概述陶瓷防腐涂料在機(jī)械設(shè)備上的運(yùn)用

概述陶瓷防腐涂料在機(jī)械設(shè)備上的運(yùn)用

陸剛

(廣東省江門(mén)市東風(fēng)化學(xué)材料公司，江門(mén) 529100)

隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展,工程機(jī)械、設(shè)備及構(gòu)件的工作條件變得苛刻,如水輪葉片,水電站閘門(mén)以及造紙磨漿機(jī)的磨盤(pán)等,它們不僅工作在強(qiáng)的腐蝕環(huán)境中,同時(shí)又不斷運(yùn)轉(zhuǎn),承受著不同介質(zhì)的沖擊與磨損。一般的耐腐蝕涂料由于所形成的涂層沒(méi)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性,在受到長(zhǎng)時(shí)間沖擊與機(jī)械作用后會(huì)很快磨損,乃至剝落而失去對(duì)基材的保護(hù)作用,因而只能應(yīng)用于靜態(tài)工件上。陶瓷防腐涂料耐磨涂層具有良好的耐腐蝕性能和抗沖蝕磨損性能,可成功應(yīng)用于復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備動(dòng)態(tài)工作環(huán)境之中,發(fā)展前景十分廣闊。

1陶瓷涂料成膜機(jī)理和應(yīng)用領(lǐng)域

近年來(lái)，石油煤炭等不可再生資源日益短缺，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高，相應(yīng)的涂料行業(yè)也逐步向環(huán)保和節(jié)約資源的方向發(fā)展。20世紀(jì)中葉之前，溶劑型涂料廣泛應(yīng)用于各類建筑、工業(yè)制品以及鋼鐵的涂裝和防腐保護(hù)，造成大量VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)排入大氣，空氣和水受到嚴(yán)重污染，給人體的健康帶來(lái)不利影響。涂料行業(yè)開(kāi)始限制溶劑型涂料的使用，并逐步推出水性涂料、輻射固化涂料、無(wú)溶劑涂料、高固體性涂料等，其中水性涂料以其優(yōu)秀的環(huán)境友好性和使用安全性成為業(yè)界研究的熱點(diǎn)。

陶瓷涂料屬于功能涂料領(lǐng)域，是一種新型的水性無(wú)機(jī)涂料。它是以納米無(wú)機(jī)化合物為主要成分，并且以水為分散質(zhì)，涂裝后通常經(jīng)過(guò)低溫加熱方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。其原料蘊(yùn)藏豐富便于開(kāi)采且價(jià)格低廉，進(jìn)而使其成本也相對(duì)傳統(tǒng)涂料較低。其中一些采用了硅烷偶聯(lián)劑，氫氧化鋁膠體制備的陶瓷涂料，具有耐高溫、高硬度、不燃無(wú)煙、超耐候、環(huán)保無(wú)毒、色彩豐富、涂裝簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)各種新型的改良和增進(jìn)后其各種優(yōu)越性能和廉價(jià)的成本也將逐漸取代傳統(tǒng)涂料。傳統(tǒng)的有機(jī)涂料對(duì)環(huán)境的影響頗為巨大，不僅經(jīng)常排放溫室氣體導(dǎo)致氣候變暖，而且釋放有毒物質(zhì)于空氣中，導(dǎo)致人或動(dòng)植物的疾病和死亡，其在生產(chǎn)的過(guò)程中耗能大，不能滿足我國(guó)低碳的理念，并產(chǎn)生了各種工業(yè)污水或有毒氣體。

要防腐涂料，更要環(huán)保涂料，防腐涂料中成膜物質(zhì)又稱為基料，是使涂料牢固附著于被涂物面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定著涂料的基本性質(zhì)。涂料的成膜物質(zhì)既可以是熱塑性樹(shù)脂，也可以是熱固性樹(shù)脂。常用做成膜物質(zhì)的樹(shù)脂有醇酸/聚酯樹(shù)脂、酚醛/氨基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯、乙烯基樹(shù)脂等。根據(jù)涂料中樹(shù)脂基料的性質(zhì)，干燥成膜可以分為物理干燥和化學(xué)干燥。前者主要是靠溶劑的揮發(fā)和分子鏈纏結(jié)成膜；后者則是在室溫或高溫下化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(熱固性涂料)成膜，這些交聯(lián)反應(yīng)或是通過(guò)樹(shù)脂中不飽和基團(tuán)的自動(dòng)氧化或是基團(tuán)之間進(jìn)行縮聚反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

