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纳米材料与技术在涂料工业中的发展趋势谟??7777



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2003年12月04日

纳米材料和纳米技术作为极具市场潜力和发展前景的新材料和新兴技术，受到世界各国的普遍关注。近几年来，各国政府部门纷纷制订相关发展战略和计划，投入巨资，支持纳米材料和纳米技术的研究开发，重点推进纳米材料的产业化。

纳米材料研究及产业化现状

目前中国在纳米材料技术研究方面处于世界第四、五位的水平。国内从事纳米材料及纳米科技有关工作的人员约5000余人，其中从事纳米材料研究的占55％，纳米生物电子的占15％，纳米电子的占10％，其他占20％。在专利方面，十年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400篇，居世界前列，其中包括了一些高水平纳米科技论文。

但目前中国纳米材料及纳米技术科技成果的产业化极低，不足l 0％。纳米材料产业主要分布在经济实力比较雄厚的北京、上海及深圳为中心的地区，其中以北京为中心的地区占30％、以上海为中心的占35％、以深圳为中心的占15％。

全国已建立纳米材料的专业企业近500家，其中大部分是纳米粉体制备与应用企业，主要分布于上海、浙江、江苏、广东、山东等地。目前已建立了纳米材料生产线40多条，产品大多集中在纳米氧化物、纳米金属粉末、纳米复合粉体等。

奥运工程为涂料发展提供契机

“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”是2008年奥运会建设的三大主题，目前各项工前传销拉头座作都在围绕这个主题展开，包括纳米科技在内的高新技术将为北京奥运会做出重要贡献。早在2000年北京市政府组织进行的“高科技申奥示范”工程中，纳米科技产品就给国际奥委会评估团留下了深刻印象；2001年中国政府递交的申奥工作报告中明确承诺了将在2008年奥运工程中积极应用纳米技术等高新技术以提高奥运工程的环保性、功能性、舒适性和安全性等；目前在国家科技部、北京市政府和奥运组委会联合展开的“科技奥运”行动液压管中，纳米科技的应用受到了极大重视。

北京需新建场馆19座(含6个临时赛场)，改扩建13个(含临时设施4个)，残奥会设施18个，训练场馆59个。奥运拉动建设，预计2008年前北京涂料需求量将达280亿，奥运工程直接用量10亿元。中国涂料工业协会等权威统计奥运工程最需要4种功能涂料：高性能的钢结构防火涂料；具有防污功能的自清洁涂料；

环保性交通标志涂料和绝热涂料。功能涂料需要较高的技术基础，并需要研究、生产、设计、施工密切合作，目前国内市场主要依赖进口品牌。

中国有一万多家建筑涂料企业，产品以中低档为主，企业普遍存在资金有限、涂料技术含量低的问题。普通涂料供大于求，功能性涂料严重缺乏。绿色奥运、科技奥运对涂料提出了严格要求，自动车床涂料产业将面临世界挑战。目前国内涂料主要存在三大问题：l、耐老化性能差，如易褪色、开裂、脱落等；2、耐污染性差，不适应较恶劣的气候，易变脏；3、功能单一，缺乏功能性如阻燃、耐磨、抗静电等功能。建筑涂料应向环保型、功能型发展，目前功能性建筑涂料占2％，但市场需求空间很大。

纳米材料在涂料行业初步实现产业化

在涂料中引入纳米技术，将改变传统涂料技术含量低，产品功能单一的现象。利用纳米材料可对涂料浆体、色浆、树脂乳液进行改性，如利用纳米二氧化硅制备的无机一有机杂化树脂。引入不同的纳米材料，可赋予涂料防火、电磁屏蔽、自清洁等功能。通过纳米技术改性的涂料符合市场需求，具有广阔的市场前景和竞争力。

针对纳米粉体材料直接添加到涂料中容易团聚而无法归涂料起改性作用的情况，近两年出现一些粉体应用研究企业，如北京首创纳米科技有限公司和上海复旦大学，具备了纳米材料的表面改性技术、纳米材料的规模分散技术、无机纳米胶囊化技术、大规模生产的其他配套技术，解决纳米粉体材料在涂料行业中的应用技术。如北京首创纳米科技有限公司把不同种类和粒径的纳米材料复合，制备成多种纳米功能助剂，如纳米抗老化剂、浴球纳米耐沾污剂、纳米疏水剂和纳米增强剂。针对涂料耐老性能差、易褪色、开裂、脱落等问题，利用纳米材料对紫外光的屏蔽性，采用多种纳米材料复配成抗老化剂，可使涂料的人工耐老化性能达到1000小时以上。利用纳米材料制备的疏水剂可提高涂料“出污泥而不染”的疏水性能。另外，利用纳米材料制备成耐沾污剂可显著提高涂料的耐污染性。

