符韻林，莫引優(yōu)，劉一星，喬夢(mèng)吉，陳文軍

（1.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.東北林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；3.廣西國(guó)有欽廉林場(chǎng)，廣西 欽州 535005）

納米二氧化硅為納米材料之一，表面帶有羥基，粒徑通常為20～60 nm，分散性好，比表面積大，是目前世界上大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)量最高的一種納米粉體材料，廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠黏劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領(lǐng)域[1]。納米二氧化硅具有極強(qiáng)的紫外和紅外反射特性，添加到涂料中能對(duì)涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，增加涂料的隔熱性。同時(shí)，納米二氧化硅具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長(zhǎng)久不變[2-3]。近年來(lái)，納米二氧化硅運(yùn)用于涂料中得到了較快的發(fā)展。

1 納米二氧化硅的表面改性

粉體納米二氧化硅容易團(tuán)聚，直接加入涂料中難以達(dá)到真正意義上的納米級(jí)均勻分散，故需要先進(jìn)行表面改性，提高其分散性，然后與涂料相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)真正納米二氧化硅與涂料的穩(wěn)定結(jié)合。納米粒子表面改性的方法有醇酯化法、偶聯(lián)劑法、表面活性劑法、接枝聚合法和高能法等[4]。

1.1 醇酯化法

醇酯化法是用脂肪醇與納米二氧化硅表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫去水分子，而納米二氧化硅表面的羥基則被烷氧基取代，反應(yīng)需在高溫高壓下進(jìn)行。謝小玲等[5]采用鈦酸酯對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行表面改性，測(cè)定了改性樣品的接觸角，并用羥基紫外線吸收法測(cè)試了改性效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：鈦酸酯與二氧化硅的比例為11%，在108℃條件下，以甲苯為溶劑反應(yīng)1 h改性效果最好。張超燦等[6]采用液相萃取法，通過(guò)四氫呋喃從水相中萃取出硅酸，經(jīng)有機(jī)醇共沸蒸餾，制備了表面酯化改性納米二氧化硅的醇分散液，其外觀透明且均勻穩(wěn)定，二氧化硅比例高達(dá)35%，達(dá)到了納米級(jí)分散。

1.2 硅烷偶聯(lián)劑法

硅烷偶聯(lián)劑法是納米二氧化硅改性最常用、最傳統(tǒng)的一種改性方法。硅烷偶聯(lián)劑具有雙向反應(yīng)功能的化學(xué)物質(zhì)，能夠使聚合物與納米二氧化硅的結(jié)合界面成為化學(xué)鍵結(jié)合，顯著提高了納米二氧化硅的補(bǔ)強(qiáng)性能。吉小利等[7]以乙醇作為分散介質(zhì)用偶聯(lián)劑KH-570對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行了表面改性。研究發(fā)現(xiàn)：納米二氧化硅在乙醇中達(dá)到納米級(jí)分散，分散性提高；X射線光電子能譜（XPS）分析表明：偶聯(lián)劑與二氧化硅表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。劉琪等[8]采用納米二氧化硅脫水處理，以甲苯作溶劑，KH-570為偶聯(lián)劑，在無(wú)水體系中對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行改性。結(jié)果表明：KH-570能夠成功地對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行改性且提高其分散性。陳云輝等[9]采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)納米二氧化硅分別在水中和無(wú)水乙醇中進(jìn)行表面改性，結(jié)果表明：硅烷偶聯(lián)劑KH-570可有效地對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行表面改性。并且在無(wú)水乙醇中的改性效果較好，改性后納米二氧化硅粉體在特定的有機(jī)溶劑中可有效的分散。