溶劑型涂料的物理干燥過(guò)程主要依靠自身溶劑的揮發(fā)而干燥成膜。而水性乳膠涂料是聚合物粒子在水中的分散體系，在成膜過(guò)程中，分散介質(zhì)揮發(fā)的同時(shí)產(chǎn)生聚合物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來(lái)，最后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。涂料中助劑的添加量不多，但是作用卻不容忽視，用來(lái)改善涂料某一方面的性能。如分散劑、乳化劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑等用來(lái)改善涂料生產(chǎn)過(guò)程中的性能；防沉劑、防結(jié)皮劑等用來(lái)改善涂料的貯存穩(wěn)定性等；流平劑、增稠劑、防流掛劑、成膜助劑、固化劑、催干劑等用來(lái)改善涂料的施工性和成膜性等；防霉劑、UV吸收劑、阻燃劑、防靜電劑等用來(lái)改善涂膜的某些特殊性能。要做到防腐，涂層成膜物質(zhì)對(duì)腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)水、氧、離子等的透過(guò)具有良好的屏蔽性，復(fù)合陶瓷防腐涂料是新型材料，采用世界最新成膜溶液—耐高溫硅氟溶液，釔系稀土微粉、復(fù)合α—陶瓷微粉、碳化硅等在封閉高溫下精細(xì)加工而成，耐溫可以達(dá)到1400℃，可以廣泛用在酸堿長(zhǎng)期腐蝕環(huán)境、有機(jī)溶劑腐蝕、化學(xué)材料儲(chǔ)存罐體中、腐蝕摩擦強(qiáng)的環(huán)境中，完全能滿足生產(chǎn)生活需求。

陶瓷涂料的原材料來(lái)自于極普通的、儲(chǔ)量極為豐富的天然礦石和金屬氧化物(如：石灰石、粘石英砂)，而且生產(chǎn)工藝也不復(fù)雜，能耗相對(duì)較低。因而原材料資源十分豐富，這與完全依賴石油化學(xué)工業(yè)、并以石油為主要原料的有機(jī)涂料相比較，不僅具有很大的資源優(yōu)勢(shì)，而且更加符合低碳要求。一般由多種納米級(jí)氧化物，通過(guò)改進(jìn)的溶膠-凝膠等反應(yīng)，并且在低溫下，以水為分散介質(zhì)，水解固化行成類似陶瓷和玻璃的漆膜。

耐磨陶瓷涂料的適用范圍可廣泛應(yīng)用于機(jī)電、水泥、鋼鐵、石化行業(yè)以及國(guó)防工業(yè)中很多物料強(qiáng)沖刷、強(qiáng)腐蝕、重磨損的部位。天然氣石油儲(chǔ)罐利用陶瓷涂料耐侯性，耐污染性，這其中包括人工污染及自然污染。在金屬加熱設(shè)備上，陶瓷涂料的多功能性可以賦予涂層抗氧化功能、防水垢功能，是涂料在起到裝飾作用的同時(shí)，具有豐富的功能性。在醫(yī)療器械上陶瓷涂料可賦予多種性能，如抗菌性、防靜電，并且天生具有防火阻燃的作用。電子領(lǐng)域中的電路板上需求的散熱性好的金屬基陶瓷涂層材料、軍事設(shè)備中需要隔熱性、散熱性、摩擦性好的關(guān)鍵部件上進(jìn)行涂層等。陶瓷涂料具有優(yōu)異的性能特點(diǎn)及節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)，可在廣闊的建筑金屬裝飾材料領(lǐng)域大顯身手，在建筑幕墻上陶瓷涂料是純無(wú)機(jī)成分，耐侯性極佳，并且防火阻燃。此外由于其呼吸性，耐污染性，更可附加散熱隔熱功能是建筑幕墻的理想材料。尤其特別適合于鋁合金幕墻、型材、壁板、包立柱掛板等建筑內(nèi)外裝飾工程，例如：地鐵站、火車站、機(jī)場(chǎng)大樓、商業(yè)大廈、賓館、酒店、會(huì)議大廳、體育場(chǎng)館、演藝劇場(chǎng)等人流聚集的場(chǎng)所。涂膜耐磨、抗劃、耐擦洗、阻燃、防火、耐高溫，具有很好的裝飾、保護(hù)效果。

2陶瓷防腐涂料的性能優(yōu)勢(shì)突顯解決了工業(yè)生產(chǎn)難題

耐磨陶瓷涂料是一種非金屬膠凝材料，它是采用耐酸和耐堿的人工合成原料經(jīng)嚴(yán)格的工藝配比和先進(jìn)的無(wú)機(jī)聚合技術(shù)制成的一種粉狀陶瓷材料。在施工現(xiàn)場(chǎng)，將特制液體無(wú)機(jī)膠水加入這種材料，采用人工或機(jī)械方式涂抹在設(shè)備內(nèi)襯或表面，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，在常溫下3d后達(dá)到陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度和硬度，故名耐磨陶瓷涂料。

