新型無機涂料的研究進展

付琬璐，史勝南，王楊松，李娜，葛晶

新型無機涂料的研究進展

付琬璐，史勝南，王楊松，李娜，葛晶

（沈陽順風新材料有限公司，遼寧 沈陽 110326）

綜述了長效儲存無機涂料、耐高溫無機涂料、耐腐蝕無機涂料的制備及其性能研究進展,探討了新型無機涂料未來發(fā)展前景。

無機涂料；長效存儲；耐高溫；耐腐蝕

無機涂料主要分為硅酸鹽基水性無機涂料、硅溶膠基無機涂料、膦酸鹽基無機涂料。硅酸鹽基水性無機涂料顧名思義將硅酸鹽類物質(zhì)作為粘結(jié)劑，例如硅酸鉀、硅酸鋰等，加入各種填料、助劑、固化劑配制而成的無機涂料。此無機涂料具有諸多優(yōu)良性能，以硅酸鹽作為粘結(jié)劑的無機涂料會隨著水分減少，固含量增加，以硅氧鍵聚合形成多聚硅膠，并最終組成硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)良的耐候性，在紫外線的照射下?lián)碛辛己玫幕瘜W(xué)穩(wěn)定性，不易分解，同時還具有優(yōu)良的耐熱性、成膜性和較好的耐污性，但同時耐水性較差[1]，[11]。

硅溶膠基無機涂料的成膜物質(zhì)是通過納米級二氧化硅在水溶液中形成的硅溶液，因其具有比表面積大、耐高溫、高硬度等優(yōu)點而應(yīng)用廣泛，其缺點是在脫水聚合的過程中由于內(nèi)聚力過大會造成涂料龜裂[11]。

膦酸鹽類無機涂料是以酸式磷酸鹽水溶液作為成膜物，加入各種顏料、填料、助劑經(jīng)過調(diào)制而成的新型水性無機涂料，該無機涂料可以直接使用磷酸與金屬氧化物在水溶液中反應(yīng)而成，也可以用結(jié)晶磷酸鹽溶于水制備而成，與其他無機涂料不同的是其反應(yīng)可以不依靠高溫烘烤，可在一定條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)[1]。

無機涂料符合涂料工業(yè)的水性化、無公害化、高性能等發(fā)展方向，具有廣闊的市場前景，其經(jīng)濟、社會效益引起人們的極大關(guān)注[4]。

1 長效儲存無機涂料

采用共混法制備無機-有機雜化涂料。它是以硅酸鹽作為粘結(jié)劑，添加適量的有機聚合物乳液，例如縮水甘油醚丙基三甲氧烷、三羥甲基縮水甘油醚、植酸等。通過硅乳液與有機聚合物乳液發(fā)生氫鍵締合，進而在雜化涂膜中硅溶液發(fā)生凝膠化反應(yīng)，形成Si-O-Si空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并保留部分硅羥基。添加適量的聚合物乳液可使無機相全部穿插入有機相中，相界面消失，并且涂料的儲存時間大大提高。在50 ℃條件下，可儲存超過30天[1]，[8]。

2 耐高溫無機涂料

耐高溫無機涂料是在涂料中加入一些耐溫性材料，例如低熔點玻璃粉、鋁粉、珠光粉等物質(zhì)。低熔點玻璃的熔點相比來說比較低，在低的加熱條件下就可以熔化，進而形成琺瑯體，以此達到硅樹脂涂料在高溫階段，由單純的低溫段樹脂成膜轉(zhuǎn)變成高溫短玻璃粉的“二次成膜”，從而形成無機耐高溫涂層。鋁粉具有鱗片狀和球型形狀，因其具有片狀微觀結(jié)構(gòu)可在高溫條件下形成合金層，合金層可以大大提高涂層與基體的結(jié)合能力，從而提高附著力及其力學(xué)性能，并改善涂料的耐溫性，使無機涂料具有優(yōu)異的耐溫性和耐候性[9]。

3 耐腐蝕無機涂料

防腐涂料大部分都為有機涂料，但其在生產(chǎn)及應(yīng)用過程中所含的有毒原材料會散發(fā)在周圍環(huán)境中，對人體和環(huán)境造成嚴重的危害。無機防腐涂料具有優(yōu)異的附著力、無毒無污染，綠色環(huán)保安全以及穩(wěn)定的熱穩(wěn)定性等性能吸引人們的普遍關(guān)注[5]。

