纳米技术，或者更确切地说，纳米尺度上的现象和操纵这种现象的方法一直存在。与最近相比，“纳米技术”一词的出现是新的。基于坚实的科学背景，我们更加意识到纳米尺度的重要性;现在有一些特殊的仪器能够定量测量在这些维度上发生了什么。

“质量”物体和那些在纳米尺度上组织的物体之间的差异是由于:

• 表面积相对于体积的重要性;
• 有量子效应(此处不讨论)证据的约束效应，或者，如在高分子材料的情况下，特定的性能特征;188金宝搏bet官网
• 在参考宏观尺度时所使用的方程缺乏意义;
• 使用统计热力学来更好地描述现象。

让我们来了解一下正在讨论的尺寸，一根头发只有几微米厚。一纳米相当于千分之一微米。一个水分子的直径约为0.3纳米。一纳米与一米之比，就像网球的直径与地球的直径之比。转眼间，人的头发就长了一纳米。

纳米技术在自然界中广泛应用，对这种现象的研究导致了新产品的开发;例如，“莲花效应”导致了防涂鸦涂料的发展。此外，纳米技术所需的原材料现在可以以188金宝搏bet官网可接受的价格获得。

纳米乳胶的优势

作为水性分散聚合物的制造商，Vinavil研究人员经常研究纳米乳液可能具有的特定特性，以及它们如何应用于涂料和建筑行业。以下是一些结果:

1.用水作为分散介质这是所有乳胶共有的一个重要特性。

2.高的生产力。一般来说，在非均相中聚合速度与颗粒直径成反比;因此，聚合动力学是特别有利的。

3.高表面积。如图1所示，这表明传统乳胶的比表面积约为20米²/g -比纳米乳胶低10倍。

4.表面功能。随着颗粒尺寸的减小，表面积相对于体积的重要性增加。这样，当官能团聚合时，大部分官能团会倾向于向表面移动。

5.填料。这是第3点和第4点的结果。例如，30克30纳米的纳米乳胶将覆盖总共3公斤的1微米直径的填料。如果纳米胶的功能设计正确，除了充当粘合剂外，它还可以充当分散剂。

6.膜的形成。科学研究¹已经表明，在类似的玻璃化转变温度下，分散在细颗粒中的聚合物将在较低的温度下成膜，而不是较大的颗粒。这样，与玻璃化转变温度相比，乳胶薄膜可以在相当低的温度下生成，同时也利用了所产生的颗粒的形态。如果选择的单体正确，水对聚合物成膜后的影响不大。

7.渗吸和渗透到多孔基质中。与大颗粒相比，细颗粒分散更容易渗透到孔隙中，这是合乎逻辑的假设。然而，真正发生的细节从来都不是那么简单;在这种情况下，还有其他现象在起作用。当液体完全润湿固体表面时，液体的质量前面有一层前驱体层，其厚度可达20-40纳米。²很明显，如果粒子的尺寸在这个范围内，它们会被穿透的液体拖动;否则，它们将被固体表面阻挡(图2)，只有水相会穿透，并且随着粘度的增加，分散物将集中在表面，迟早会发生失稳。

保证良好渗透的其他方面是流变性(在低剪切下液体必须具有低粘度)，以及液体的胶体稳定性(如果存在盐，它必须不凝固)。

8.整合。在这种情况下，假设使用小颗粒是有利的也是合乎逻辑的。粒子数与1/r成正比^3.．小颗粒允许更多的挂钩点之间的基板的颗粒不是很紧密。然而，粒子的定位方式也必须考虑在内。如图3所示。

9.透明度。为了制造透明乳胶，粒子必须比光的波长小得多。图4比较了各种类型的乳胶。还可以注意到，与干含量为30%的纳米乳液相比，浓度为0.5 g/L的传统乳胶是完全不透明的。

在讨论纳米乳液时必须考虑到的其他现象，到目前为止还没有深入研究的主题，是大分子的约束效应，不同的聚合机制，以及与“宏观乳液”相比熵和焓现象的不同作用。所有这些因素都影响胶乳的特性和成品。如果仔细检查这些点，就有理由假定纳米乳液也可以用作底漆。

引物的需求

底漆的目的是巩固不是很致密的基材(例如，恶化的façade)，并为进一步的涂料应用准备基材。这必须在不改变表面外观和不对周围环境产生负面影响的情况下进行。

底漆要求可包括:

• 渗透能力;
• 巩固性质;
• 附着力;
• 不改变待处理表面的外观;
• 孔隙度降低;
• 水蒸气渗透性;
• 无溶剂或挥发性化合物。

在以上讨论的基础上，很明显，正确配方的nanolatex是形成具有适当性能特征的底漆的合适溶液，能够取代溶剂型底漆。

Vinavil生产和销售两种纳米乳胶产品(表1)，用作底漆，具有阳离子或阴离子稳定体系。阳离子纳米乳胶本质上是一种生物杀菌剂，这一特性在建筑工业中非常可取。

在其他应用中一个有趣的特点是分散表面电荷，获得抗静电效果。目前，还没有关于使用纳米乳胶作为底漆的测试方法的标准。因此，我们开发了用于评估底漆应用的测试方法。最重要的例子如下。

实验室测试结果

巩固和渗透是两个紧密相连的现象。不渗透的乳胶会很好地巩固表层，留下不想要的光泽;但是底层仍然不连贯。纳米乳胶深入到基材中，将巩固不一致基材的优质质量，具有非常低的聚合物质量/非相干质量比。在其他条件相同的情况下，单位厚度的耐磨性会降低。在相同的渗透深度和相同数量的聚合物下，乳胶的纳米结构将至关重要。在特定的情况下，为了找到最佳的条件，将有必要进行一系列的试验，以确定乳胶的剂量和浓度。为了清楚地了解我们产品质量的可靠性，我们对多孔基材进行了不同程度的一致性测试。

粉末的固结

该测试是为了评估纳米乳胶能够固化的石英粉的数量。图5中的图表说明了基于纳米乳胶的底漆如何具有更好的巩固效果。对水泥和碳酸钙等其他粉末也进行了同样的测试，得到了相同的结果。

巩固渲染

该测试是为了评估使用纳米乳液底漆加固的弱无水泥渲染物的干耐磨性。为了更好地解释所获得的结果，在图表上报告了体重减轻情况。对结果的分析显示了基于纳米乳胶的底漆如何增加基材的耐磨性(图6)。

高pvc涂料的固化

该测试是为了评估在使用纳米乳胶的情况下，稠度差的旧涂料的固结性。显然，油漆干燥后外观不能改变。分析结果表明，采用纳米乳液底漆的高pvc涂料具有更好的耐湿磨性能。

图7显示了两个来自扫描电子显微镜的图像，具有非常高的表面积的极多孔基板，在浸渍之前和之后。可以注意到，即使在这样不利的条件下，仍然有相当数量的孔隙率，即使屏障减少，它也会允许蒸汽通过。还评估了纳米乳液在困难衬底(例如石膏)上保证连续层良好粘结的能力。得到了较好的效果，特别是与传统乳胶相比。

应用程序

通过使用阳离子纳米乳胶，马培开发了一种名为Primer 3296的固结剂。那不勒斯大学讨论了一篇题为“保护可侵蚀山脊的创新技术:Monte di Procida的案例研究”的论文，使用Primer 3296(图8)。

该产品也已用于建筑行业超过10年，以巩固室内和室外不连贯，白垩基板。最近开发的阴离子纳米乳胶也用于类似的应用。

一个有趣的应用是木材浸渍。这种材料也可以用来生产高性能涂料。

结论

人们对发生在纳米尺度上的现象以及随后的测试(包括聚合物的应用和合成)有了更多的认识，这导致了在充分尊重环境的情况下，开发出比传统材料具有更好性能特征的新材料。188金宝搏bet官网n

作者的注意

图3至图7由意大利维拉多索拉的维纳维尔研发实验室制作。我们要感谢以下人员的友好合作:来自马培研发实验室的Vincenzo Barraco和Silvia Passeri，来自维纳维尔研发实验室、马培和维纳维尔分析实验室和帕维亚大学的Matteo Rizzonelli和Luca Ballarati。

参考文献

1梅因肯;Sanderson, R.D.用原子力显微镜测定聚合物结构和颗粒大小对聚合物成膜过程的影响，聚合物n. 43(2002)，第4947-4955页;和Snuparek, J.等，结构乳胶颗粒成膜的水塑化效应，Macromol。计算机协会。N°187(2002)，第357-376页。

2万，J.;德永，不饱和多孔介质中胶体的薄膜拉伸:概念模型和实验测试，环境。科学。抛光工艺。，n° 31 (1997), p. 2413-2420.

3 Les Latex Synthétique, Ed. Lavoisier(2006)，第1005页。