耐磨陶瓷涂料的成膜物質(zhì)為無(wú)機(jī)-有機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，使涂料既具有無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)(如剛性、高熱穩(wěn)定性)，又具有高分子材料的優(yōu)點(diǎn)(如彈性、介電性、延展性和可加工性等)，并且由于兩組分子之間形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生額外的性能提高。耐磨防腐用到的填料為碳化硅、氧化硼、細(xì)晶氧化鋁、超細(xì)氧化鋅等。碳化硅是一種高溫強(qiáng)度高、耐磨性好，硬度高且化學(xué)穩(wěn)定性好的無(wú)機(jī)非金屬材料，碳化硅的加入可以大大提高試樣的抗折強(qiáng)度及耐磨性，當(dāng)顆粒之間基質(zhì)較少時(shí)，顆粒與顆粒之間縫隙較小，因此結(jié)構(gòu)緊密，機(jī)械強(qiáng)度較高，耐磨性也較好，因此，碳化硅的加入量是影響耐磨陶瓷涂料機(jī)械性能的一個(gè)重要因素。細(xì)晶氧化鋁熔點(diǎn)高、硬度大、絕緣性能優(yōu)異、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗氧化性能好，但也有不足，那就是脆性較大，所以采用超細(xì)粉末氧化鋁來(lái)提高材料的斷裂韌性。氧化鋅硬度約為4.5，是一種相對(duì)較軟的材料。氧化鋅的熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)性較好，而且沸點(diǎn)高，線脹系數(shù)低，在陶瓷材料領(lǐng)域有用武之地，能縮減涂料的固化時(shí)間，并提高涂料的防水性能。氧化鋅可以反射紅外線，達(dá)到保溫或隔熱的效果。尤其是納米氧化鋅，可以屏蔽具有潛在危害的紫外線，從而延長(zhǎng)涂料的耐候性。從以上幾種主要的用料可以看到，陶瓷耐磨防腐涂料能為設(shè)備提供一種具有高耐磨性、抗沖擊、高附著力、堅(jiān)韌的防腐保護(hù)涂層，從而起到保護(hù)設(shè)備的目的。

陶瓷防腐涂料耐磨防腐的性能特點(diǎn)如下：

(1)具有極高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。陶瓷耐磨涂料主要由耐磨骨料和結(jié)合系統(tǒng)組成，密度非常大，無(wú)大的宏觀缺陷，強(qiáng)度可達(dá)130MPa，是一般混凝土和耐火澆注料無(wú)法企及的，主要是采用了離子化合物和部分人工合成共價(jià)化合物，其離子鍵結(jié)合牢固，所以強(qiáng)度和剛度很大，可有效抵御物料的沖擊力和剪切應(yīng)力。而結(jié)合系統(tǒng)由于采取復(fù)合強(qiáng)化措施和特殊處理，形成化學(xué)結(jié)合，致使其強(qiáng)度很高。

(2)具有優(yōu)良的韌性和抗震性。由于陶瓷耐磨料采用無(wú)定向剛纖維和定向網(wǎng)狀增強(qiáng)措施，通過(guò)耦合進(jìn)一步改善韌性，所以斷裂韌性強(qiáng)，可有效防止沖擊力造成的破損和剝落。另一方面由于離子鍵和其共價(jià)鍵為強(qiáng)結(jié)合鍵，鍵能比較高，低溫對(duì)其影響很小，而且它的振動(dòng)頻率極高，常溫難以對(duì)其構(gòu)成威脅，不會(huì)產(chǎn)生熱震損毀。

(3)整體性好。由于耐磨陶瓷涂料采取了雙重補(bǔ)強(qiáng)措施，有的甚至采取了多種補(bǔ)強(qiáng)措施，有效地改善了材料性能。而且陶瓷材料低的線脹系數(shù)等，使其體積穩(wěn)定，不可能產(chǎn)生裂縫，因而整體性好，另外施工為整體施工，無(wú)接縫出現(xiàn)，因而整體性進(jìn)一步提高。

(4)環(huán)境相容性好。由于采用了耐酸和耐堿的人工合成原料，不會(huì)和礦渣發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)由于這種材料多為高溫合成原料，晶體發(fā)育好，結(jié)構(gòu)完整，環(huán)境溫度不會(huì)對(duì)它造成大的影響，屬環(huán)境惰性材料，因而對(duì)環(huán)境敏感性差。

由于具有上述特點(diǎn)，常溫耐磨陶瓷涂料的耐磨性能是16錳鋼的9倍，65錳鋼的8倍，耐火澆注料的45倍，可適宜于水泥、國(guó)防、石油、化工行業(yè)等各種高、低溫設(shè)備的關(guān)鍵耐磨防腐處理層，是替代現(xiàn)有的耐磨陶瓷片、耐磨鋼的新一代理想材料，解決了各行業(yè)因風(fēng)選磨蝕、沖擊磨蝕、部件頻繁停工檢修等問(wèn)題。

