納米級聚氨酯丙烯酸分散體：增強涂層透明度和光澤度
作者：Leo Chen 博士，材料科學家和涂料愛好者
?? “清晰度是優(yōu)質涂層的靈魂?！?/em> 歷史上沒有人說過——直到現(xiàn)在。但如果清晰度和光澤度是一支搖滾樂隊，納米級聚氨酯丙烯酸分散體就是主音吉他手：華麗、必不可少，并將一切悄悄地結合在一起。讓我們來談談這些微小的、看不見的英??雄是如何改變涂層面貌的——一次閃閃發(fā)光的一層。
?? 引言：清晰的革命
想象一下，在一張木桌上作畫，看到樹上的每一個紋理、每一個節(jié)疤、每一處古老的低語——但是 表面光滑如鏡，能反射出你早晨喝的咖啡杯。這不是魔術，而是 納米級聚氨酯丙烯酸分散體 在工作??中。
在涂料領域，透明度和光澤度不僅僅是審美奢侈品，更是性能指標。無論是智能手機外殼、豪華汽車漆面，還是高端家具清漆，消費者都要求 清晰，毫不妥協(xié)……而這正是傳統(tǒng)涂層常常失敗的地方?，F(xiàn)在就來介紹一下：納米工程混合物。
聚氨酯 (PU) 和丙烯酸樹脂長期以來一直是高分子化學領域的“蝙蝠俠”和“羅賓漢”——它們各自擁有強大的性能，但結合在一起，勢不可擋。當你將它們的分散顆?？s小到 納米級 （我們說的是 50–150 納米，而不是你奶奶說的微米），神奇的事情發(fā)生了：涂層變成 光學透明, 機械強度高和 比剛打過蠟的跑車還要閃亮.
但是怎么做呢？為什么？而且——最重要的是——我能把它用在我的DIY咖啡桌上而不會引發(fā)實驗室火災嗎？
讓我們深入了解一下。
?? 什么是納米級聚氨酯丙烯酸分散體？
其核心是 聚氨酯丙烯酸分散體 是一種水基混合物，其中聚氨酯和丙烯酸聚合物以懸浮在水中的微小顆粒形式共存?？梢园阉胂蟪梢环N微觀沙拉醬——油（聚合物）在醋（水）中乳化——但由于表面活性劑和智能化學的作用，它們不會分離，而是保持良好混合狀態(tài)。
現(xiàn)在，“納米級”意味著這些聚合物顆粒是 小于100納米 直徑。換個角度來看：人類頭發(fā)的寬度約為 80,000 至 100,000 納米。因此，我們處理的顆粒非常小，它們會迷失在塵螨的口袋里。
?? 為什么要采用納米技術？ 因為 光散射—透明度的敵人—當粒子的大小接近可見光的波長（~400–700 納米）時就會發(fā)生。使粒子小于 100 納米，光線就會像夜總會的貴賓一樣穿過：不問任何問題，不繞道。
?? 閃耀的科學：納米技術如何實現(xiàn)
讓我們興奮一分鐘——別擔心，我會讓它變得有趣。
當光線照射到表面時，可能會發(fā)生三件事：
- 反射 → 光澤
- 吸收 → 顏色
- 散射 → 霧霾（又稱涂層的霧霾噩夢）
傳統(tǒng)涂層通常具有較大的顆粒或相分離區(qū)域， 散射光，產生霧霾。即使樹脂是透明的，微觀結構也會讓您光亮的夢想變成啞光的失望。
但納米級分散體呢？它們就像一個精心編排的舞蹈團——每個粒子都同步，沒有一個粒子會踩到腳趾。結果呢？光散射最小化 → 最大透明度.
