摘 要 ：综述了用溶胶 - 凝胶法（ sol-gel ）制备带有乙烯基和丙烯酰氧基的有机 - 无机杂化纳米聚合物的应用技术。由上述原料制成的硅丙树脂作为木材尺寸的稳定处理剂，可以使抗膨胀率提高 30% 以上，和纳米二氧化钛等相结合，作为户外用木材的涂料，对保色、保光和涂膜缺陷减少起到明显的效果。
关键词 ：纳米涂料；建筑涂料；木器涂料
0 前言
纳米技术是 21 世纪富有挑战性、富有活力的高新技术。自从日本在 1999 年实施为期 10 年、耗资 2.25 亿美元超细颗粒计划和 2000 年美国国家纳米计划（ NNI ）启动后，正吸引着全世界的目光，以期纳米技术能给人类的生活带来革命性的变革。
纳米技术主要是研究物质在 0.1~100 nm 空间的运动规律与特征，并按照人们的意愿，操纵电子、原子和分子，制备人们所需要的有预定特殊功能特性的产品或材料。纳米技术涵盖纳米电子、纳米机械、纳米材料等技术领域。然而，目前能实现实用化的纳米技术仅有纳米复合材料技术。
用纳米尺寸的改性剂作体质颜料组成纳米复合涂料，以及用原位复合的方法制备有纳米尺寸的无机 - 有机杂化涂料体系是国内外科技工作者研究的热点。
1 纳米涂料涂装户外木材的效果
木材易受大气老化而变色、开裂，受潮气和风干作用使尺寸变化大，易长霉菌和被虫蛀、表面易磨损和挫伤，因此它在储运、加工、使用的整个过程中都需要保护。使用涂料是保护木材最为简单且有效的手段之一，能赋予光泽、色彩，起到装饰作用。纳米尺寸的二氧化硅、二氧化钛、氧化锌等与树脂之间有良好的界面结合强度。纳米二氧化硅有优良的自洁能力；纳米二氧化钛能吸收紫外线，对长波 320~400 nm 和中波 280~320 nm 均有屏蔽作用，又能起到光催化作用，可使有机污染物降解为二氧化碳和水，二氧化硫成为 SO 42- ，一氧化氮成为 NO 3- ，还能还原金属离子；纳米氧化锌在水和空气中能自行分解出自由移动的电子，留下带正电荷的空穴，将空气中的氧激活为活性氧，与多种有机物发生氧化反应，从而把大多数的病菌和病毒杀死。因此将纳米二氧化硅、二氧化钛、氧化锌等作为涂料的组分可以制成安全长效的户外用木材的涂料（表 1 ）。
表 1 户外木材用涂料的主要成分
1.1 纳米涂料可提高木材尺寸的稳定性
据报导，采用丙烯酸酯和溶胶状纳米二氧化硅共聚而成的硅丙树脂为主要成膜材料可制得用于木材尺寸稳定的浸渍漆。它不含甲醛、甲苯、二甲 __ 苯、木材杀菌保护剂、增塑剂、白蚁驱除剂等成分，却具有杀菌、防霉作用。制漆配方中含有 1%~5% （ 质量比）的纳米二氧化钛、氧化锌。固体含量为 40%~45% ，粘度 40~70 mPa · s （ 25 ℃ ），外观呈乳白色液体。将木材在液温为 5~ 10 ℃ 的上述底漆中浸渍12 h ，随后在 50 ℃ 干燥 12 h ，即完成了底漆涂装。涂膜呈很浅的白色透明膜，涂布量为 60~ 100 g /m 2 。
1.2.4 添加纳米二氧化钛的涂料的加速耐候性效果
图 2 给出了添加和不添加纳米二氧化钛的聚氨酯涂料涂布木材的加速耐候性试验的色差变化。
图 2 纳米二氧化钛添加后涂料的人工耐候性
由图 2 可见： 未添加纳米二氧化钛的涂料（ U0-0 ），在照射 500 h 后，色差急剧增加，随后加速变慢。添加 1 份纳米二氧化钛的面漆（ U1-0 ），色差的变化情况和 U0-0 相差不大。而添加 5 份纳米 TiO 2 的涂料（ U5-0 ）经 3 000 h 照射后，色差是未添加涂料的 1/2 。