陶瓷耐磨防腐涂料原料采用了無(wú)機(jī)陶瓷離子化合物和部分人工合成共價(jià)化合物，經(jīng)特殊化生產(chǎn)合成，離子鍵和共價(jià)鍵屬?gòu)?qiáng)結(jié)合鍵，而結(jié)合系統(tǒng)由于采用復(fù)合強(qiáng)化措施和特殊處理，形成化學(xué)結(jié)合，所以強(qiáng)度和剛度很大，可有效抵御的高速?zèng)_擊力和剪切應(yīng)力，其強(qiáng)度可達(dá)200MPa以上，硬度是錳鋼的10倍以上，耐溫可以達(dá)到600℃的高溫。耐溫高，硬度強(qiáng)，施工靈活，陶瓷耐磨防腐涂料可以涂刷在各種金屬、水泥、玻璃、陶瓷或是其他長(zhǎng)時(shí)間耐磨的基體上，其優(yōu)異的性能成功醫(yī)治了長(zhǎng)時(shí)間工業(yè)耐磨的結(jié)癥。在工業(yè)環(huán)境中，輸煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間受到煤的摩擦撞擊，機(jī)械的長(zhǎng)時(shí)間震動(dòng)摩擦，風(fēng)機(jī)葉片的摩擦損耗，路面重型機(jī)械的擠壓摩擦，風(fēng)沙中的設(shè)備儀器，煙道煙囪中的金屬摩擦腐蝕等等，這些工業(yè)工況都是長(zhǎng)時(shí)間不能很好的解決，成為工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間不能醫(yī)治的結(jié)癥。在建材、火力發(fā)電和冶金礦山等工業(yè)領(lǐng)域的能量和經(jīng)濟(jì)成本消耗中，由于磨損產(chǎn)生的費(fèi)用占有相當(dāng)大得比重。在水泥行業(yè)因磨損而引起的停機(jī)時(shí)間占總停機(jī)的50%～55%，設(shè)備磨損問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)水泥企業(yè)能否搞好運(yùn)營(yíng)的至關(guān)重要的因素之一。因此，提高行業(yè)相關(guān)零件的耐磨性，降低耐磨材料的消耗，延長(zhǎng)耐磨材料的使用壽命，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源具有重要意義。陶瓷耐磨防腐涂料在600℃以下的易磨損環(huán)境中成效顯著，受到業(yè)內(nèi)人士的好評(píng)。

3陶瓷涂料的種類

隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，一些有機(jī)涂料已經(jīng)不能滿足人們的綠色環(huán)保、多功能化和優(yōu)良性能的理念，而耐高溫陶瓷涂料的發(fā)展開(kāi)啟了向高新涂料領(lǐng)域的進(jìn)展和研究，進(jìn)一步滿足了人們對(duì)于提升涂料性能的愿景。耐高溫的特性是陶瓷涂料所具備的基本屬性之一。在高溫之下，陶瓷涂料不易分解、形變、產(chǎn)生有害氣體的穩(wěn)定性能使其較于一般有機(jī)涂料而言是無(wú)法比擬的。而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及日常生活之中，對(duì)于具有基本耐高溫屬性的陶瓷涂料的需求可以根據(jù)原料來(lái)源的不同可分為以下2種：

(1)無(wú)機(jī)納米耐高溫陶瓷涂料。無(wú)機(jī)納米耐高溫陶瓷涂料納米，無(wú)機(jī)納米耐高溫陶瓷涂料的原料來(lái)源主要是無(wú)機(jī)化合物，其在高溫之下不易分解有害物質(zhì)，并且通?？蓮V泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。主要通過(guò)水分散型納米級(jí)氧化鋁、顏料、填料、鈦酸鉀晶須、甲基三甲氧基硅烷等材料實(shí)現(xiàn)耐高溫瓷膜涂料的制備。該制備出的陶瓷涂料具有搪瓷表面的品質(zhì)，耐燃，耐高溫，并且硬度、致密度等都很高，完全可以取代現(xiàn)代通常使用于不粘鍋表面的“特氟龍”。通過(guò)陶瓷微粉、無(wú)機(jī)粘合劑以及線性膨脹系數(shù)調(diào)節(jié)劑等制備出一種適用于加熱爐用的陶瓷涂層。該種涂層能夠有效改善輻射率和熱抗震性、高效節(jié)能，并且能延長(zhǎng)爐襯爐管的使用壽命。

(2)無(wú)機(jī)和有機(jī)納米雜化復(fù)合耐高溫陶瓷涂料。無(wú)機(jī)和有機(jī)納米雜化復(fù)合耐高溫陶瓷涂料的來(lái)源既有有機(jī)物(樹(shù)脂等),又有無(wú)機(jī)化合物等填料。其所制的漆膜在高溫下從有機(jī)型轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)型，從而使無(wú)機(jī)和有機(jī)物的性能互補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，對(duì)基體實(shí)現(xiàn)保護(hù)。以有機(jī)硅樹(shù)脂為基料，配以耐高溫顏料、金屬氧化物和硝酸鹽類填料以及溶劑混合而成，且通過(guò)漆膜在高溫條件下由有機(jī)型到無(wú)機(jī)型的轉(zhuǎn)變從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基體的高溫保護(hù)。該涂層能夠耐900～1200℃的高溫，并且工藝簡(jiǎn)單，具有高溫抗裂性和可循環(huán)使用等特點(diǎn)。

耐腐蝕陶瓷涂料是陶瓷涂料的一種，隨著現(xiàn)代工業(yè)等方面對(duì)抗化學(xué)、生物腐蝕性的需求的增加，逐漸對(duì)傳統(tǒng)的陶瓷涂料的抗腐蝕性進(jìn)行進(jìn)一步提升，雖然還具有抗高溫，高硬度等特點(diǎn)，但其主要以抗腐蝕性為主要性能。以下為根據(jù)耐化學(xué)和耐生物2種腐蝕性的分類：