1.3 聚合物接枝改性法

聚合物接枝改性法是指有機(jī)單體在納米二氧化硅的表面進(jìn)行單體聚合的反應(yīng)。首先表面活性劑與納米二氧化硅表面羥基發(fā)生作用；其實(shí)加入溶劑化的有機(jī)單體；然后單體以表面活性劑為起點(diǎn)發(fā)生原位聚合接枝到納米二氧化硅表面上[10]。錢家盛等[11]通過(guò)引入過(guò)氧基在納米二氧化硅顆粒表面引發(fā)甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合，紅外分析結(jié)果表明：在納米二氧化硅表面已經(jīng)成功地接枝上聚甲基丙烯酸甲酯（PMMV）。吳春蕾等[12]分別用苯乙烯和丙烯酸乙酯對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行輻射接枝聚合改性。結(jié)果顯示：改性后的納米二氧化硅粒子在溶劑中仍以網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)聚集體形式存在，但接枝高分子鏈已滲入到聚集體內(nèi)部，有效地提高了團(tuán)聚體的強(qiáng)度。郭朝霞等[13]先利用KH-550（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）進(jìn)行預(yù)處理，然后將聚芳酯樹(shù)枝狀分子在二氧化硅表面接枝反應(yīng)結(jié)果表明：聚芳酯樹(shù)枝改性的二氧化硅樣品中碳量增長(zhǎng)1倍多，且具有疏水親油性，在水中不易分散，這為二氧化硅的功能化表面改性提供了一種新方法。沈新璋等[14]首先采用硅烷偶聯(lián)劑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）對(duì)納米二氧化硅微粒表面進(jìn)行處理，通過(guò)偶聯(lián)作用在微粒表面形成可聚合的碳碳雙鍵，然后再以甲基丙烯酸為單體，在微粒表面進(jìn)行原位聚合反應(yīng)，最后得到了表面改性的納米二氧化硅微粒。結(jié)果表明：改性后的納米二氧化硅具有極強(qiáng)的親油疏水性能。王云芳等[15]以γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）對(duì)酸催化水解正硅酸乙酯（TE0S）聚合得到的納米二氧化硅膠粒表面進(jìn)行接枝改性。結(jié)果表明：改性后二氧化硅膠粒分散性大大提高，硅烷偶聯(lián)劑濃度對(duì)接枝度有顯著影響，當(dāng)GPTMS的二氧化硅為1 mL·g-1時(shí)，接枝度達(dá)到最大，且顆粒表面的物理化學(xué)性能發(fā)生顯著變化。

1.4 表面活性劑法

表面活性劑法改性納米二氧化硅有2種方式：一種是物理吸附法；一種是化學(xué)反應(yīng)法，即表面活性劑中的反應(yīng)基團(tuán)與二氧化硅粒子表面活性基團(tuán)反應(yīng)，形成了新的化學(xué)鍵，從而達(dá)到對(duì)納米粒子表面修飾和改性的目的。王宏新等[16]用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行表面處理，改性后的二氧化硅粒子在光固化涂料中分散性好，涂飾硬度顯著提高，耐熱性也有所改善。左美祥等[17]利用丙二醇或聚醋酸乙烯等對(duì)納米二氧化硅粒子進(jìn)行分散處理，并對(duì)傳統(tǒng)的涂料進(jìn)行改性，很好地解決了納米二氧化硅在涂料中分散性問(wèn)題。

1.5 同步改性法

同步改性法又稱原位改性，即在溶膠-凝膠法制備納米二氧化硅的過(guò)程中加入了有機(jī)改性劑，或是制備溶膠時(shí)直接加入需要改性的有機(jī)體系中，此時(shí)生成的納米粒子粒徑小，表面能極強(qiáng)，促使納米粒子與有機(jī)體系中的有機(jī)鏈相結(jié)合。白紅英等[18]采用溶膠-凝膠法制備納米二氧化硅，并用偶聯(lián)劑KH-560作為改性劑進(jìn)行原位改性，然后添加到環(huán)氧有機(jī)硅樹(shù)脂清漆中，納米二氧化硅分散均勻，涂層的耐熱性和韌性也得到改善。毋偉等[19]利用硅烷偶聯(lián)劑研究原位改性對(duì)以溶膠-凝膠法制備的納米二氧化硅粒子的特性和應(yīng)用性能的影響，結(jié)果表明：原位改性得到的納米二氧化硅的分散性有了改善，粒徑減小，分布也更加均勻。

1.6 高能改性方法

高能改性法是利用微波、等離子體等對(duì)納米二氧化硅表面進(jìn)行改性。可以使化學(xué)法難以引發(fā)的結(jié)合羥基產(chǎn)生了具有引發(fā)活性的活性基團(tuán)，進(jìn)而促使改性劑在其表面反應(yīng)。Halfpenny等[20]采用倍頻銅汽化激光器照射二氧化硅表面，使用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析二氧化硅表面成分。結(jié)果表明：二氧化硅表面羥基數(shù)量隨著激光輻照的增加而減少，且改性的二氧化硅表面疏水性相比于未處理的二氧化硅表面有明顯的增加。錢曉靜等[21]以正辛醇為溶劑，甲苯磺酸為催化劑，采用常規(guī)回流法和微波輻射法2種方法對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行表面改性，改性后的納米二氧化硅親油疏水性得到大大的提高。

