纳米片状铝粉的制备及其发展动态VIP免费

2004年第25卷第1期涂料技术与文摘纳米片状铝粉的制备及其发展动态陆必志，陈振兴，黄巧萍，刘辉(中南大学化学化工学院，410083)摘要：纳米片状铝粉是新发展起来的新型金属颜料，它具有粒径分布窄、良好的金属光泽性、遮盖率和在涂料中分布均匀等优点而倍受人们的关注。本文阐述的物理气相沉积法(PVD法)是目前制备纳米片状铝粉的主要方法。关键词：纳米片状铝粉：PVD法：蒸发一冷凝法：溅射一沉积法：机械球磨法O前言片状铝粉又称铝颜料，是重要的金属颜料之一，它被广泛应用于建筑、汽车、化工及油墨等行业，我国每年都要消耗大量的铝粉颜料。传统的铝粉颜料，由于存在粒径分布宽、铝粉表面不够光滑、金属光泽效应不够强等缺点，因此在应用上受到了很大的限制。纳米片状铝粉是近年来随着纳米技术及纳米材料的发展而发展起来的一种优良金属颜料。由于它具有一般金属颜料所没有的优良特性，因此受到人们的广泛关注。l纳米片状铝粉的光学特性片状铝粉具有良好的反射光线和反射热的能力。片状铝粉在涂料成膜时便形成连续的金属膜，能反射可见光、紫外光和红外光。这是非常宝贵的也是不同于其他颜料的特性。对可见光全光谱的反射呈银白色，使它具有良好的装饰性能：对红外光的反射使其具有反射热的保温性能；而对紫外光的反射则可保护涂层不受紫外光破坏而老化，进而延长了涂层的寿命。但是传统片状铝粉由于存在厚且铝粉粒径分布不均匀等缺点，因而对光的反射率并不高。纳米片状铝粉比传统铝粉的径厚比要大得多，它对光的反射能力比传统铝粉也强得多。纳米片状铝粉在涂料中分布非常均匀而且几乎呈水平分布，这样，它对涂层的保护更有效。1．1双色效应铝粉由于具有金属光泽和平行于被涂物的特点，会产生被称为“双色效应”【l】的特性，在含透明涂料和铝粉的涂层中，铝粉的光泽和颜色随着入射光的角度和视角的变化发生光和色的变化。铝粉在涂层中排列于不同层次，当入射光照射在各个铝片上时，光线因穿过不同厚度的膜层受到不同程度的消弱，反射回去的光线亮度显然不会相同，光线射入透明涂料达到不同层次的铝片再反射回去的光则形成具有不同光泽和不同颜色的光，非常绚丽。又当光线入射角发生变化或视角改变时，光泽和色度也变化，这一现象被称为“双色效应”。产生“双色效应”的条件是铝粉在涂料中的分布是水平的，这样反射的光才是平行的。但是，传统铝粉由于粒径大，质量大，在涂料中的分布并不都是水平的，而是有很大一部分是垂直分布或倾斜悬浮于涂料中，而且容易产生沉聚现象。这样铝粉对光的反射作用就大大减弱，涂料的质量也随之降低。纳米片状铝粉具有更大的径厚比、厚度薄、质量小，几乎所有的纳米片状铝粉都能水平分布于涂料中，而且在涂料中分布均匀，悬浮性好，不会发生沉聚现象。这样纳米片状铝粉对光的反射率大大提高，反射出的光是平行光，因此，“双色效应”更明显，色彩更绚丽。图1是纳米片状铝粉与传统铝粉对光的反射作用的比较。从图中可以看出，一束平行光照射到以传统铝粉为颜料的涂层时，光被反射成无规则的散射光(图1a)：而平行光照射到以纳米片状铝粉为颜料的涂层时，反射出的光是平行光(图1b)。由此可见纳米片状铝粉在涂料中的性能远远优于传统铝粉。1．2金属光泽效应金属光泽效应是指颜料表面对光的镜面反射，这种效应会随着颜料边缘对光的散射增强而减弱【3】。金属表面对光的作用有3种【4】，如图2所示，第一种是光滑表面对光的全反射，这是一种很理想的表面。纳米片状铝粉具有较大的径厚比，表面平整光滑，颗粒的边缘少，因此对光的作用几乎都是反射，散射占的比例很小。第二种是粗糙表面对光维普资讯http://www.cqvip.com2专题论述2004正2b片状纳米铝粉对光的反射l一漆面层，2一铝片，3一被涂物图1传统铝粉与纳米片状铝粉对光的反射作用的比较完全镜面反射的表面完全散射的表面既有反射也有散射的表面图2不同表面对光的反射和散射作用的全散射。第三种是既有反射也有散射的表面，传统的片状铝粉，既有光滑的表面同时颗粒粗糙的边缘占的比例也很大，因此铝粉对光的散射和反射同时存在，散射的存在使铝粉对光的反射率降低而使铝粉的金属效应减弱。铝粉颗...