在無機涂料中添加氧化石墨烯、醇溶性硅酸烷基酯類、硅酸鹽類等物質(zhì)用于防止金屬材料腐蝕，氧化石墨烯經(jīng)過石墨粉末氧化剝離后在石墨烯單片上引入含氧官能團改善石墨烯在基體中的分散性，同時保留了石墨的層狀結(jié)構(gòu)使涂層具有阻隔性，提高涂層阻擋腐蝕離子滲入腐蝕基底的能力[3]，[8]。

醇溶性硅酸烷基酯類無機耐腐蝕涂料在實際應(yīng)用中一般與鋅粉聯(lián)用，二者相互協(xié)效，一方面鋅比鐵活潑，鋅作為陽極易失去電子，從而保護鐵表面；另一方面鋅與醇溶性硅酸烷基酯類在基體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成薄膜后發(fā)揮防蝕功能，同時硅醇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進一步增強涂膜性能[5]，[10]。

4 無機涂料前景與展望

“四E”方針（ Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology）為人類發(fā)展所共同遵循的基本原則。近年來隨著人們環(huán)保意識的提高，綠色安全無污染的新型材料受到人們的大量關(guān)注。無機涂料安全環(huán)保適應(yīng)綠色發(fā)展大潮，得到廣泛關(guān)注，甚至一些國家提出涂料無機化觀點，足以證明無機涂料的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展優(yōu)勢[2]，[5]。

無機涂料雖有諸多優(yōu)點，但同時存在問題，例如裝飾效果不足、附著力不強、以及某些無機涂料制作成本過高等問題。未來存在以下解決辦法：（1）開發(fā)新型無機涂料，提高性能以便擴大應(yīng)用范圍。（2）降低成本。目前存在的問題之一是成本較高問題，可采用天然生物基物質(zhì)作原料，其來源廣泛，加工過程簡單，價格低廉[6-7]。

[1] 陳春平，宋云龍.硅酸鉀-硅溶膠基水性無機重防腐涂料的制備[J].廣州化工，2015，43(19):21-23.

[2] 焦方方，陳效華，盧磊，等.無機涂料的研究進展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(6):50-53.

[3] 史述賓，戴雷，周楠，等.氧化石墨烯對磷酸鹽無機涂料防腐性能的影響[J].涂料工業(yè)，2016，46(9):1-6+20.

[4] 桑媛. 環(huán)保型無機外墻涂料的制備及性能研究[D].蘇州：蘇州科技學(xué)院，2014.

[5] 符霞光.無機涂料的防蝕與應(yīng)用[J].深冷技術(shù)，1985(3):38.

[6] 蘇威.無機涂料及其發(fā)展[J].無機鹽工業(yè)，1985(8):1-5.

[7] 周錫榮，唐紹裘，周武藝.新型無機涂料的制備及其應(yīng)用[J].山東陶瓷，2004(1):17-20.

[8] 王靜惠，伍純.無機涂料硅酸鋰防銹劑[J].電子工藝技術(shù)，1981 (2):42+13.

[9] 魏巖斌. 耐高溫有機硅標記涂料的制備與研究[D]. 大連：大連交通大學(xué)，2013.

[10] 徐三強. 常溫自固化無機磷酸鹽防腐蝕涂層的制備及性能研究[D].?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2015.

[11] 蔣樂. 硅酸鋰基有機無機復(fù)合涂層的制備與性能研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2015.

Research Progress of New Inorganic Coatings

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（Shenyang Shunfeng New Material Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110326, China）

The preparation and properties of long-acting energy-storage inorganic coatings, high temperature resistant inorganic coatings and corrosion resistant inorganic coatings were reviewed, and development prospects of these inorganic coatings were discussed.

inorganic coating; long-acting energy-storage; high temperature resistant; corrosion resistant

沈陽市科技計劃項目（項目編號：Y18-1-020）（計劃文號：沈科發(fā)2017001）。

2019-08-31

付琬璐（1991-），女，工程師，遼寧省沈陽市人，主要從事高性能聚合物基納米復(fù)合材料、高效環(huán)保阻燃劑、功能涂料等方面的研究工作

TQ630

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1004-0935（2020）01-0060-02