2 納米二氧化硅與涂料的結(jié)合方式和機(jī)制

目前，納米二氧化硅復(fù)合涂料的制備方法有很多，主要有共混法、溶膠-凝膠法和原位聚合法。關(guān)于納米二氧化硅與涂料的結(jié)合方式、機(jī)制，很多學(xué)者在其研究過(guò)程中也得出相關(guān)的結(jié)論。

2.1 共混法

共混法是將納米二氧化硅與涂料直接進(jìn)行分散混合而得到的納米涂料。此方法簡(jiǎn)單，但是難點(diǎn)是納米粒子的分散性。張衛(wèi)國(guó)等[22]通過(guò)共混法在機(jī)械攪拌和超聲場(chǎng)共同作用下，將納米二氧化硅均勻的分散在聚氨酯清漆中得到納米二氧化硅復(fù)合涂料，研究認(rèn)為：納米二氧化硅表面親水性的羥基和偶聯(lián)劑反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),添加到油漆中與油漆發(fā)生交聯(lián),油漆致密度增加,改性后的納米二氧化硅有較強(qiáng)的疏水性,填充到油漆中,增加了油漆的疏水性，從而提高油漆的防腐性能。Teofil等[23]研究認(rèn)為：二氧化硅進(jìn)行改性后的新官能團(tuán)與油漆中的聚合物相互作用,生成化學(xué)鍵,增強(qiáng)了油漆的系統(tǒng)性能,增加了油漆的黏合性,同時(shí)增強(qiáng)填料納米二氧化硅與油漆的相互作用,形成油漆的自然屬性。梁彤祥等[24]認(rèn)為：納米二氧化硅經(jīng)偶聯(lián)劑改性以后,以化學(xué)鍵、化學(xué)吸附等方式與油漆基體的界面相結(jié)合。當(dāng)油漆基體受到外力沖擊時(shí),納米二氧化硅粒子就起到了分散應(yīng)力，阻止裂紋擴(kuò)散的作用。但是，周樹(shù)學(xué)等[25]用共混法制備了聚丙烯酸酯聚氨酯/二氧化硅涂料,射電電鏡分析表明：二氧化硅達(dá)到了納米級(jí)的分散效果，但傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜測(cè)試結(jié)果表明：納米粒子和涂料基體間僅僅是物理混合而沒(méi)有產(chǎn)生化學(xué)鍵合。

2.2 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠工藝是20世紀(jì)后期發(fā)展起來(lái)的一種材料制備方法。它是將高化學(xué)活性硅氧烷化合物或金屬醇鹽[一般為正硅酸四乙酯（TEOS）]作為前驅(qū)物在涂料樹(shù)脂的共溶劑中，水解縮合而形成溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化慢慢聚合形成相應(yīng)的納米網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的凝膠[26]。林金娜等[27]采用了改進(jìn)的sol-gel法,將二官能度的4，4’-二氨基二苯砜（DDS）與四官能度的正硅酸四乙酯（TEOS）共水解、縮聚,在高度交聯(lián)的二氧化硅網(wǎng)絡(luò)中引入了線性Si-O-Si鏈段,能調(diào)節(jié)漆膜的交聯(lián)密度,改善柔韌性；此外，還引入了含不飽和鍵的MPTMS，使其分子的一端與無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合,另一端經(jīng)紫外線（UV）固化反應(yīng)產(chǎn)生有機(jī)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而使有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分之間產(chǎn)生很好的相容性。王金平等[28]利用γ-縮水甘油醚三甲氧基硅烷（γ-GPTMS）和金屬醇鹽Ti（OC2H5）4在聚碳酸酯計(jì)算機(jī)（PC）上制備一層耐磨涂層，對(duì)涂層進(jìn)行熱固化處理，形成以Si-O-Ti為骨架的網(wǎng)絡(luò)，改善材料的耐磨性。Ni等[29]利用雙酚A縮水甘油酯與2，2-二氨基芐胺，在多面體齊聚倍半硅氧烷（POSS）中原位聚合形成籠形結(jié)構(gòu)的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)，制得的雜化涂層抗氧化性顯著增強(qiáng)，原因可能是納米分散的POSS與環(huán)氧基團(tuán)形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。

