纳米复合功能涂料直击奥运工程纳米复合功能涂料直击奥运工程何以奇

2022-12-20

纳米复合功能涂料直击奥运工程 ,纳米复合功能涂料直击奥运工程

钢结构防火涂料奥运工程中将有大量钢结构建筑。目前我国的钢结构防火主要使用防火涂料和防火板2类材料。防火涂料是钢结构的重要配套材料，又可分为厚质涂料、薄型涂料和超薄型涂料1.国外研究方兴未艾国外对于钢结构防火涂料的研究起步较早。从20世纪60年代起，西方发达国家就致力于钢结构防火涂料的研究，并取得了积极的成效，至今方兴未艾。西德研制出以多孔石墨、水玻璃等为主要成分的钢防火涂料；捷克以P-N-C体系为基础，加入氯乙烯聚合物开发出新型钢结构膨胀型防火涂料；芬兰研制出以磷硅酸盐、高炉渣等为主要成分的无机膨胀型钢结构防火涂料；日本开发出钢结构丙烯酸聚氨酯防火涂料。目前代表性产品主要有：英国Nullfire TS 605和P20，日本取系列室内外钢结构防火涂料，美国50号、Monokote、Albiclad钢结构防火涂料，加拿大A/D firefilm，德国Herberts38320、38091系列，法国FOH钢结构防火涂料等。 20世纪90年代中期，以德国为首的国际市场上涌现出超薄膨胀型防火涂料。该涂料粒度细、涂层薄、施工方便、装饰性更好，在满足钢结构防火要求的同时，也能满足人们的高装饰性要求。近年来，国外对水基超薄型钢结构防火涂料研究非常活跃，并有相关产品面市。2.国内积极推出新品种我国对钢结构防火涂料的研究起步较晚。1984年四川消防研究所研制出第一种钢结构防火涂料——LG钢结构防火涂料。随后，北京建筑材料研究所、北京建筑设计院、大连化物所等几家单位先后推出了STI-A、STI-BJG276和SB-1钢结构防火涂料。1988年四川消防研究所和北京建筑防火材料公司共同研制出隔热效果好、涂层薄的LB钢结构防火涂料。1994年四川消防研究所推出的SCB超薄型防火涂料耐火极限达到2h以上，掀起了国内超薄膨胀型防火涂料研制、开发的高潮。目前四川消防科研所和中国建筑科学研究院也在进行水基超薄型钢结构防火涂料的研究，但产品尚未面市；北京航空材料研究院的涂料已实现2.94mm、109min的耐火极限，达到了国内领先、国际先进的水平。国内正积极开发研究并不断推出新产品。四川消防研究所推出适用于保护钢结构和钢筋混凝土楼板的SGL水性膨胀型防火涂料，以及适用于室外钢结构的薄层SWB膨胀型防火涂料；总后建筑工程研究院采用复合涂层技术研制出无机膨胀型钢结构防火涂料；广州白云山雷威化工厂开发出GWB室外钢结构防火涂料；扬州金陵特种涂料厂推出BSC-A钢结构防火涂料等。国内厂家生产的钢结构防火涂料由于品牌、涂层厚度的不同，耐火极限也不同。如果这些涂料质量得到保证，基本能满足建筑设计防火规范所规定的有关要求。北京首创纳米科技有限公司承担了国家科技部“863计划”纳米专项研究，计划使用纳米材料对防火阻燃涂料的3个最重要的成分进行改性和优选，从而获得优异的阻燃涂料。①纳米无机-有机杂化树脂纳米级无机材料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、粘接强度高等特点，是本项目的核心技术。②纳米三氧化二锑、氢氧化镁材料经实践证实，由于具有更好的分布结构，纳米三氧化二锑、氢氧化镁作为阻燃助剂效果良好，可以大大提高阻燃性能，并能制成具有装饰性的超薄涂料。③无机纤维计划制备1种具有纳米级纤维结构的无机纤维。运用特殊工艺将其制成纳米级分散体，保证其与树脂等材料的充分复合，使超薄涂料即使在燃烧后也具有高温强度。因此，该课题中的关键技术均是由于纳米材料的特性形成的，纳米材料是否成功改性并复合成涂料是本项目的关键所在，一旦项目研究成功，将是纳米材料在建筑及建材中应用最成功的范例之一。纳米孔超级绝热涂料隔热保温材料是奥运工程中重要的建筑材料。传统的含石棉保温材料已经被禁止使用，目前我国建筑保温多采用聚苯乙烯泡沫塑料或矿棉、岩棉、玻璃棉等无机纤维质材料。近年来，国外超级绝热保温材料发展明显加快，由于整体纳米技术的发展，又激发起了人们对纳米孔超级绝热材料的重视，美国和欧洲各国的研究异常活跃，日本及南朝鲜也进行了较多的开发。由于制备块状纳米孔超级绝热材料存在一定困难，美国及欧洲一些科技人员采用Si02气凝胶的粉末或颗粒置于两块面板之间，制成夹芯状的绝热制品，虽然在降低导热系数方面比传统绝热材料有较大提高，但仍然达不到超级绝热材料的理想程度。