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无机智能涂料究竟是什么?

2019-11-26

智能涂料是一种新的涂料,其广泛的应用前景则会为涂料工业创造一片前所未有市场空间。

概述

智能时代来临了,当你开着智能汽车,眼睛瞄着智能导航仪,手里用着智能手机,商场选购智能电器,家里安装智能摄像仪,智能报警器,应顺智能社会发展态势,尽情享受智能化生活的时候,你是否注意到身边色彩绚烂、特殊性能的涂料也在智能着?在一个处处皆是智能化的时代,智能涂料正在成为一股新鲜的涂料新势力,其广泛的应用前景则会为涂料工业创造一片前所未有市场空间。

至今15-25,000年前,克鲁马努人就是把动物的油脂或植物蛋白质与干草灰混合在一起,涂抹在岩石洞穴的内壁上,诞生上史上最初的涂料雏形。直到距今60年前,我们还在用铅白、植物油和催干剂等合成墙面涂料,在温和的环境下,这种涂料的使用寿命可以达到3年左右。相对于涂料的历史而言,智能涂料的概念是近年来提出的新概念。

之所以提出智能概念,是相对于传统涂料而言,传统意义上的涂料一般只具有保护和装饰性能的涂层材料,通常这些性能是单向的,也就是说这种性能不能随周边环境的改变而做出响应,而“智能涂料”则恰恰反之,无机智能涂料可以对外部环境的变化以可控的方式进行相应的反馈,产生自适应的特殊性能,使涂层继续保持有效。

目前主流的智能涂料主要有几大类型,一类是环境反馈型,包括传感涂料、热敏和压敏涂料等等;一类是纳米应用型,包括自愈合涂料、光学涂料、超导涂料等等;一类是生物活性型,包括抗菌涂料、生物基涂料、光引发和生物引发涂料等等;还有一类是创新性的涂料材料,包括超级疏水涂料、自润滑涂料和自我牺牲涂料等等。

无机智能涂料

英国纽卡斯尔大学所研发的监测桥梁等金属结构疲劳情况的传导型智能涂料,就在配方设计中加入了细微压电材料晶体,当这种晶体受到拉伸和挤压时,可产生与所受外力成比例的电信号,通过分析这些电信号,就可了解建材的疲劳程度。在使用中,只要在金属结构表面涂覆该种涂料,再外涂一层导电涂层,当施加电压时,涂料中的晶体与构件表面形成正确的角度,这样金属构件无论从什么方向受力时,涂料都可产生相应的电信号,受力越大,产生的电信号越强。

2010年的美国化学学会上,科学家宣布成功研制出了一种可以“感知”温度的智能涂料。将该材料涂抹在屋顶,不仅可以在炎热的夏季反射太阳光,降低高昂的电费,而且当冷空气袭来,还能转变角色,把太阳能运输到屋里,保持室内的温度。在涂料制作过程中,废弃食用油首先被液化为一种液态聚合物,与未经加工过的食用油不同,该聚合物不会散发出任何味道。在温暖天气中,涂上智能涂料的沥青屋顶温度将可以下降50-80%;而在寒冷天气中,高温可提高80%。

涂料的发展与材料学,尤其是高分子材料的科学发展紧密相关,近年来兴起的纳米材料技术更加速了智能涂料的快速前进。除此之外,环境友好的环保要求,也很大程度的推动智能涂料在水性、无溶剂、高固、能量固化、粉末涂料等领域的突破。尽管未来涂料的发展领域不能被准确地预测,但很清楚的是,随着智能技术的不断出现和微观技术的发展,涂料产品的差异化,对社会的影响,将在未来几十年里出现戏剧性的变化,它将帮助我们涂画更美的未来。

RPM国际集团佛山市RPM智能涂料宣传部。

研发

从智能涂料的研发来看,实现涂料性能的智能化可以通过三个基础的步骤。首先是选择添加剂,适合的添加剂需要具有独特性能表现,足以满足配方中对“智能化”性能的要求;其次是对涂料树脂基料、颜料以及原料的选择,此类材料从单个性能上无法满足涂料的基本性能,但通过配方搭配可以满足涂料的基础性能,包括各种力学性能和抗性等;再次是实现涂料涂层对外面环境的性能反馈。

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