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纳米远红外建筑内墙涂料的研究
鲁明强1 王 力2
(1 哈尔滨轻工建筑工程公司，哈尔滨1 50010；2 哈尔滨工业大学，哈尔滨1 50001)
O 引言
建筑涂料是目前国内外广泛使用的建筑装饰装修材料之一， 在涂料工业中占有重要地位。为满足建筑涂料在装饰、环保、节能、功能化等方面的更高要求，近年来，国内外建筑涂料正向水性化、节能化、环保型和保健功能型方向发展。纳米技术和远红外辐射技术是当今的高新技术，将其和传统的建筑涂料相结合，对建筑涂料向高质量、高档次、环保型和保健功能型方向发展，将会起到很重要的推动作用。本文介绍的纳米远红外建筑内墙涂料是将纳米远红外发射材料作为一种颜、填料加人到普通合成树脂乳液内墙涂料之中，制成的一种具有远红外发射功能的合成树脂乳液内墙涂料，该涂料对人体具有医疗保健作用。
1 实验部分
1．1 原材料
苯丙乳液、锐钛型钛白粉，国产；羟乙基纤维素(ER 30M)，美国联碳公司产品；分散剂(DP一270)、消泡剂(681F)，法国罗地亚公司产品；纳米远红外发射材料(自制)
1．2 涂料性能测试依据及方法
(1)涂料的常规技术性能测试，依据GB／T97561 995合成树脂乳液内墙涂料国家标准进行检测。
(2)涂料的远红外法向发射率测定，利用5DX傅立叶变换红外光谱仪(美国NIc0LET公司生产)及其光谱比辐射率测量附件，光谱范围4600～400cm-1 ，波数精度0．01cm-1 ，分辨率4cm-1 ，噪声0．7 %，附件噪声3 。JD-1黑体炉(吉林大学生产)，有效发射率0．998，孔径10mm。
1．3 涂料配制
(1)涂料配方设计
本实验中，确定涂料配方的原则是：一方面要求配方应符合合成树脂乳液内墙涂料配方设计的要求，另一方面又要考虑将纳米远红外发射材料粉体添加到普通的合成树脂乳液内墙涂料之后的相溶性及纳米远红外发射材料粉体在涂料中的分散性。根据以上原则，设计了如下配方，见表1。
(2)制备工艺
由于该涂料是在普通合成树脂乳液内墙涂料配方中加人纳米远红外发射材料后，制成的合成树脂乳液内墙涂料，其制备工艺与普通的合成树脂乳液内墙涂料的生产工艺基本相同，所不同的是要对纳米远红外发射材料进行改性处理和预分散，该涂料的制备工艺流程如图1所示。
1．4 涂料性能测试
该涂料的常规性能指标由黑龙江省颜料涂料产品质量监督检测中心进行检测，其结果见表2。
涂料的远红外法向发射率由国家红外产品质量监督检测中心和天津大学检测，结果见表3。
2 结果与讨论
2．1 纳米粒子的分散处理
纳米粒子表面极性大，表面能高．粒径小，极易发生团聚而成为微米级粒子，而使其拥有的特异性能难以得到发挥，为了提高纳米远红外发射材料粒子在涂料中的作用，使其与涂料中其他组分的界面很好结合，需对其粒子表面进行改性处理1一。针对纳米远红外发射材料的性质，利用硅酮类物质对纳米粒子进行改性处理．并结合超声波预分散，使纳米远红外发射材料粒子均匀地分散在涂料体系中，从而提高了纳米远红外建筑内墙涂料的远红外发射能力，经测试，未添加纳米远红外发射材料的普通合成树脂乳液内墙涂料，其远红外法向发射率为0．8；而添加了纳米远红外发射材料的合成树脂乳液内墙涂料，其远红外法向全发射率达到0．89以上。
2．2 纳米远红外建筑内墙涂料的远红外发射能力