(1)耐生物腐蝕陶瓷涂料。主要是通過(guò)對(duì)附著于涂層表面的微生物的消滅或產(chǎn)生不利于其生存的表面來(lái)進(jìn)行工作的。而其原理是利用了陶瓷涂料中添加某些金屬氧化物填料，以其獨(dú)特抗生物性能進(jìn)行作用的。通過(guò)納米級(jí)鋁溶膠、光觸媒體、顏料、填料、鈦酸鉀晶須、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷等制備出一種具有自清潔、殺菌、凈化空氣等功能的天然無(wú)毒性的環(huán)保型納米瓷膜涂料。也可通過(guò)由采用熱噴涂法將氧化銅顆粒彌散分布于耐磨耐蝕陶瓷基體中，形成兼具耐磨減摩與抗海洋生物腐蝕的新型復(fù)合陶瓷涂層，不僅保持了陶瓷土層耐磨、耐高溫、抗氧化等原有特性，同時(shí)由于氧化銅顆粒的加入，顯著提高了涂層的抗海洋生物腐蝕性能。并且成本低廉、效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

(2)耐化學(xué)腐蝕陶瓷涂料。耐化學(xué)腐蝕陶瓷涂料主要是用于各種環(huán)境下，對(duì)于酸、鹽類等的抵抗，以獲得對(duì)于器材等的保護(hù)。在工業(yè)特殊生產(chǎn)上，該種涂層為了獲得綜合性能的提高，進(jìn)行大量的改進(jìn)；而用于人們的日常生活中時(shí)，該種陶瓷涂料主要又以無(wú)機(jī)、水性等形式來(lái)獲得綠色環(huán)保的性能，不但避免了傳統(tǒng)有機(jī)涂料對(duì)人身安全和環(huán)境保護(hù)不利的缺點(diǎn)，又進(jìn)一步對(duì)其自身進(jìn)行改良，使其附著力、柔韌性、綜合防腐性得以大大提高。該涂料安全、環(huán)保，可直接涂覆、涂層致密、耐磨性強(qiáng)，成本低，防腐性能優(yōu)良、且常溫固化、易噴涂、工藝簡(jiǎn)單、絕緣性高。同時(shí)具有很強(qiáng)的殺菌防霉功能，是一種尤其適用于管道防腐的水性環(huán)保型重防腐陶瓷涂料。

耐磨陶瓷涂料是陶瓷涂料的一種，它主要以相對(duì)較高的耐磨性能區(qū)別于其它類型的陶瓷涂料。在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，許多情況下都會(huì)出現(xiàn)機(jī)械磨損疲勞等狀況，而該種涂料的發(fā)明正是為了改良對(duì)機(jī)體的保護(hù)性能而孕育而生的。它主要在陶瓷涂料的基礎(chǔ)中，加入一些具有高耐磨性、高強(qiáng)度的無(wú)機(jī)物有效提高了陶瓷涂料的耐磨性能。

不粘性陶瓷涂料主要是將陶瓷涂料的不粘性能進(jìn)行了進(jìn)一步改良而制備而得的一種涂料?，F(xiàn)今，通常應(yīng)用于不粘鍋金屬烹飪等器具上，相對(duì)于傳統(tǒng)的“特氟龍”(聚四氟乙烯)具有更加綠色環(huán)保、不易脫落、高溫下不易分解以及較高的耐磨性能，并且越來(lái)越受到人們的熱衷。制備的一種用于烹飪用具的不粘性紫砂陶瓷涂料，能夠在金屬或金屬合金表面形成一層致密的陶瓷，大幅提高烹飪用具表面硬度，從而整個(gè)涂層更耐磨；另外涂層不粘附性能優(yōu)異，能在400℃條件下，24h無(wú)變化，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。對(duì)人體及環(huán)境安全無(wú)毒無(wú)害。一種全水溶性的納米無(wú)機(jī)不粘陶瓷涂料，既環(huán)保又節(jié)能，僅在200～230℃即可固化，且所產(chǎn)生的漆膜不含對(duì)人體有害的全氟辛酸、硬度高、耐磨性好，在高溫下無(wú)有害毒氣體。

隔熱陶瓷涂料主要作用于一些需要保溫、隔熱的器件上，從而使得受保護(hù)的器件與外界之間不發(fā)生熱的傳遞。相較于傳統(tǒng)的隔熱涂層更為環(huán)保，各項(xiàng)性能更為優(yōu)異。納米陶瓷隔熱膜產(chǎn)品包括隔熱作用的隔熱層，隔熱層外側(cè)并覆有抗沖擊性的安全層，相較于以往的隔熱膜使用壽命更長(zhǎng)。