最關鍵的是： 聚氨酯帶來韌性，丙烯酸帶來耐候性. 它們結合在一起，形成了一種混合物，不僅清晰，而且耐用。防刮擦?？棺贤饩€?；旧?，涂層中的詹姆斯邦德——溫文爾雅、堅固，隨時準備行動。
?? 合成：如何制造這些微小的巨人？
制備納米級聚氨酯丙烯酸分散體的方法主要有兩種：
- 順序乳液聚合
- 原位雜交
讓我們打破它們，就像一段糟糕的關系：
| 方法 | 如何運作 | 優(yōu)點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| 順序 | 首先制作聚氨酯分散體，然后在其上生長丙烯酸鏈 | 對結構的高度控制 | 耗時、復雜 |
| 原位 | 將聚氨酯預聚物與丙烯酸單體混合并聚合 | 更快、可擴展 | 對形態(tài)的控制較少 |
，在 序貫法首先從聚氨酯分散體開始（想象水中有一群微小的聚氨酯球）。然后，添加丙烯酸單體（如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯）并引發(fā)聚合。丙烯酸會逐漸增長 on 聚氨酯顆粒，形成核殼結構——聚氨酯核，丙烯酸殼。就像把毛衣穿在納米顆粒上一樣。
這些因素包括原料奶的可用性以及達到必要粉末質量水平所需的工藝。 原位法 比較混亂，但速度更快。你把所有東西混合在一起，讓它們發(fā)生反應。聚氨酯和丙烯酸形成一個相互滲透的網(wǎng)絡——可以把它想象成聚合物冰沙。它不太精確，但非常適合大規(guī)模生產。
兩種方法都使用 中和劑 （如三乙胺）和 擴鏈劑 （例如肼）來穩(wěn)定顆粒并控制分子量。是的，這聽起來很有趣——尤其是當你把肼灑在你的實驗服上時。??
?? 關鍵性能參數(shù)：數(shù)字不會說謊
讓我們來談談規(guī)格。因為沒有表格的科學又算什么呢？
表1：納米級聚氨酯-丙烯酸分散體的典型特性
| 參數(shù) | 折扣值 | 測試方法 |
|---|---|---|
| 粒徑 | 50-120 nm | 動態(tài)光散射（dls） |
| 固含量 | 30-50％ | astm d2369 |
| ph | 7.5-9.0 | 酸堿度計 |
| 粘性 | 50～500兆帕·秒 | 布魯克菲爾德粘度計 |
| 光澤度（60°） | 85–95 gu | astm d523 |
| 透明度（霧度） | <2% | astm d1003 |
| 耐水性 | >72 小時（不起泡） | 異2812的 |
| 硬度（鉛筆） | 2h–3h | astm d3363 |
| tg（玻璃化轉變溫度） | 30–60°C | DSC |
來源：zhang 等，《有機涂層進展》，2021 年
注意 光澤度值—85 至 95 gu（光澤單位）。例如，啞光漆約為 10 gu，半光漆約為 40 gu，鋼琴漆約為 90 gu。所以我們說的是 鏡面般的光澤.
和 霧霾低于2%？這就像在陽光明媚的日子里透過剛剛清洗過的窗戶看一樣。沒有霧氣，沒有模糊，只有純粹的視覺享受。
?? 工業(yè)應用：奇跡發(fā)生的地方
您可能認為這些分散體僅適用于高端實驗室或豪華游艇。不，它們無處不在。
1. 木器涂料
家具制造商喜歡它們。為什么？因為它們 增強木紋可見度 同時防止劃痕和紫外線。不再有“塑料外觀”飾面。
Nordic Woodcraft 的飾面專家 Lars Jensen 表示：“我們去年改用納米聚氨酯丙烯酸分散體。我們的客戶現(xiàn)在說我們的桌子看起來就像 呼吸——你可以看到木頭的靈魂。”
2. 汽車透明涂層
汽車制造商使用它們 透明面漆 用于高光澤飾面。例如，寶馬一直在試驗納米混合物，以減少揮發(fā)性有機化合物的排放，同時提高抗劃傷性。
3. 電子設備
你的手機后面板？很可能涂有納米分散劑。它需要 防刮、防指紋、晶瑩剔透—特別是對于那些流行的透明手機。
4. 建筑玻璃與勝利
一些聰明的勝利使用納米涂層 抗反射特性. 更少眩光，更多陽光——非常適合陽光充足氣候下的摩天大樓。
5. 藝術品保護
是的，確實如此。博物館使用超透明涂層來 保護畫作 不改變它們的外觀。你不會想要梵高的 星夜 看起來就像是在霧蒙蒙的淋浴門后面。
?? 為什么選擇混合材質？聚氨酯與丙烯酸的愛情故事
我們來做媒吧。
聚氨酯（pu）： 堅固、靈活、耐磨。可以把它想象成肌肉發(fā)達的藝術家——堅韌但對紫外線敏感（在陽光下會變黃）。
丙烯酸纖維： 抗紫外線、耐候、堅固?？煽康墓こ處煟瑥牟幻半U。
它們像花生醬和果凍一樣相互平衡。pu 提供 機械強度，丙烯酸帶來 耐候性. 混合型不僅僅是分割差異——它 協(xié)同作用.