一般认为法向光谱比辐射率超过65% 才具有较强的远红外线发射能力2]，在实验中，我们对添加纳米远红外发射材料和未添加纳米远红外发射材料的2组建筑内墙涂料分别进行了测试，其结果是：试验组的远红外法向发射率如表3所示，对照组的远红外法向发射率为0．80。从中可以明显看出添加了纳米远红外发射材料的内墙涂料的远红外法向发射率远远高于普通合成树脂乳液内墙涂料的远红外法向发射率。而随着纳米远红外发射材料添加量的增加，涂料的法向发射率在明显提高，当其添加量达到3% ～5% 时，其远红外法向发射率达到0．88，而8～1 5m波段的远红外发射率达到0．90以上。
2．3 纳米远红外建筑内墙涂料的保健功能
远红外发射材料对人体的医疗保健作用早已得到人们的认可[ ，由于纳米远红外建筑内墙涂料具有较强的远红外发射能
力，因而对人体具有保健功能。利用研制的纳米远红外建筑内墙涂料在低温电热膜供暖装置中进行实验，居住在利用该涂料涂刷的房屋里的人，其是患有微循环障碍的人，有一种舒适的感觉，其机理为：由于房屋的天棚和墙壁涂刷了纳米远红外建筑内墙涂料，当电热膜通电10rain后，天棚的表面温度达到6O～70。c，该温度激发了涂料中的纳米远红外发射材料的分子和原子，使其发射出8～1 um 的远红外线，而该远红外线辐射波段恰好覆盖了人体可以吸收的远红外辐射波长范围，因人体在5．6～1 5u m波段有较强和较宽的吸收带^一，人们不仅可以吸收纳米远红外建筑内墙涂料发射出的远红外辐射能量．而且这些辐射能量还可以穿透人体皮肤深人到皮下一定深度。
图2是人体皮肤的红外线穿透示意图_{一，从图2中可以看出，长波长的远红外线比短波长的远红外线在人体皮下的穿透深度要深得多，人体几乎可以完全吸收纳米远红外建筑内墙涂料发射出的远红外线，并将其转换成热量向人体内部传播，至使皮肤表面和皮下温度升高，热量促使血管护张，血流加快，局部血液循环和微循环得到改善，从而提高了细胞的再生能力和肌体的免疫力，因此，对人体具有医疗保健作用。对于纳米远红外建筑内墙涂料是否可能对人体有负(副)作用的问题，经过实验和查阅文献资料，到目前为止，尚未发现远红外线对人体产生任何负(副)作用，并且也尚未发现不适合人群。
3 结论
(1)将纳米远红外发射材料作为一种颜、填料添加到普通合成树脂乳液内墙涂料之中，可以制备纳米远红外建筑内墙涂料
(2)添加了纳米远红外发射材料的建筑内墙涂料，具有较强的远红外发射能力，当纳米远红外发射材料含量为3 时，具有高于0．88以上的远红外法向发射率。
(3)添加了纳米远红外发射材料的建筑内墙涂料，对人体具有医疗保健作用，尤其是将其应用于低温电热膜供暖装置中，对居住在涂刷了该涂料的房间里的人，其医疗保健作用更为显著。
(4)该项目是哈尔滨市建设委员会委托哈工大研究的科研项目，项目成功后，哈尔滨市建设委员会正在积极进行该项目的产业化工作。我们相信在不太长的时间，该项成果将实现产业化，产品投放市场，满足广大消费者的需要。
参考文献
1 柯博，等．纳米siO2 在涂料中的应用．涂料工业．1998，(12)：29
2 刘建民．合成远红外陶瓷功能聚酯的研究．功能材料，1999．30(2)：216
3 袁兵．远红外纺织品的保健效果．红外技术，2002，24(5) 52
4 任卫，等．红外陶瓷．武汉工业大学出版社，1999
下载：
http://wwwctdiskcom/file/4037859