2.3 聚合物基體原位聚合法

聚合物基體原位聚合法是在納米微粒的有機(jī)單體的膠體溶液里，在一定的條件下，有機(jī)單體原位聚合生成有機(jī)聚合物，形成分散有納米微粒的復(fù)合涂料。游波等[30]認(rèn)為：納米二氧化硅粒子表面接枝多元醇后均勻分散在聚酯樹(shù)脂體系中，與聚酯鏈段化學(xué)鍵結(jié)合。陳希羽中[31]論述用原位聚合法制備了聚酯聚氨酯/二氧化硅納米復(fù)合涂料，測(cè)定其涂膜的性能。結(jié)果表明：納米二氧化硅微粒均勻分散在涂膜中，并與聚氨酯通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合。

3 納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在光固化涂料中的應(yīng)用

紫外光固化涂料（UVCC）是20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能涂料。與傳統(tǒng)涂料相比具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、節(jié)能高效的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是設(shè)備和原料較貴，粘結(jié)力較差且易開(kāi)裂等。

王宏新[16]將納米二氧化硅填充到紫外光固化涂料中，經(jīng)黏度測(cè)定和掃描電鏡（SEM）觀察表明：二氧化硅粒子在涂料中分散性好；對(duì)涂料硬度及熱失重分析表明：二氧化硅的加入使涂料固化后的硬度有顯著提高，耐熱性也有所改善。徐國(guó)財(cái)?shù)萚32]考察了納米二氧化硅對(duì)紫外光固化涂膜性能的影響，結(jié)果表明：二氧化硅的加入，可提高涂膜的固化速度、涂膜硬度、附著力和低溫下的熱穩(wěn)定性。Sangermano等[33]通過(guò)共混法制備了紫外光固化二氧化硅/環(huán)氧樹(shù)脂體系的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化涂料，通過(guò)紅外光譜跟蹤調(diào)查二氧化硅的存在對(duì)聚合速率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著二氧化硅加入量的增加，復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、彈性模量和表面硬度都不斷提高；射電電鏡（TEM）顯示：二氧化硅沒(méi)有發(fā)生團(tuán)聚，粒子以5～50 nm的粒徑分布在環(huán)氧樹(shù)脂當(dāng)中，并且二氧化硅粒子的低吸水性使得這種納米復(fù)合材料在耐水涂料中有更高的應(yīng)用價(jià)值。張玲等[34]的研究也表明：納米二氧化硅的存在可以明顯提高環(huán)氧丙烯酸酯紫外光固化涂層的耐磨性能、硬度、沖擊強(qiáng)度和柔韌性。

3.2 在建筑涂料中的應(yīng)用

建筑涂料一般包括用于建筑物內(nèi)墻、外墻、頂棚、地面和衛(wèi)生間的涂料。利用納米微粒制備具有高耐候性、高耐沾污性、抗菌自潔等特殊性能的納米復(fù)合涂料日益成為當(dāng)今建筑涂料研究的熱點(diǎn)[35]。金祝年[36]應(yīng)用納米二氧化硅改進(jìn)外墻涂料性能，發(fā)現(xiàn)納米二氧化硅能有效降低涂料因紫外線和紅外光照射造成的色差值，提高外墻涂料的抗老化性。王等[37]研究了納米二氧化硅的用量對(duì)外墻涂料的附著力、耐候性、硬度及黏度的影響，結(jié)果表明：通過(guò)添加微量的納米二氧化硅可明顯增強(qiáng)涂料的硬度、附著力、耐候性能,提高涂料的黏度和防沉能力，增強(qiáng)涂料的穩(wěn)定性。朱竹青等[38]研究了納米二氧化硅應(yīng)用于改性聚乙烯醇內(nèi)墻涂料的工藝，發(fā)現(xiàn)加入納米二氧化硅能大大改善涂料的耐洗刷性能、耐老化性能以及表面光滑度。王振希等[39]研究了納米二氧化硅用于苯丙白色涂料中，發(fā)現(xiàn)在苯丙涂料中添加5.0 g·kg-1納米二氧化硅能提高涂膜4倍以上的抗老化性能，提高耐擦洗次數(shù)40%以上，涂膜表干時(shí)間明顯縮短，觸變性變佳，并克服了分層現(xiàn)象。張克杰等[40]采用苯丙乳液與納米二氧化硅復(fù)合，得到高性能的水性納米復(fù)合塑料涂料，該涂料涂膜硬度達(dá)到3 H以上，耐熱在100℃沸水中不回黏，耐水性好，豐滿度高。