研究表明，納米級混合物具有 更高的交聯(lián)密度 和 更好的相容性 而不是物理混合。換句話說，它們不僅僅是混合——它們是 已婚.
李等人在論文中寫道：“由于共價鍵和疇尺寸減小，納米分散體中聚氨酯和丙烯酸疇之間的界面粘附力顯著提高?！?聚合物2020。
翻譯：它們在分子水平上粘合在一起?？床坏诫x婚的跡象。
?? 環(huán)保嗎？好的，謝謝！
這些分散劑的最大賣點之一是它們 水基的. 與溶劑型涂料不同，溶劑型涂料會釋放出揮發(fā)性有機化合物 (VOC)，而納米聚氨酯丙烯酸分散體 低VOC甚至零VOC.
揮發(fā)性有機化合物不僅對地球有害，而且對 ……頭痛、頭暈、長期呼吸問題。這并不是您在重新裝修廚房櫥柜時想要的感覺。
然而，水基并不意味著弱。由于納米工程，這些涂料干燥速度快，附著力好，性能與溶劑型涂料一樣，但沒有有毒煙霧。
Ecofinish 公司的可持續(xù)發(fā)展官瑪麗亞·洛佩茲表示：“自從改用納米分散體以來，我們的揮發(fā)性有機化合物排放量減少了 92%?！薄拔覀兊目蛻粽f，這種整理效果 更好設立的區(qū)域辦事處外，我們在美國也開設了辦事處，以便我們?yōu)楫數(shù)乜蛻籼峁└嗟闹С??！?/p>
?? 配方技巧：如何像專業(yè)人士一樣使用它們
想在家嘗試一下嗎？（至少在實驗室或車間。）
以下是一個簡單的指南：
基本配方（1公斤批次）
| 成分 | 數(shù)量（克） | function |
|---|---|---|
| 納米聚氨酯丙烯酸分散體 | 700 | 基礎樹脂 |
| 去離子水 | 200 | 粘度控制 |
| 消泡劑（例如byk-024） | 5 | 防止氣泡 |
| 聚結劑（例如，texanol） | 50 | 輔助成膜 |
| 交聯(lián)劑（例如氮丙啶） | 20 | 提高硬度 |
| 表面活性劑（可選） | 5 | 改善潤濕性 |
輕輕混合——不要高剪切，否則會破壞納米顆粒。通過噴涂、刷涂或浸涂。在 25–60°C 下干燥。瞧：一層光滑透明的薄膜。
???? 專業(yè)提示： 添加一個 二氧化硅納米粒子分散體 （5-10 納米）以增強抗劃傷性。但不要過量——過多的二氧化硅會使涂層變成砂紙。
?? 性能比較：納米與傳統(tǒng)
讓我們一勞永逸地解決這場爭論。
表2：納米與傳統(tǒng)聚氨酯丙烯酸分散體
| 財產 | 納米級 | 常規(guī)（>200 納米） | 改進 |
|---|---|---|---|
| 光澤度（60°） | 90顧 | 60顧 | +50% |
| 陰霾 | 1.5%排放 | 8% | 低于 81％ |
| 耐刮擦性 | 3h鉛筆 | 鉛筆 | 難度加倍 |
| 干燥時間 | 30分鐘（60攝氏度） | 60分鐘 | 50％的速度 |
| voc含量 | <50克/升 | 200–400克/升 | 降低 75–87% |
資料來源：Wang 等人，《涂料技術與研究雜志》，2019 年；ISO 標準
數(shù)字說明了一切。納米獲勝。手 n。
?? 挑戰(zhàn)與局限：并非總是陽光明媚
當然，沒有完美的技術。以下是 真實 挑戰(zhàn)：
- 成本： 納米分散體的生產成本更高。更小的顆粒=更多的能量，更精確的控制。
- 儲存穩(wěn)定性： 有些配方可以 凝聚 隨著時間的推移，納米粒子會變得舒適并形成團塊。
- 成膜： 在低溫下，聚結可能會很棘手。您可能需要聚結劑（可以增加揮發(fā)性有機化合物）。
- 批次一致性： 每次都復制相同的顆粒大小和形態(tài)？這不容易。溫度一旦偏離一度，分散體就會變成湯。
但研究人員正在解決這些問題。例如，使用 離子液體 作為穩(wěn)定劑可延長保質期。 核殼設計 具有梯度tg，有助于成膜。
?? 未來趨勢：下一步是什么？
納米涂層的前景是光明的，而且越來越光明。
1. 自修復涂層
想象一下 消失 當你加熱它時。研究人員正在嵌入 微膠囊 當聚氨酯丙烯酸薄膜受損時，它會釋放修復劑。
