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TiO2 的紫外屏蔽效应在水性聚氨酯应用
2020/10/18
一、纳米 TiO2 的紫外屏蔽效应及应用
1. 紫外屏蔽效应机理
实验已证明 ：30~40 nm 的纳米 TiO2 微粒对各种波长光的吸收带有宽化和蓝移的特点，可作为良好的紫外线屏蔽、防老化材料。利用纳米 TiO2 的这一特征，将其分散到涂料用树脂中，可制成具有紫外吸收能力的耐老化涂料，对 400 nm 波长以下的光均有极强的吸收能力，可有效提高涂料的力学性能和耐紫外老化性。
2. 抗紫外射线纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
由于涂料用高分子树脂基料受到紫外线的长期照射时会导致分子链的降解，影响涂膜的物理性能和耐候性。因此在涂料工业中，常借助于紫外光吸收剂来屏蔽太阳光中的紫外线，以达到提高漆膜耐老化性的目的。传统的紫外光吸收剂主要为有机物，但有机紫外光吸收剂的寿命短且有毒，而纳米 TiO2 是一种稳定而无毒的紫外光吸收剂，如将纳米 TiO2 作为紫外线吸收剂加到聚氨酯涂料中，可防止分子链因紫外光长期照射而导致链的裂解，从而弥补其耐候性差的缺点，可显著提高其耐老化性。
纳米 TiO2 的紫外屏蔽功能，使其在木器聚氨酯涂料、外墙聚氨酯涂料以及其它高档涂料中的应用越来越广泛。例如木器清漆 中 含 0.5%~4%的纳米TiO2，就能防止木材因受光照而发黑 ；在建筑外墙涂料中添加适量的纳米 TiO2，可将其耐候性提高到一个新的等级。
二、 纳米 TiO2 的随角异色光学效应及应用
1. 随角异色光学效应机理
纳米 TiO2 的随角异色光学效应随其粒径而变化，从不同的角度观察，可以看到不同的颜色。根据光散射理论，纳米 TiO2 对可见光呈透明性，在与铝粉等混用时，入射光一部分在铝粉表面发生反射，而另一部分透过纳米 TiO2，在纳米 TiO2 与铝粉界面反射，因而具有独特的颜色效应。纳米 TiO2、闪光铝粉或云母珠光颜料用于涂料体系中，能在涂层的照光区呈现一种金黄色的亮光，而在侧光区反射蓝色乳光，可增加金属闪光面漆颜色的丰满度。
2. 随角异色纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
将纳米 TiO2 添加到聚氨酯涂料中，涂覆于汽车表面，能使其表层产生丰富而神秘的色彩效果。这种随角异色效应所显现的颜色及其柔和变化，可随着汽车车身曲率的改变而变化，很适合当前流行的圆角度和流线型等新车型的需要。
纳米 TiO2 除提高装饰效果外，由于其具有较强的紫外吸收能力，对光泽、附着力、抗冲击性等性能也有不同程度的提高，因而在汽车行业中得到了快速发展，取得了很好的经济效益。充分发挥纳米 TiO2的随角异色效应，提高了汽车的装饰效果。此外，纳米 TiO2 聚氨酯涂料具有极强的附着力和耐酸性、耐碱性、耐化学品性等，且由于纳米 TiO2的存在可吸收有害射线对人体及底漆的辐射，进一步保护人体健康，并延长了面漆的使用寿命。
三、 结语
（1） 随着人们对环保和涂料质量要求的不断提高，水性聚氨酯涂料将有更广泛、更深入的应用，这对其性能的要求也进一步提高，今后的水性聚氨酯涂料将朝着高性能、多功能化方向发展。从聚氨酯涂料性能以及特种应用来看，纳米改性水性聚氨酯涂料具有明显优势。