由块状透明的Si02气凝胶片材作芯层，上下各粘贴一层透明玻璃可以制成透光的纳米孔绝热材料，美国已经将它试用于太阳能集热器的面板。但这种制品对高温热辐射的阻隔作用较小，又因玻璃面板存在各种限制，因此不能用于高温状态下的隔热材料。比较实用的纳米孔高温绝热材料是美国NASA Ames研究中心开发的硅酸铝耐火纤维——Si02气凝胶复合块体材料。该材料以硅酸铝耐火纤维作为骨架，具有纳米孔结构的气凝胶填满耐火纤维骨架之间的孔隙。气凝胶先驱体在凝胶化刚刚开始还具有较好流动性时浇入耐火纤维，然后静置陈化，胶凝体强度不断增加，最后将复合体进行液态C02超临界干燥。该材料比传统耐火纤维的导热系数降低1倍还多。但由于耐火纤维较粗，体积密度较大，它的导热系数仍不能达到超级绝热材料的理想程度。该材料已被用于制造美国航天飞机的隔热瓦，取得了良好的使用效果。从1998年起，硅酸铝耐火纤维已被欧盟列为二类致癌物质，因此各国科学家都在努力寻找新的解决途径。北京首创纳米科技有限公司目前已基本掌握了硬硅钙石二次粒子的形成机理和制备亚微米直径的纤维状硬硅钙石晶体及超轻体积密度二次粒子的基本反应条件；正在进行直径在1OOnm以下的硬硅钙石纤维状晶体及二次粒子的制备研究，同时进行可控纳米孔结构Si02气凝胶的制备研究。下一步的研究工作主要集中在硬硅钙石二次粒子与二氧化硅气凝胶的复合技术和低成本的干燥技术方面。北京科技大学在该领域也进行了深入研究，目标是制备出纳米级硬硅钙石纤维晶体，形成二次粒子与Si02超轻气凝胶进行复合，并在降低辐射传热方面进行改性，从而制备出能在高温条件下工作、导热系数低于静止空气的纳米孔超级绝热材料。自洁净功能涂料建筑外墙的沾污问题是目前困扰产业界和技术界的一大难题，奥运工程规划中特别重视这个问题，从设计就开始注意选用耐沾污的材料和配料。目前有很多单位正在研究具有自洁净功能的涂料，其中大多采用双疏结构和双亲结构以及复合光催化技术。北京首创纳米科技有限公司目前已经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，并基本实现了在一定温度条件下激活后，制成具有空气净化和去除表面污垢功能的涂层。台湾工研院材料所利用纳米级的粉体粒子及溶凝胶聚合技术，成功研发出低温超疏水自洁涂料，可以广泛应用于汽车工业、钢结构涂料以及建筑涂料等。湖南大学材料学院研制成功多功能纳米涂料，采用创新的工艺技术路线，对高性能建筑涂料的纳米组分进行优化设计，获得了超强耐洗刷性、耐候性和抗菌自洁功能的绿色环保型建筑涂料，并开发了工业化制备技术。中材建大纳米技术研究中心以水为成膜介质，用纳米材料对乳液进行活化填充、改性、物理剪切而获得纳米自洁涂料。它具有许多优良的性能，涂膜细腻、易二次涂布、不脱色、抗老化。它以水为介质，但是可以防水(最高可擦洗8万次)，抗污能力强，且能自洁、吞噬室内浊气。上海湿克威建筑防水材料有限公司采用“电磁共振”制作工艺和科学配比，引入纳米材料及相关技术，制成单组分环保水性涂料，使氟碳涂料进入建筑领域成为现实。该涂料不仅耐久性极佳，还解决了涂料本身的自洁性、防污性和保色性能，表面产生荷叶效应，是广泛应用于建筑、航空、工业、民用等众多领域的新型装饰涂料。水性地面及交通标志涂料由于传统水性涂料具有硬度低、抗磨损性差等缺点，所以目前很难应用于地面涂料以及路面交通标志涂料领域。一些单位尝试使用无机微粉材料作为涂料的强化相，起到了一定的效果，但是还不可能成为根本的解决办法。北京首创纳米科技有限公司正在研究用无机纳米材料杂化复合制成的水性(水乳)树脂制备耐磨涂料。该技术工艺还不完全成熟，总体思路是利用一些纳米级活性无机材料作为反应原料，通过有效的化学合成获得含有更多无机成分的树脂。目前已经有初步成果，但是还未达到实用阶段。总之，纳米复合功能涂料是目前世界各国研究的热点，越来越多的科学家相信纳米技术在不远的将来一定会对传统涂料产业产生巨大而深远的影响。纳米涂料将是环保性、功能性和经济性的高度集中体现，并会在北京2008年奥运工程建设中发挥重要作用。评论 | 大中小 | 收藏 | 打印 | 关闭

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