2. 智能響應涂料
根據(jù)濕度或溫度改變光澤的涂料。是的，下雨時，你的墻壁可能會從啞光變成光澤。（為什么？我不知道。但這很酷。）
3. 生物基單體
用石油基丙烯酸酯代替 植物衍生的替代品 （例如丙烯酸酯化環(huán)氧大豆油）。更環(huán)保，但聚合起來更棘手。
4. 人工智能驅動的配方
不是“機器人接管”的人工智能，而是基于所需屬性預測最佳配方的機器學習模型。更快的研發(fā)，更少的實驗室火災。
“我們使用神經(jīng)網(wǎng)絡來優(yōu)化粒度和單體比例，”首爾國立大學的金博士說道，“將開發(fā)時間從 6 個月縮短至 6 周。”
??? 案例研究：從實驗室到客廳
讓我告訴你 項目可清除.
波特蘭的一家小型家具初創(chuàng)公司想要 100% 天然木材外觀 - 最高保護……他們嘗試了一切方法：油性涂料（太軟）、溶劑型聚氨酯（太黃）、傳統(tǒng)水性涂料（太朦朧）。
然后他們從一家德國供應商（我們稱之為“nanogloss gmbh”）那里找到了一種納米聚氨酯丙烯酸分散體。
他們涂了三層薄涂層，層間輕輕打磨，并在 50°c 下固化。結果如何？
- 光澤度： 92顧
- 陰霾： 1.2%排放
- 劃痕測試： 通過3小時鉛筆
- 客戶反饋： “看起來木頭就像漂浮在空中一樣！”
他們現(xiàn)在在所有高端產品線上都使用它。是的，他們將旗艦表命名為 納米。
?? 文獻綜述：專家怎么說
讓我們快速瀏覽一下研究世界。
-
zhang, y. 等人 (2021)。 “用于高光澤涂料的納米結構聚氨酯??-丙烯酸混合分散體?！?/em> 有機涂層的進展，156，106288。
→ 發(fā)現(xiàn)低于 80 納米的粒徑可最大程度地提高透明度。 -
li, x. 等人（2020 年）。 “聚氨酯-丙烯酸納米混合物的形態(tài)和機械性能?！?/em> 聚合物，207，122945。
→ 證明納米級的共連續(xù)??相結構可提高韌性。 -
wang, h.等人（2019）。 “傳統(tǒng)和納米分散水性涂料的比較研究?！?/em> 涂料技術與研究雜志，16（4），877-888。
→ 光澤度提高 50%，霧度降低 80%。 -
iso 2813:2014。 “油漆和清漆——鏡面光澤度的測定?！?/em>
→ 光澤度測量的標準方法。 -
astm d1003-22。 “透明塑料霧度和透光率的標準測試方法?！?/em>
→ 行業(yè)基準清晰度。 -
歐洲涂料雜志（2022 年）。 “水性涂料的趨勢：納米優(yōu)勢。” 101（3），44-50。
→ 強調歐洲市場向納米分散體的轉變。
?? 為什么這很重要：超越光彩
乍一看，這似乎是一個小眾話題——為那些太在意桌子光澤度的人提供涂層。但它的意義遠不止于此。
- 可持續(xù)性： 較低的揮發(fā)性有機化合物意味著更清潔的空氣和更安全的工作場所。
- 資源效率： 涂層越薄，性能越好=使用的材料越少。
- 美學創(chuàng)新： 為建筑、時尚和科技領域帶來新的設計可能性。
- 保存： 保護藝術、遺產和自然（例如紀念碑上的防涂鴉涂層）。
我們不要忘記： 人類熱愛美麗……清晰、光滑的表面不僅具有功能性，還具有情感性。它傳達著“這件物品很重要。它被精心呵護。它 價值設立的區(qū)域辦事處外，我們在美國也開設了辦事處，以便我們?yōu)楫數(shù)乜蛻籼峁└嗟闹С帧！?/p>
?? 結論：未來是明確的
納米級聚氨酯丙烯酸分散體不僅僅是技術升級——它們是一種 范式轉變 在我們對涂層的看法上，從無形的保護到有形的美感，它們彌合了性能和美學之間的差距。
它們是材料界默默無聞的成就者：體型雖小，影響卻巨大。
因此，當您下次欣賞木地板的光澤、智能手機屏幕的清晰度或汽車漆面的深度時，請記?。杭{米粒子的世界正在加班加點地工作，使它們看起來如此美麗。
如果有人問，“是什么讓它如此閃亮？”
你可以微笑著說：
“這不是魔法，這是納米。“?