3.3 在彩色噴墨打印紙涂料中的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)彩色噴墨打印紙由于不透明度、清晰度、分辨率、打印密度、防水性能以及色彩還原等方面與國(guó)外幾家品牌產(chǎn)品存在差距，故國(guó)內(nèi)打印紙市場(chǎng)主要被日本和美國(guó)幾家品牌產(chǎn)品占有。將納米二氧化硅應(yīng)用到噴墨打印紙涂料，有效改善了彩色噴墨打印紙的性能。王玉豐等[41]以納米二氧化硅為顏料，聚乙烯醇（PVA）為膠黏劑，添加陽(yáng)離子助劑，制備數(shù)碼彩色噴墨打印紙專用涂料。結(jié)果表明：以二氧化硅和聚乙烯醇為原料，添加適量陽(yáng)離子助劑制備的彩噴紙涂料黏度適中，紙基適應(yīng)范圍廣，打印效果好，且均采用國(guó)產(chǎn)原料。王進(jìn)等[42]探討了底涂涂布量和納米級(jí)二氧化硅面涂顏料時(shí)對(duì)紙頁(yè)性能和打印性能的影響，結(jié)果表明，高光澤彩色噴墨打印紙表面存在大量的微孔和裂紋。底涂可以明顯改善紙頁(yè)性能，納米級(jí)二氧化硅能夠?qū)堩?yè)提供比較高的平滑度、吸收性能、色密度和圖像質(zhì)量。徐善浩等[43]等分別以二氧化硅、3種自組裝改性二氧化硅、碳酸鈣和高嶺土為填料制備高光彩噴墨紙涂層材料，研究了填料對(duì)高光彩噴墨紙高光表層材料分辨和光澤度的影響，結(jié)果表明：自組裝改性且粒徑約為80 nm的二氧化硅，是一種良好的高光彩噴墨紙涂層填料，對(duì)應(yīng)的涂層具有良好的光澤度和較快的墨跡干燥速度。

3.4 在其他方面的應(yīng)用

納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用，可以有效地改善涂料的很多性能指標(biāo)。如納米二氧化硅添加到涂料里從而提高涂層的防腐能力。Kato[44]采用溶膠-凝膠方法，在無(wú)醇催化劑的條件下制備鋁的二氧化硅涂層，其耐腐蝕性有明顯的增加。張衛(wèi)國(guó)等[22]在機(jī)械攪拌和超聲場(chǎng)共同作用下，將納米二氧化硅均勻分散到聚氨酯清漆中,制得納米二氧化硅復(fù)合涂料，改性納米二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.0 g·kg-1時(shí)的復(fù)合漆防腐能力最佳,且漆膜附著力最強(qiáng)。另外，在成膜過(guò)程中，納米二氧化硅粒子可以有效地改善乳膠粒之間、乳膠粒與填料之間的界面結(jié)合張力，達(dá)到增強(qiáng)和修補(bǔ)缺陷的作用，從而有效改善涂料成膜后的機(jī)械性能。張超燦等[45]將改性納米二氧化硅對(duì)聚丙烯酸酯涂料涂膜的機(jī)械性能影響,隨著納米二氧化硅比例（1%～9%）的增加,涂膜的拉伸強(qiáng)度和硬度提高，且由于涂膜力學(xué)性能的改善,涂料耐洗刷性能總體提高,在納米二氧化硅比例為5%～7%時(shí)，耐洗刷次數(shù)達(dá)到最大值。接著，張超燦等[6]研究了改性納米二氧化硅在聚酯漆中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)少量納米二氧化硅能提高涂膜的硬度、耐磨性和紫外吸收性能，不影響透明度。杜晶晶等[46]采用納米二氧化硅對(duì)激光全息涂料進(jìn)行改性，結(jié)果表明：一定比例（1.5%）納米二氧化硅的加入有助于提高涂料的觸變性及其施工性能，提高涂層的硬度及耐磨、耐劃傷等機(jī)械性能；增加涂料的保色和抗老化性。游波等[30]研究了水性納米二氧化硅 /聚酯復(fù)合樹(shù)脂及涂料的制備與性能表征，制備的水性納米復(fù)合聚酯樹(shù)脂儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，得到的水性納米復(fù)合聚酯聚氨酯涂層材料硬度可以提高200%以上。納米二氧化硅添加到涂料中，還能提高涂層的耐火極限。咸才軍等[47]將多種納米材料應(yīng)用到水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，研究其用量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火極限的影響。結(jié)果表明：添加納米二氧化硅和二氧化鈦可以提高防火涂料膨脹后炭質(zhì)層的強(qiáng)度，延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，當(dāng)添加1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的納米二氧化硅時(shí)，可以達(dá)到110 min的耐火極限。納米二氧化硅在木器漆中的研究比較少，但納米二氧化硅的加入也能有效改善木器漆的性能。伍忠岳等[48]指出在水性木器涂料中，納米硅膠體的加入可以提高涂膜的硬度，改善涂膜的耐水性、耐老化性，同時(shí)還可以改善涂膜的抗黏連性。

