金屬鈦具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性。但因價(jià)格高昂，阻礙了其應(yīng)用。如果加工成納米級(jí)金屬粉后加入涂料中，則既能加強(qiáng)涂層的耐磨耐蝕性，又能大大降低使用成本。以工業(yè)鈦粉為原料，在制作過(guò)程中引入助粉碎劑、分散劑、保護(hù)劑及其它必要助劑，在特定的溫度和壓力下，在高效能粉碎機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)反應(yīng)后即可完成鈦納米金屬粉的生產(chǎn)。然后在完全封閉的條件下應(yīng)用專利技術(shù)(中國(guó)專利號(hào):ZL00209258．1)制備成鈦納米聚合物。實(shí)際上，就是把鈦基納米金屬粉彌散到高分子聚合物材料中，形成高分子納米復(fù)合材料，這就是鈦納米聚合物。該聚合物具有下列效應(yīng)和特性

1.表面效應(yīng)

鈦納米聚合物粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨著粒子尺寸的減小而大幅度地增加，粒子的表面能及表面膜張力也隨之增加，從而引起粒子性質(zhì)的變化。粒子的表面原子所處的晶體場(chǎng)外環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同，存在許多懸空鍵，并具有不飽和性質(zhì)，因而極易與其它原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定，具有很高的化學(xué)活性。

2.小尺寸效應(yīng)

當(dāng)超微顆粒尺寸不斷減小，在一定條件下，會(huì)引起材料宏觀物理性能和化學(xué)性質(zhì)上的變化，此即小尺寸效應(yīng)。因鈦納米粒子小于50nm，最小顆粒尺寸為10nm，甚至可能更小。從而引起了鈦納米聚合物在物理、化學(xué)性質(zhì)上產(chǎn)生變化。

3.鈦納米聚合物特性

①小于可見(jiàn)光波的波長(zhǎng)，失去鈦金屬原有的銀白色而變成黑色。

②鈦納米聚合物具有導(dǎo)電性，可用于防靜電材料。

③鈦納米粒子比傳統(tǒng)的粗晶鈦材硬得多，可制造耐磨材料。

④鈦納米聚合物由于微小納米粒子的填充作用，表面膜光滑度很高，近壁流層薄，不易結(jié)垢。

鈦納米聚合物涂料的防腐耐磨和抗垢機(jī)理

用鈦納米聚合物做活性填料和偶聯(lián)劑改性制成成品的涂料就是鈦納米聚合物涂料。其防腐蝕耐磨和抗垢機(jī)理如下:

1.分子間化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附

鈦納米粒子的高活性懸空鍵以化學(xué)鍵合和化學(xué)吸附的形式與聚合物配位。同時(shí)將聚合物閉環(huán)打開(kāi)，形成開(kāi)環(huán)的羥基與醚鍵，進(jìn)一步與樹脂進(jìn)行化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附，并形成新的活性開(kāi)環(huán)與基材表面發(fā)生化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附。這極大改善了填料與樹脂間以及樹脂分子之間的結(jié)合力，由普通涂料的物理結(jié)合轉(zhuǎn)變成化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附。

2.抗?jié)B透耐腐蝕原理

第一，鈦納米聚合物涂料與樹脂分子之間以化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附相結(jié)合，致密性高，結(jié)合緊密，阻塞了腐蝕介質(zhì)滲透通道。m.lzjnhb.com認(rèn)為一般涂層的破壞都是由于腐蝕介質(zhì)沿分子和填料間的界面或樹脂分子間的界面而進(jìn)行的，鈦納米聚合物涂料用化學(xué)鍵合與化學(xué)吸附阻塞了這些通道，因此更耐腐蝕。

第二，微小的鈦納米聚合物粒子具有填充空穴的作用，由于鈦納米聚合物根本不溶于水，水、氧和其它離子不能透過(guò)顆粒本身，只能繞道滲透，延長(zhǎng)了滲透路線，大大減緩了腐蝕速度。鈦納米聚合物比表面積很大又有化學(xué)作用，所以加入少量就能起到顯著的抗?jié)B效果。

第三，鈦納米聚合物有憎水性，阻止水、氧及其它腐蝕介質(zhì)的取代作用，使其不易發(fā)生腐蝕反應(yīng)。通常的極性介質(zhì)和離子很難通過(guò)涂膜。其高抗?jié)B透性，可抗汞的滲透。所以耐腐蝕性好。

3.附著力強(qiáng)

第一，如前所述，鈦納米聚合物增加了活性羥基、醚鍵的數(shù)量，對(duì)涂敷面形成了化學(xué)吸附;第二，所選樹脂固化時(shí)體積收縮很小，內(nèi)應(yīng)力不高;第三，樹脂中的醚鍵使分子鏈柔軟便于旋轉(zhuǎn)，可消除內(nèi)應(yīng)力，所以附著力強(qiáng)。鈦納米聚合物涂料對(duì)于金屬、混凝土、木材、玻璃、塑料等不同材質(zhì)均有優(yōu)良的附著力。

4.耐磨蝕

鈦材本來(lái)就是耐腐蝕、耐磨材料，超級(jí)細(xì)化成納米粒子，排列更好，其致密性更強(qiáng)，比粗晶粒子更為耐腐、耐磨。

5.抗垢性能好

首先，粗糙的表面會(huì)增加液體流動(dòng)的阻力，減小流速，增加近壁流層的厚度，造成更多的結(jié)垢核心，使污垢沉積長(zhǎng)大。而鈦納米聚合物涂料由于微小納米粒子的填充作用表面光滑度很高，近壁流層薄，不利于結(jié)垢。其次，鈦納米聚合物與化學(xué)結(jié)構(gòu)形成親油憎水表面，一方面能對(duì)污垢粒子整形使其排列整齊，不形成垢質(zhì)分子交錯(cuò)的硬垢;另一方面排斥污垢粒子，使其不能粘附到涂層表面上，從而達(dá)到防垢的目的。