4重防腐耐磨納米陶瓷涂料

重防腐耐磨防腐涂料，是以環(huán)氧樹(shù)脂為成膜物質(zhì)，陶瓷粉作為耐磨填料的可在常溫固化的雙組分涂料。是將納米、亞微米陶瓷顆粒和樹(shù)脂結(jié)合在一起形成獨(dú)特的囊狀陶瓷，可在常溫固化的涂料。由于該涂料中使用三種不同球型結(jié)構(gòu)納米、亞微米級(jí)的陶瓷粉，并合理選擇填料的PVC值，使每一個(gè)陶瓷粉顆粒均被涂上環(huán)氧樹(shù)脂，緊緊地包在固化膜下，同時(shí)具備陶瓷的剛性和環(huán)氧樹(shù)脂的韌性，從而使涂層具有超光滑的表面、極強(qiáng)的抗沖擊力和卓越的耐腐蝕性。該涂料具有耐磨性、耐蝕性優(yōu)異、綜合物理、機(jī)械性能較高、施工方便等特點(diǎn)。石油金屬管道腐蝕給石化行業(yè)建設(shè)帶來(lái)巨大的損失，石化行業(yè)每年為金屬管道防腐工作投入巨大的資金，管道內(nèi)防腐一直是石化行業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中的重要工作，目前，國(guó)內(nèi)管道內(nèi)防腐主要有不銹鋼內(nèi)襯，環(huán)氧粉末、納米鈦等技術(shù)。據(jù)介紹，油田油氣的集輸管道、自噴井、注水井和地下管道等設(shè)備的內(nèi)壁除易腐蝕外，還常伴有設(shè)備間的摩擦、液態(tài)介質(zhì)沖刷等機(jī)械性破壞。在介質(zhì)的腐蝕作用中，油田污水對(duì)設(shè)備的損壞最嚴(yán)重。重防腐納米陶瓷涂料則解決了這一問(wèn)題。這種涂料同時(shí)還可用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料設(shè)備的長(zhǎng)期防腐。新型耐磨防腐涂料主要應(yīng)用于各類管道內(nèi)防腐新型防腐涂料，它解決了不銹鋼內(nèi)襯管在使用中出現(xiàn)的內(nèi)襯脫落現(xiàn)象，填補(bǔ)了我國(guó)在利用陶瓷涂料進(jìn)行管道內(nèi)防腐的技術(shù)空白。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、高速列車、汽輪機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪、艦船的螺旋槳、水輪發(fā)電機(jī)的葉片、船舶的甲板、遠(yuǎn)洋貨船、海上平臺(tái)、污水處理槽、以及泵體、泵的葉輪，閥、建筑物的地板、路標(biāo)漆等，它們受到高速氣流和水流的沖刷和機(jī)械力的作用，材料的腐蝕和磨損非常嚴(yán)重。油田油氣的集輸管道、自噴井、注水井和地下管道等一些設(shè)備的內(nèi)壁腐蝕情況也非常嚴(yán)重，設(shè)備除去單純的腐蝕破壞之外，常伴有設(shè)備間的摩擦，液態(tài)介質(zhì)沖刷等機(jī)械性破壞作用。在介質(zhì)的腐蝕作用中，油田污水對(duì)設(shè)備的損壞最嚴(yán)重。因?yàn)橛吞镂鬯煞謴?fù)雜，礦化度很高，可高達(dá)5000～8000g/L，這種腐蝕介質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕性強(qiáng)，沖刷磨損能力強(qiáng),金屬管道內(nèi)壁的防腐任務(wù)十分艱巨。最有效的方法，便是涂刷性能很好的涂料。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)高耐磨、重防腐涂料欠缺，需要大量從國(guó)外進(jìn)口狀況，立足國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)研制具有優(yōu)異防腐性能和耐磨性能的重防腐納米陶瓷涂料意義重大。

重防腐陶瓷涂料中含有三種改性陶瓷粉：A種貼近底層、起與被涂體牢固粘接的作用；B種起保護(hù)被涂體的作用；C種起潤(rùn)滑作用。重防腐陶瓷涂料通過(guò)將納米、亞微米陶瓷顆粒和樹(shù)脂結(jié)合在一起，形成獨(dú)特的囊狀陶瓷，起到保護(hù)作用。每一陶瓷顆粒都被涂上樹(shù)脂，最后被緊緊地包在固化膜下。陶瓷成份在固化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮極小，結(jié)果固化后，涂層內(nèi)應(yīng)力非常小。小的收縮和內(nèi)應(yīng)力意味著涂層更持久，更堅(jiān)韌。

重防腐陶瓷涂料具有超強(qiáng)的附著力，它可以直接涂敷在碳鋼、不銹鋼、鋁、鈦、玻璃纖維、復(fù)合材料、塑料及混凝土的表面；涂層中含有大量的超細(xì)陶瓷粉，陶瓷粉成分在固化過(guò)程中收縮小，涂層的內(nèi)應(yīng)力小；其細(xì)度越高，陶瓷粉之間空隙就愈小，所形成的涂層愈致密。由于涂料中采用的是三種不同種類、不同粒徑超細(xì)陶瓷粉，相互之間可以互相填充，因而陶瓷粉與環(huán)氧樹(shù)脂緊密結(jié)合，可形成致密涂層，有效地防止腐蝕介質(zhì)的侵入，可以在自然溫度下抗酸堿腐蝕。在規(guī)定的pH和溫度范圍內(nèi)，能耐石油餾份和溶劑；涂層中含有多種耐磨填料，耐磨性能尤其突出，抗磨損性是其他薄層涂料3～4倍；具有極好的柔韌性，強(qiáng)潤(rùn)滑性，動(dòng)摩擦系數(shù)相當(dāng)于PTFE(聚四氟乙烯)涂層；高工作溫度149℃以下可連續(xù)工作；長(zhǎng)期在3.5%氯化鈉溶液中浸泡，涂層電阻可達(dá)109Ω以上且長(zhǎng)期保持不變。

