nansulate生產(chǎn)線(xiàn)包含8條針對家用和商用項目的具體的涂料生產(chǎn)線(xiàn)。Nansulate HomeProtect和它的第一代產(chǎn)品NanoPrime，這兩種涂料可以為住宅內部和外部均提供保溫性能。它們也可以作為改進(jìn)型的防霉劑，并且與市場(chǎng)上的其他產(chǎn)品不同的是，在這兩種涂料中是不含任何FDA登記的具有潛在危害性的微生物。Nansulate EPX?是特別設計用來(lái)對輸油管道和天然氣管道進(jìn)行隔熱的涂料，以防止具有價(jià)值的燃料在運輸過(guò)程中發(fā)生冷凍。Nansulate PT是針對金屬表面而設計的涂料，可以用在石油、天燃氣、生物柴油、農業(yè)、以及商業(yè)貨物等產(chǎn)品的金屬表面上。Nansulate GP是經(jīng)過(guò)NSF國際注冊的可以用于食品接觸的涂料，可以應用在食品和飲料行業(yè)、葡萄酒釀造廠(chǎng)、商業(yè)飯店，還可以用于制藥和貨運應用領(lǐng)域中，尤其是需要保溫的冷藏單元中。Nansulate HH (High Heat)涂料有著(zhù)廣泛的應用，包括可以減少熱損傷從而使加工設備、槽、機器、干燥機頭部、紡織類(lèi)的設備（例如換熱器、染色機器）具有防蝕性。NASCAR賽車(chē)隊所使用的Nanoboost是一種超薄等級的汽車(chē)涂料，用來(lái)在增加汽車(chē)馬力的同時(shí)減少它的燃料消耗量。最后，Nansulate LDX涂料具有先進(jìn)的防鉛性能，并且是一種優(yōu)異的修復鉛污染的產(chǎn)品。 證明 Nansulate絕大多數的普遍應用之一是其在住宅中的保溫和節能應用。當由于對空間的考慮限制了有效絕緣措施的使用時(shí)，Nansulate不但可以對房屋進(jìn)行保溫還可以有效地降低加熱和冷卻住宅結構的能量成本。具體的案例是美國紐約的Roy Kortick希望可以改變他的平房風(fēng)格的例子。他重新為住宅搭建了屋頂，并且增加了天窗和屋脊通風(fēng)口，創(chuàng )造出了"大教堂"式的屋頂以及用來(lái)休息和貯藏的閣樓。Kotrick使用家具用的樺樹(shù)夾板對屋頂內部的椽木進(jìn)行了加護并且用透明的Nansulate GP涂料對其進(jìn)行了密封。這使得Kotrick最大程度地保持了屋頂的通風(fēng)性以及樺木表面顆粒的美觀(guān)性。而對于暴露于大氣通道中的泡沫塑料附屬裝置，Kotrick采用了傳統的粉色保溫涂料。他對于涂料的保溫性能也感到滿(mǎn)意。Kotrick解釋說(shuō)："我昨晚親自證實(shí)了保溫的有效性。盡管長(cháng)島的天氣寒冷，但是我僅僅使用一個(gè)小型火爐就使室內溫度維持在了68°F。鍋爐的溫度設置在了65°F，因而一晚上都沒(méi)有打開(kāi)過(guò)。" 另一個(gè)居住在新墨西哥的業(yè)主，Marc Izzard曾經(jīng)一直在尋找一種環(huán)境友好型的產(chǎn)品來(lái)對其住宅進(jìn)行保溫從而節約能源。能源的節約以及綠色建筑問(wèn)題對他和他的家人來(lái)說(shuō)是非常重要的。Izzards使用Nansulate Translucent GP涂料和面漆對住宅的室內墻壁和屋頂進(jìn)行包覆。據Izzard所講，他已經(jīng)實(shí)現了能源成本的顯著(zhù)的節約，與此同時(shí)也實(shí)現了房屋在夏天降溫和冬天升溫時(shí)所需時(shí)間的顯著(zhù)縮短。"能源的開(kāi)支降低了40%，而住宅冷卻/加熱速率獲得了提高，我們對此真的感到非常高興。我們還對腳浴盆進(jìn)行了油漆，這樣熱水就可以保溫更長(cháng)時(shí)間。"Izzard說(shuō)，"使用了納米技術(shù)涂料之后，你可以使用一支蠟燭和一個(gè)吹風(fēng)機就對房屋進(jìn)行加熱。" 另一個(gè)Nansulate客戶(hù)則報告說(shuō)：根據個(gè)人使用情況的不同，可以節約20-40%的能量。導熱系數，k，是材料的強度性質(zhì)，反映了材料的導熱能力。導熱系數越低，保溫性能越好。Hydro-NM-Oxide是Nansulate中的保溫成分，它的導熱系數為0.017W/mK。當將Nansulate完全固化后，Nansulate中大約含有70%的Hydro-NM-Oxide和30%的丙烯酸樹(shù)脂以及性能添加劑。為了對能量的節約性進(jìn)行測試，我們采用了兩個(gè)相同的并在內部裝有白熾燈和熱電偶的木質(zhì)盒子。其中一只木盒用Nansulate GP涂料對其內部和外部的所有表面進(jìn)行三層包覆。在82.4 °F的室溫條件下（28℃），對這兩只木盒同時(shí)開(kāi)啟加熱裝置并記錄溫度對應于時(shí)間的變化。經(jīng)過(guò)測試發(fā)現：使用Nansulate涂料包覆的盒子在24分鐘之后溫度就達到了158°F (70℃)，然而未進(jìn)行保溫的盒子達到相同的溫度需要41分鐘的時(shí)間。因此，使用Nansulate涂料包覆的木盒總體的加熱時(shí)間幾乎減半，在該測試中大約節約了20%的能量。 總結 這些是關(guān)于具有環(huán)境保護意識的業(yè)主的幾個(gè)例子，但是并沒(méi)有提及大量的在生活和生意中采用綠色納米技術(shù)的商業(yè)實(shí)例。在我們繼續尋找解決方案的過(guò)程中，或許可以證明：綠色納米技術(shù)是尚未被發(fā)現的、可以用于解決世界環(huán)境問(wèn)題的答案。在2008年以及今后的日子里，隨著(zhù)新技術(shù)越來(lái)越被人們理解和熟悉，綠色納米技術(shù)涂料將會(huì )繼續表現出它的獨特之處。 除了漆層薄膜具有非凡的機械性能和光學(xué)性能之外，粉末涂料還具有優(yōu)異的耐風(fēng)化穩定性。與已有的用于室外應用中的涂料體系不同，新型的聚脲基甲酸酯粉末涂料在加速風(fēng)化測試中表現出了明顯的穩定性。 聚脲基甲酸酯粉末涂料的固化過(guò)程可以使用一級動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行模擬。實(shí)驗測試證實(shí)了預測的結果。最佳的固化條件為在140℃或150℃的溫度條件下固化30分鐘。 最后，預涂鋼板和鋁板的成形操作中，漆層表現出了高度的柔性和光學(xué)性能。預涂板材通過(guò)了真實(shí)加工條件下的成形測試。 來(lái)源：本站 編輯：超級管理員
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