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纳米级涂料印染粘合剂

集萃印花网 2009-11-13 00:00:00

【集萃网观察】(一)纳米材料

纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米级的超细微粒。它的尺寸大于原子簇小于通常的微粒，在l～l00nm之间。

纳米材料又称为纳米结构材料，是指颗粒尺寸在1-l00nm之间的粒子凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维。纳米结构材料是把许多的缺陷如晶界引人原来的完整晶体，使得坐落在这些缺陷的核心区的原子的体积分数变得可与坐落其余晶体中的原子的体积分数相比拟，从而产生的一种新型固体。

由于纳米粒子电子能级的不连续性、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应的作用，纳米粒子具有许多特殊的性能。

纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。例如，粒径为I0nm时，比表面积为180m2/g，粒径下降2nm,比表面积猛增到450m2/g。这样高的比表面积，使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加。

纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与超导相千波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与此同时，大的比表面积使处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响，甚至使纳米微粒具有同质的大块物体所不具备的新的光学特性。主要表现在以下几个方面。

一是宽频带强吸收。大块金属具有不同颜色的光泽，这表明它们对可见光范围各种颜色(波长)的反射和吸收能力不同。当尺寸减小到纳米量级时各种金属纳米微粒几乎都呈黑色，它们对可见光的反射率极低，例如，铂纳米粒子的反射率为1%，金纳米子的反射率小于10%。这种对可见光低反射率、强吸收率导粒子变黑。

纳米氮化硅、碳化硅及氧化铝粉对红外有一个宽频带强吸收谱。这是因为纳米粒子大的比表面积导致了平均配位数下降，不饱和键和氢键增多，与常规大块材科不同，没有一个单一的、择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布，在红外光场作用下它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布，这就导致了纳米粒子红外吸收带的宽化。

二是蓝移现象。与大块材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在"蓝移"现象，即吸收带移向短波方向。例如，纳米碳化硅颗粒和大块碳化硅固体的红外吸收频率峰值分别是 814cm-1和794cm-1。纳米碳化硅颗粒的红外吸收频率较大块固体蓝移了2Ocm-1。纳米氮化硅颗粒和大块氮化硅固体的峰值红外吸收频率分别是949cm-1和935cm-1，纳米氮化硅颗粒的红外吸收频率比大块固体蓝移了14cm-1。利用这种蓝移现象可以设计波段可控的新型光吸收材料，在这方面纳米微粒可以大显身手。

纳米颗粒材料在电学方面颇具特点。由于量子效应可使导体变为非导体，吸收电磁波(从光子到微波)而成为良好的吸波材料。纳米材料的这一特性在军事伪装领域展示了一个美好的发展前景。

纳米材料用于伪装，主要是利用其宽频带的吸收电磁波的性能，甩以做成伪装涂料或涂层，也可以将具有光学、热红外和微波的吸收效果用于伪装网的制造中。纳米材料的应用，也使得具有宽波段吸收效果的气溶胶能成为现实，这一成果远远超过了锡箔条能对雷达产生干扰这一发现的意义。所有的成像观察器材都不能透过这种气溶胶屏障。

纳米材料具有固态、液态、气态几种不同的生成方法，但在目前均不能形成大批量生产的能力。所以当前要解决的问题，除了纳米材料本身的机理和应用理论研究外，制造方法和工艺也是一个急需解决的问题。有资料表明，俄罗斯在采用急冷法制取钨、钴超微粒细粉吸波材料方面居于领先地位。

（二）纳米级涂料印染粘合剂的优点

1、"生根性"好

根据粘合剂理论，乳液粘合剂的粒子能够进人被黏物的内部"生根"时，黏合效果非常好，如图1所示。

对于涂料印染而言，粘合剂粒子进人纤维内部‘生根’时，黏合牢度高。经电子显微镜对各种纤维表面进行扫描发现，几乎所有纤维表面都有300nm宽的沟纹。普通乳液粘合剂粒子不能进到沟纹中，而纳米级乳液粘合剂粒子直径较小，例如70nm粒径，可以进人纤维中"生根"。纳米级乳液粘合剂粒子电镜照片如图2所示，粒子照片底片放大倍数为4万倍。