4 納米二氧化硅在木材表面涂飾的應(yīng)用設(shè)想及發(fā)展前景

納米二氧化硅應(yīng)用于木材改性，20世紀(jì)90年代開(kāi)始就有研究，從國(guó)外以Saka等[49-52]為代表的日本學(xué)者開(kāi)始， 至國(guó)內(nèi)的王西成[53]、 陳志林[54]、 邱堅(jiān)[55]、 符韻林[56-57]，廖秋霞[58]等進(jìn)行了大量的研究， 取得了明顯的研究成果。根據(jù)溶膠-凝膠法的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制、特點(diǎn)來(lái)看，這些研究都是以二氧化硅進(jìn)入木材內(nèi)部為改性目的，試圖使納米狀態(tài)的二氧化硅生成于木材內(nèi)部固有空隙中，但是從結(jié)果來(lái)看，制造得到的二氧化硅/木材復(fù)合材料物理性能表現(xiàn)一般，其硬度、吸濕性等物理力學(xué)性能雖然有了一定的提高，但與納米材料的奇特性質(zhì)相比，相差甚遠(yuǎn)，仍未觀察到其任何奇特性質(zhì)。究其原因，可能是溶膠-凝膠法化學(xué)反應(yīng)生成的納米二氧化硅粒子產(chǎn)生了團(tuán)聚，未達(dá)到納米尺寸，因此，未表現(xiàn)出納米材料的奇異特性。另外，納米二氧化硅運(yùn)用于涂料，使涂料的性能大大提高，具有很好的改善作用。目前，納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用，只是在墻體涂料、金屬涂料、塑料涂料等行業(yè)，關(guān)于納米二氧化硅應(yīng)用于木質(zhì)材料涂料中仍少見(jiàn)有報(bào)道。因此，本研究提出利用少量涂料作載體、介質(zhì)為路徑或者是不用涂料以溶膠凝膠法為路徑作木材表面處理，使納米二氧化硅分散分布于木材表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)木材表面特性起到功能改良的作用，在木材表面疏水性、耐光性、耐久性等方面達(dá)到理想的結(jié)果，具有非常重要的意義。

伍忠岳等[48]已經(jīng)研究了納米硅膠體加入水性木器涂料中后能有效改善涂膜的性能，并且指出在封閉底漆中，由于納米硅膠體粒徑小，能很容易地進(jìn)入木材或纖維板的細(xì)小孔穴中，對(duì)這些孔穴進(jìn)行填充和封閉，在干燥成膜后就能與基材黏結(jié)在一起形成不溶于水的涂層，從而起到較好的封閉效果；在水性底漆中適當(dāng)?shù)钠慈胍欢ǖ募{米硅溶膠，既可以加快底漆中水分的釋放，改善了干燥速度，又可以提高涂膜的硬度，降低底漆成本；在水性聚氨酯（PU）類面漆中加入一定的納米硅溶膠對(duì)其耐水性、抗黏連行、硬度有明顯的改善效果。

綜上，納米二氧化硅用于改善涂料性質(zhì)獲得不錯(cuò)的成績(jī)，將納米二氧化硅溶膠添加到水性木器涂料中也已得到了一定的應(yīng)用。故將納米二氧化硅用于木材表面涂飾，實(shí)現(xiàn)木材表面功能性改良是可行。另外，納米二氧化硅用于木質(zhì)材料涂飾方面的研究甚少，也日益引起了重視。將納米二氧化硅添加到涂料里涂飾到木材表面的設(shè)想，一方面希望能減少了涂料涂飾有機(jī)揮發(fā)物對(duì)人體的傷害；另一方面希望能使木質(zhì)材料表面獲得很好的改善，將納米材料的特殊性能體現(xiàn)出來(lái)。隨著納米二氧化硅復(fù)合涂料的進(jìn)一步工業(yè)化，納米二氧化硅應(yīng)用于木材涂料對(duì)木材表面改良具有重要的意義和廣闊的前景。

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