一般重防腐涂料都是厚漿涂料(0.5～3.0mm),需多次涂覆；而該涂料具有涂層薄特點(diǎn)，在一般腐蝕介質(zhì)中，涂層固化后層厚只需0.100～0.200mm，不僅減少施工工序，而且節(jié)約工程費(fèi)；涂料有自我聚合功能，只需很小的表面處理。易涂敷，無(wú)需底漆，直接噴涂、涂刷，固化快，操作簡(jiǎn)便。該涂料為高固份涂料，固含量高達(dá)90%以上，大大減少了溶劑揮環(huán)境的污染，是對(duì)環(huán)境友好的綠色涂料。

5陶瓷涂料的發(fā)展前景

低碳經(jīng)濟(jì)與低碳生活是人們關(guān)心的話題，也是世界各國(guó)目標(biāo)發(fā)展的方向。進(jìn)入21世紀(jì)，全球油氣資源不斷趨緊，保障能源安全壓力逐漸增大，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，環(huán)境對(duì)人體的危害凸顯，而且全球環(huán)境容量瓶頸凸現(xiàn)，發(fā)展環(huán)?？沙掷m(xù)材料就顯得極為重要。

現(xiàn)在全世界要同時(shí)面臨氣候變化問(wèn)題，氣候也成為有史以來(lái)人類面臨的最大的“市場(chǎng)失靈”問(wèn)題。在此背景下，在低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)下，人們對(duì)涂料的污染及人身健康日益重視,揮發(fā)性有機(jī)化合物含量很高的溶劑型涂料的使用受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制。發(fā)展新材料、工業(yè)節(jié)能與綜合利用工作堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，緊緊圍繞關(guān)于綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的總體要求，把促進(jìn)綠色低碳發(fā)展作為轉(zhuǎn)變工業(yè)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)。

我國(guó)水性陶瓷涂料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用尚處于起步階段，特別是下游用戶大多數(shù)還不了解這一種新材料，生產(chǎn)廠家的宣傳、推廣工作也很不夠，甚至工程設(shè)計(jì)單位也知之甚少。2004年以來(lái)，韓國(guó)的地鐵車輛內(nèi)裝飾材料大量采用了陶瓷涂料，達(dá)到很好的防火效果。高溫氟碳涂料進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)20多年了，產(chǎn)品的推廣應(yīng)用已經(jīng)很成熟，開(kāi)發(fā)水性陶瓷涂料應(yīng)用領(lǐng)域，逐步替代溶劑型高溫氟碳涂料。大力發(fā)展水性耐高溫涂料，成為國(guó)內(nèi)化工行業(yè)緊迫議題。由于耐高溫陶瓷涂料屬于高科技的新材料，科技含量高。耐高溫陶瓷涂料由高溫?zé)o機(jī)溶液和無(wú)機(jī)納米材料精加工而成，無(wú)任何揮發(fā)，無(wú)任何VOC，耐高溫，節(jié)能、功能性強(qiáng)。

陶瓷涂料涂膜的主要成分與陶瓷釉料很相似,多為金屬氧化物或非金屬氧化物、氮化物及少量多烷氧基有機(jī)硅烷組成的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合涂層。涂料為雙組分包裝,使用前須經(jīng)配料、混合、熟化,經(jīng)噴涂施工、高溫烘烤,形成高硬度瓷釉般的涂膜。耐高溫陶瓷涂料一般情況下是不會(huì)和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的，因?yàn)榉€(wěn)定性較好。耐高溫陶瓷材料不僅僅有著相對(duì)良好的抵抗高溫的性能，而且具有一定的耐油性能和耐酸堿性，并且化學(xué)性能特別穩(wěn)定。

耐高溫陶瓷涂料其實(shí)也是在最近幾年才火起來(lái)的，它作為一個(gè)集多種高科技技術(shù)為一體的新型材料，在節(jié)能產(chǎn)業(yè)方面做出了不少的貢獻(xiàn)的。僅僅是需要薄薄的一層，即可達(dá)到相較之前多層涂料的效果。陶瓷涂料不僅僅安全無(wú)毒，而且具有良好的使用年限。盡管耐高溫陶瓷涂料在研發(fā)和生產(chǎn)上的費(fèi)用相對(duì)較高，但是由于其耐高溫和耐腐蝕性能良好，并且穩(wěn)定性較好，因此在市場(chǎng)上自然也是有著很大的競(jìng)爭(zhēng)力的。目前的耐高溫陶瓷涂料在分類上也是很多，比方說(shuō)水性陶瓷涂料就是這樣的例子。水性陶瓷涂料具有著超高的硬度以及高耐候的特點(diǎn)，而且是水性無(wú)毒，集合多種功能為一體的裝飾新材料。隨著市場(chǎng)的逐漸認(rèn)可和產(chǎn)品自身的優(yōu)越性能，耐高溫陶瓷涂料的市場(chǎng)前景將更加廣闊。