（2） 在水性聚氨酯涂料中加入纳米 TiO2，可制成多功能涂料。随着水性聚氨酯涂料需求的增加，预计纳米 TiO2 在水性聚氨酯涂料中将得到更为广泛的应用。
1. 紫外屏蔽效应机理
实验已证明 ：30~40 nm 的纳米 TiO2 微粒对各种波长光的吸收带有宽化和蓝移的特点，可作为良好的紫外线屏蔽、防老化材料。利用纳米 TiO2 的这一特征，将其分散到涂料用树脂中，可制成具有紫外吸收能力的耐老化涂料，对 400 nm 波长以下的光均有极强的吸收能力，可有效提高涂料的力学性能和耐紫外老化性。
2. 抗紫外射线纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
由于涂料用高分子树脂基料受到紫外线的长期照射时会导致分子链的降解，影响涂膜的物理性能和耐候性。因此在涂料工业中，常借助于紫外光吸收剂来屏蔽太阳光中的紫外线，以达到提高漆膜耐老化性的目的。传统的紫外光吸收剂主要为有机物，但有机紫外光吸收剂的寿命短且有毒，而纳米 TiO2 是一种稳定而无毒的紫外光吸收剂，如将纳米 TiO2 作为紫外线吸收剂加到聚氨酯涂料中，可防止分子链因紫外光长期照射而导致链的裂解，从而弥补其耐候性差的缺点，可显著提高其耐老化性。
纳米 TiO2 的紫外屏蔽功能，使其在木器聚氨酯涂料、外墙聚氨酯涂料以及其它高档涂料中的应用越来越广泛。例如木器清漆 中 含 0.5%~4%的纳米TiO2，就能防止木材因受光照而发黑 ；在建筑外墙涂料中添加适量的纳米 TiO2，可将其耐候性提高到一个新的等级。
二、 纳米 TiO2 的随角异色光学效应及应用
1. 随角异色光学效应机理
纳米 TiO2 的随角异色光学效应随其粒径而变化，从不同的角度观察，可以看到不同的颜色。根据光散射理论，纳米 TiO2 对可见光呈透明性，在与铝粉等混用时，入射光一部分在铝粉表面发生反射，而另一部分透过纳米 TiO2，在纳米 TiO2 与铝粉界面反射，因而具有独特的颜色效应。纳米 TiO2、闪光铝粉或云母珠光颜料用于涂料体系中，能在涂层的照光区呈现一种金黄色的亮光，而在侧光区反射蓝色乳光，可增加金属闪光面漆颜色的丰满度。
2. 随角异色纳米 TiO2 聚氨酯复合涂料
将纳米 TiO2 添加到聚氨酯涂料中，涂覆于汽车表面，能使其表层产生丰富而神秘的色彩效果。这种随角异色效应所显现的颜色及其柔和变化，可随着汽车车身曲率的改变而变化，很适合当前流行的圆角度和流线型等新车型的需要。
纳米 TiO2 除提高装饰效果外，由于其具有较强的紫外吸收能力，对光泽、附着力、抗冲击性等性能也有不同程度的提高，因而在汽车行业中得到了快速发展，取得了很好的经济效益。充分发挥纳米 TiO2的随角异色效应，提高了汽车的装饰效果。此外，纳米 TiO2 聚氨酯涂料具有极强的附着力和耐酸性、耐碱性、耐化学品性等，且由于纳米 TiO2的存在可吸收有害射线对人体及底漆的辐射，进一步保护人体健康，并延长了面漆的使用寿命。
三、 结语
（1） 随着人们对环保和涂料质量要求的不断提高，水性聚氨酯涂料将有更广泛、更深入的应用，这对其性能的要求也进一步提高，今后的水性聚氨酯涂料将朝着高性能、多功能化方向发展。从聚氨酯涂料性能以及特种应用来看，纳米改性水性聚氨酯涂料具有明显优势。
（2） 在水性聚氨酯涂料中加入纳米 TiO2，可制成多功能涂料。随着水性聚氨酯涂料需求的增加，预计纳米 TiO2 在水性聚氨酯涂料中将得到更为广泛的应用。
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