引用
- zhang, y., liu, j., & chen, l. (2021). 用于高光澤涂料的納米結構聚氨酯??-丙烯酸混合分散體。 有機涂層的進展，156，106288。
- li, x., wang, m., 和 zhao, r. (2020). 聚氨酯-丙烯酸納米雜化材料的形態(tài)和力學性能。 聚合物，207，122945。
- wang, h., kim, s., & park, j. (2019).傳統(tǒng)和納米分散水性涂料的比較研究。 涂料技術與研究雜志，16（4），877-888。
- iso 2813:2014。 色漆和清漆——鏡面光澤度的測定.
- astm d1003-22。 透明塑料霧度和透光率的標準試驗方法.
- 歐洲涂料雜志。（2022）。水性涂料的趨勢：納米優(yōu)勢。 101（3），44-50。
- gupta, a., & sain, m. (2018).生物基聚氨酯分散體：一種可持續(xù)的方法。 綠色化學，20（15），3456-3470。
- müller, k., & rebenfeld, l. (2020).自修復聚合物涂層：從概念到商業(yè)化。 聚合物科學進展，104，101234。
-
leo chen 博士是一位材料科學家，在聚合物涂料領域擁有超過 15 年的經(jīng)驗。他目前領導 clearnova 涂料的研發(fā)工作，但仍然無法確定自己更喜歡科學還是雙關語。 ??
銷售聯(lián)系方式：sales@newtopchem.com
================================================== =====================
關于我們 公司信息
新拓化工材料（上海）有限公司是中國領先的供應商，生產各種特種和精細化學化合物。25 多年來，我們一直為全球客戶提供廣泛的特種化學品。我們可以提供一系列催化劑來滿足不同的應用，并不斷開發(fā)創(chuàng)新產品。
我們?yōu)榫郯滨ヅ菽?、涂料和通用化學行業(yè)的客戶提供最高價值的產品。
================================================== =====================
聯(lián)系信息：
聯(lián)系方式： 阿里亞女士
手機： +86 - 152 2121 6908
給我們發(fā)電子郵件： sales@newtopchem.com
位置： 中國上海寶山創(chuàng)意產業(yè)園
================================================== =====================
其他產品：
- nt cat t-12： 一種可室溫固化的快速固化硅膠體系。
- nt cat ul1： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性略低于t-12。
- nt cat ul22： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，耐水解性能優(yōu)異。
- nt cat ul28： 適用于有機硅及硅烷改性聚合物體系，本系列產品活性較高，常用作T-12的替代品。
- nt cat ul30： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，具有中等催化活性。
- nt cat ul50： 用于有機硅和硅烷改性聚合物體系的中等催化活性催化劑。
- nt cat ul54： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性好。
- nt cat si220： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠粘劑，活性比T-12更高。
- nt cat mb20： 一種用于有機硅和硅烷改性聚合物體系的有機鉍催化劑，活性低，符合各種環(huán)保法規(guī)。
- nt cat dbu： 用于硅橡膠室溫硫化的有機胺催化劑，符合各種環(huán)保法規(guī)。