解决纳米材料的表面处理技术，加快了纳米技术在涂料中的产业化进程。北京首创纳米科技有限公司向涂料生产企业提供各种纳米功能助剂，解决传统涂料企业纳米技术的应用问题，使纳米技术在涂料中实现较快的发展。利用这种方法，在成本增加不多的情况下，大幅度提高了涂料产品的性能附加值，同时也为涂料企业取得了巨大的经济效益。

开发奥运工程的四种纳米复合功能涂料

钢结构建筑以其优异的使用性能和环保性在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用，是国家建设部重点推广的结构。奥运工程80％为钢结构，直接用量为2万吨，由于奥运项目的带动，总需求量将达10万吨。但钢不耐火，一般裸露钢结构耐火极限仅有十几分钟，因此必须对钢结构建筑采取防火保护措施现已被用于办公椅的大量生产。

利用纳米材料对阻燃涂料的三个重要成分进行改性：(1)纳米级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，具有耐高温、黏接强度高等特点；(2)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；(3)制备一种具有纳米级纤维结构的无机纤维，保证其与树脂等材料充分复合，使超薄涂料具有高温强度。目前已经研究出厚度小于3mm、导热系数小于0.033 K·W／m、耐火极限为1.5h的水性涂料。

奥运工程大量使用玻璃、金属等幕墙材料，仅北京地区每年新增玻璃、金属幕墙面积500万平米，涂料需求500吨／年，奥运场馆大量使用玻璃、金属幕墙，北京上海、广州等地涂料需求量约为1200吨／年。由于北京的气候特点，这些玻璃、金属墙很容易被污染，急需提高耐污染性。目前很多企业正在研究具有自洁净功能的涂料，其中采用双疏结构和双亲结构以及复合光催化技术思路的占大多数。已较好地实现了用超亲水性表面结构和纳米光催化原理在玻璃、陶瓷等表面达到自清洁的效果。

隔热保温材料是奥运工程中重要的建飞镖设材料，利用纳米技术合成纤维直径在100纳米以下的硬硅钙石纤维状晶体，同时制备可控纳米孔结构SiQ气凝胶，从而制备出能在高温条件下工作的具有低于静止空气导热系数的纳米孔超级绝热材料。

由于传统水性涂料具有硬度低、抗磨损性差等先天缺点，故目前还很难应用在地面涂料及路面交通标志涂料方面。利用纳米级的一些活性无机材料作为反应原料，通过有效的化学合成获得含更多无机成分的树脂，制成的水性树脂可用于生产耐磨涂料。目前已有一些初步成果，但尚2、测力计装置不正带来的示值偏差未达到实用阶段。

纳米技术产业化存在的问题

近年来我国纳米材料技术有了突破性的发展，专利数量也大幅度增加，但知识产权意识在科学界尤其是开发应用领域仍然淡薄。至今，除一些科研院所的初始发成果申请专利，生产企业在生产技术发明尚未有发现，这种状况不利于我国技术成果的法律保护。为了加快中国纳米材料产业发展，应注重原始创新，强化专利保护意识。国家将设立专项资金，鼓励和资助专利申请，调动企业申请专利的积极性，建立和健全有利于纳米材料技术成果产权保护制度，优先资助拥有自主知识产权的发明专利成果的产业化。

为杜绝各类假纳米技术及制品误导市场，坑害消费者，切实保护企业和消费者利益，净化纳米技术市场环境，国家将建立权威性的纳米产品质量检测中心，并根据纳米材料产品的性能、用途、参照国际标准，制定国家纳米材料行业及产品标准。在涂料行业中，可根据其发展的特点逐步制定纳米功能助剂标准、纳米乳液标准，然后制定纳米涂料标准。标准的制定将有利于加快中国纳米材料产业的发展。