1.2.5 纳米二氧化钛和硅丙树脂复合添加的涂膜的户外耐候性试验结果
涂料中纳米二氧化钛和硅丙树脂复合添加后的户外耐候性见图 3 。
从图 3 中可以看出：色差变化最小的是 F0-0/P20 组，即底漆中不含纳米二氧化钛，而添加了 20 份硅丙树脂；色差最大的是 F0-0 组，即底、面漆中均不添加纳米二氧化钛，两者相差约 1 倍。
图 3 涂料中纳米二氧化钛和硅丙树脂复合添加后的户外耐候性
从保光性来看，在 2 200 h 内基本相同，而到了 2 500 h 后， F0-2 和 F0-2/P20 相比要差 15% 左右。说明底漆中添加了硅丙树脂后不影响保光性。
从漆膜缺陷度来看： F0-2 组最差，而底、面漆中均含有 2 份纳米二氧化钛和底漆中含有 20 份硅丙树脂的 F0-2/P20 组的缺陷最小，这是由于硅丙树脂起到减少木材尺寸变化的效果之故。
2 纳米涂料在实木地板上的应用及性能
木地板以其高贵典雅、返朴归真、脚感舒适以及温馨、冬暖夏凉等特点，已成为人们首选的地面装饰材料，其市场呈上升趋势。近几年来发展迅猛，不仅在国内畅销，而且已成为我国出口创汇的主要商品之一。
本公司研制并销售的 PL 牌聚氨酯型光固化涂料正大量应用于实木地板和多层实木复合地板中。在这些涂料中，从腻子到面漆都应用了纳米技术。
2.1 高透明腻子
传统的漆板生产工艺，用光固化底漆进行多道填充后才能把木板中的木纹和导管封闭，每上 1 道底漆，均需经过辊涂→光固化→打磨→吸尘 4 个过程。以粗木纹的橡木、水曲柳为例，需要 4~5 道底漆涂布，不仅耗时长，而且消耗漆量大，由于多次打磨，实际留在实木板上的仅是涂布量的 60%~70% ，而其中的 25%~30 ％被打磨成粉而损失了，这是其一。其二是多道打磨消耗电力、砂布和人力。
由于底漆配方组分中不少是普通的体质填料，有一定的遮盖率，多道涂布后严重影响漆膜的透明性和木纹的清晰度。
本公司用纳米级粉体制成高透明腻子，运用了纳米粉体透光性和触变性强的特点，在木材填充过程中同样作辊涂，每道光固化后不用打磨。同样以粗木纹的橡木、水曲柳为例，只要涂布 2~3 道就可以完成底材的填充。漆膜高度透明、木纹显凸美观。
其性能和经济测算见表 7 。
表 7 UV 透明腻子和 UV 底漆性能及加工费用比较
从表 7 可以看出：透明腻子的价格是底漆的 1.586 倍，但由于它的利用率高，而其它费用低，总费用基本相同，且质量有很大提高，劳动生产率提高了 42.8 ％。
2.2 高耐磨、耐刮面漆
2.2.1 经化学修饰的α - 三氧化二铝填料——解决漆板黑鞋印的问题
为了提高面漆耐磨性，在面漆组分中常使用α - 三氧化二铝作为填料。从晶相来看，α - 三氧化二铝是无定形的，常带有尖角，它的莫氏硬度很高（达到 7 ），会把鞋底磨掉而留下痕迹，使地板变得肮脏，这就是令人烦恼的黑鞋印问题。我们将α - 三氧化二铝用溶液溶胶法制得的纳米二氧化硅化学修饰后，α - 三氧化二铝的表面包覆了一层莫氏硬度达到 6.5 的二氧化硅，成了椭圆形的状态，在不影响涂料耐磨性的情况下，涂料的抗污性有了很大的提高（表 8 ）。
表 8 处理前后的α - 三氧化二铝的性能