从图2可以看出，粘合剂粒子粒径均小于100nm，平均粒径为70nm。

2、粘附性好

涂料印染粘合剂的Tg＜-2O℃，从Tg看，属于压敏胶范围粘合剂，要求黏附性好。该粘合剂粒子在印染过程中，其粒子并未被破坏，180℃焙烘后观察电镜粒子结构仍然完好存在。在粘合剂用量相同条件下，粒子个数越多，粒子表面乳化剂覆盖率越低、粘合剂性能越好。纳米级乳液粘合剂粒子数比普通粗粒乳液粘合剂粒子数多l000倍以上，乳化剂覆盖率少10倍左右，因而黏合性能非常好，详见表1所示。

表 1 纳米级乳液与粗粒乳液对比

3、稳定性好

乳液稳定性与粒径大小有重要关系。粒径越大布朗运动越慢，沉降速度越快，乳液越不稳定。根据爱因斯坦布朗运动公式和斯托克沉降定律，乳液粘合剂粒子粒径与布朗运动、沉降运动关系如表2所示。

表2 乳液粒子粒径与布朗运动、沉降运动的关系

从表2可以看出，当粒径为100nm时，每秒布朗运动路程为655nm，而沉降距离为0.01265nm，无规布朗运动是下降运动的6万倍，因而不可能分层，稳定性特别好。

[三]NMP纳米涂料印花粘合剂

MMP生态型纳米级涂料印花粘合剂是利用纳米技术、高分子合成技术及生态技术研制的新产品。该产品以其优异的色牢度，柔软的手感赋予涂科印花以一个新的概念。

1、优点

NMP同国内外知名厂家的印花粘合剂相比，手感柔软，酷似染料印花工艺的产品手感；色牢度高，NMP使用量低，大大低于同类产品用量便可达到生态纺织品标准"Oeko-Tex-Standard100"的要求；工艺性能良好， NMP因其纳米级尺寸效应，使粘合剂本身的耐剪切性能极为突出；印花时不嵌花网，可保证印花工艺的连续生产；生态性能优良，NMP的各项指标均达到"OeKo-Tex-Standard l00"的要求，满足现代人对生态纺织印花产品的需求。

2、特性

固含量；40%±2%

pH值；6～8

粘度；≤160mPa·s

粒径；＜100nm

3.工艺流程

制浆→网印→烘干→焙烘(170℃，3min)。

注意事项:

(1)调制色浆时不要高速搅拌。

(2)若印花产品对刷洗牢度没有特殊要求时，可取消焙烘工序。

4、推荐处方

涂科色浆；5%

NMP；20%(达到染料印花生态纺织品标准)

15%(达到染料印花生态纺织品标准)

增稠剂PTF；2%

水；残量

5、色牢度(表3)

表3 色牢度

6、包装、储藏

NMP以5Okg塑科桶、200kg铁桶包装。NMP在5～30℃的温度下可储藏1年。

（四）NMD纳米级涂料染色粘合剂

NMD纳米级涂料染色粘合剂是利用纳米技术、高分子合成技术及生态技术研制的高新技术产品。使用本产品的涂料染色纺织品色牢度高，手感柔软，且达到生态级纺织品要求，增加其产品的出口竞争能力。

l、优点

NMD同国内外名牌染色粘合剂相比，具有较好的手感，可与染料染色工艺的纺织产品相媲美；色牢度高，MID使用量低，大大低于同类产品用量便可达到生产纺织品标准"OeKo一Tex一Stan-dard 100"的要求，刷洗牢度尤为突出；给色量高，因为NMD干燥后形成无色透明的膜，所以涂料色浆的颜色会不打折扣地体现在织物上，色泽鲜丽、饱满；工艺性能良好，NMD的甲醛含量、重金属含量及游离体含量极低，用它生产的纺织产品符合"OeKo一Tex一Standard l00"的要求。

2、特性

含固量；40%±2%

pH值；6-8

粘度；＞160mPa·s

粒径；＜l00nm

3、工艺流程

制浆→轧染(轧余率60-70%)→预烘(两组红外线、一组热风) →焙烘(170℃，3min)。

注意事项:调制色浆时不要高速搅拌。

4、推荐处方

涂料色浆；2%

NMD；5%

防泳移剂(平素马v)；1%（也可不加）