陶瓷水性耐高溫涂料種類繁多用途廣泛，正在形成一個(gè)規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,有著十分廣闊的市場(chǎng)前景和極為重要的戰(zhàn)略意義,世界各國(guó)均十分重視功能涂料的研發(fā)與應(yīng)用。

陶瓷水性耐高溫涂料的未來(lái)市場(chǎng)將向中高端市場(chǎng)集中，是否能夠滿足中高端市場(chǎng)的需求可以檢驗(yàn)一個(gè)涂企的真實(shí)實(shí)力。另外，中高端領(lǐng)域功能涂料產(chǎn)品的技術(shù)附加值高，向來(lái)為眾多涂料企業(yè)所覬覦?？梢哉f(shuō)，正是一些在特殊環(huán)境里應(yīng)用的產(chǎn)品功能方面的需要，促進(jìn)了陶瓷水性耐高溫涂料的研制和開(kāi)發(fā)，在有些場(chǎng)合，陶瓷水性耐高溫涂料的防護(hù)性能已不是其主要的用途，新型耐高溫功能涂料可以改變工藝，提升生產(chǎn)技術(shù)。在現(xiàn)代科技進(jìn)步，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的具有特殊功能的涂料，其獨(dú)特的性能使許多產(chǎn)品和設(shè)備的功能得以充分發(fā)揮，成為涂料工業(yè)中不可缺少的新品種。耐磨陶瓷涂料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個(gè)規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。

耐磨陶瓷涂料屬于功能涂料領(lǐng)域，是一種新型的水性無(wú)機(jī)涂料，它是以納米無(wú)機(jī)化合物為主要成分，并且以水為分散質(zhì)，涂裝后通常經(jīng)過(guò)低溫加熱方式固化，形成性能和陶瓷相似的絕緣涂膜?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)的陶瓷絕緣涂料，主要功能絕緣、耐高溫，抗腐蝕，機(jī)械性能好等特點(diǎn)，通常使用不同的制備方法、一些具有獨(dú)特性質(zhì)的填料以及添加劑等來(lái)相應(yīng)制備出具備相應(yīng)功能的陶瓷涂料，并予以加強(qiáng)其自身的性能。而由于現(xiàn)在綠色環(huán)保、低碳、價(jià)格低廉、制備工藝簡(jiǎn)單等理念已廣泛地普及，所以一些具備有這些性質(zhì)的陶瓷涂料會(huì)在將來(lái)得以進(jìn)一步的提升和研發(fā)。諸如：無(wú)機(jī)水性的陶瓷涂料將會(huì)逐漸取代過(guò)往的有機(jī)涂料等;將低碳排放、高效、多功能性的陶瓷涂料放在涂料領(lǐng)域的重要地位。

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的陶瓷涂料，主要有耐高溫，抗腐蝕，機(jī)械性能好等特點(diǎn)，通常使用不同的制備方法、一些具有獨(dú)特性質(zhì)的填料以及添加劑等來(lái)相應(yīng)制備出具備相應(yīng)功能的陶瓷涂料，并予以加強(qiáng)其自身的性能。而由于現(xiàn)在綠色環(huán)保、低碳、價(jià)格低廉、制備工藝簡(jiǎn)單等理念已廣泛地普及，所以一些具備有這些性質(zhì)的陶瓷涂料會(huì)在將來(lái)得以進(jìn)一步的提升和研發(fā)。諸如：無(wú)機(jī)水性的陶瓷涂料將會(huì)逐漸取代過(guò)往的有機(jī)涂料等；將低碳排放、高效、多功能性的陶瓷涂料放在涂料領(lǐng)域的重要地位。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，防腐要求的提高，對(duì)防腐涂料的性能有著更高的要求，陶瓷防腐涂料一定會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

6結(jié)束語(yǔ)

總之，水性陶瓷涂料是用于金屬裝飾、保護(hù)的一款全新的多功能、環(huán)保、節(jié)能型涂料新產(chǎn)品，有豐富的原材料資源和廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，產(chǎn)品具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在市場(chǎng)推廣過(guò)程中，也遇到一些問(wèn)題，比如陶瓷涂層硬度太高、拉伸強(qiáng)度欠佳、在光滑表面成膜性差、涂膜容易開(kāi)裂等。因此，要求基材必須采取噴砂方法進(jìn)行前處理，對(duì)于較小的工件容易做到，對(duì)于大工件或是薄板材質(zhì)就無(wú)法進(jìn)行，影響了產(chǎn)品推廣。陶瓷涂料取代高溫氟碳涂料，從性能和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，都是完全可能的，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)是巨大的，需要行業(yè)開(kāi)闊思路，敢于探索，不斷前行。

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.04.007