納米陶瓷涂料介紹及其應(yīng)用現(xiàn)狀

侯桂芹 高水靜

（河北聯(lián)合大學(xué) 輕工學(xué)院，河北 唐山 063000）

納米技術(shù)可使許多傳統(tǒng)產(chǎn)品“舊貌換新顏”，傳統(tǒng)材料的生產(chǎn)中利用納米改性技術(shù)，可改進(jìn)或獲得一系列的功能。納米陶瓷涂料就是由改性的陶瓷材料和納米材料組成的一種多功能復(fù)合涂料，它具有顯著的隔熱效果和優(yōu)異的耐腐蝕能力。其中納米材料的加入，使漆膜的附著力、致密度、強(qiáng)度等性能均大幅度提高。

1 納米陶瓷涂料簡(jiǎn)介

1.1 種類(lèi)

（1）第一類(lèi)：建筑用涂料

墻體輕體保溫材料ZW—200，內(nèi)墻涂料ZW—300，外墻涂料ZW—400

（2）第二類(lèi)：防腐、耐磨用涂料

防腐涂料ZW—500，ZW—600，耐磨涂料ZW—10，ZW—50

（3）第三類(lèi)：高溫、防腐、絕熱“三合一”涂料

ZW—100，ZW—100A

1.2 特性

納米陶瓷涂料為經(jīng)納米技術(shù)處理的陶瓷微球及多種改性陶瓷粉末材料組成。

應(yīng)用微觀(guān)“分子橋”技術(shù)，涂層具有卓越附著力和超強(qiáng)的耐磨性；

具有超強(qiáng)的防腐性能，涂層與金屬材料作用后產(chǎn)生永久的“有機(jī)金屬”，防腐能力優(yōu)于鋅3-10倍；

具有優(yōu)異的耐溫性，通過(guò)特制催化劑使陶瓷膜在共縮聚反應(yīng)過(guò)程中使低分子環(huán)開(kāi)裂，高分子重排引起鏈的增長(zhǎng)，提高其成膜后的耐溫和高溫抗氧化能力；

粉末化、水性溶劑，有機(jī)揮發(fā)物(VOC)等于零，常溫下自凝固，干燥時(shí)間比乳膠漆快1倍以上；

耐水防潮、抗菌防霉、無(wú)毒無(wú)污染；

抗凍融、抗高溫、抗紫外線(xiàn)、不燃燒、長(zhǎng)久的裝飾性。

2 納米陶瓷涂料應(yīng)用

由于具備以上所述的各種性能，納米陶瓷涂料被廣泛應(yīng)用于：內(nèi)外墻建筑板材，防火材料板，電烤盤(pán)，電加熱器，電熨斗，微波爐，煎炒鍋，電飯鍋等家用產(chǎn)品及汽車(chē)輪轂，摩托車(chē)配件，電子電路板，發(fā)動(dòng)機(jī)配件等工業(yè)用產(chǎn)品。具體應(yīng)用在：

2.1 不粘鍋用納米陶瓷涂料

不粘鍋用陶瓷涂料是一種環(huán)保，質(zhì)優(yōu)的新型水性無(wú)機(jī)涂料。主要成分為進(jìn)口納米無(wú)機(jī)化合物，其通過(guò)低溫固化成膜后完全是無(wú)機(jī)分子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品全水溶性，環(huán)保，無(wú)毒（不含全氟辛酸，在高低溫下不會(huì)存在有毒汽體），涂膜具有高硬度，高耐磨，高耐溫，耐各種酸堿和化學(xué)品。疏水不粘性等諸多優(yōu)異性能在眾多領(lǐng)域可替代有機(jī)硅或氟碳涂料，適用于：各類(lèi)金屬?gòu)N具系列產(chǎn)品的涂裝，尤被廣范應(yīng)用于：不粘鍋（炒鍋，烤盤(pán)，電飯鍋，燒烤爐等...）系列產(chǎn)品中配置耐高溫涂料，性能明顯優(yōu)于耐高溫高擋有機(jī)硅涂料和氟碳涂料。

產(chǎn)品基本性能：

（2）耐高溫：500度不黃變或不開(kāi)裂

（3）耐磨性：拉發(fā)100000次以上

（4）硬度：8-9H（冷熱硬度不變.德國(guó)鉛筆）

（5）耐沖擊：30cm/300g不裂

（6）耐鹽水：10%nacl水溶液煮沸24小時(shí)，無(wú)掉色/脫落

2.2 高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料

國(guó)科立德納米技術(shù)研究院研制的以水為介質(zhì)的高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料，已通過(guò)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心的測(cè)試并推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)首次有效解決了熱力輸送管道及各種高溫爐的防腐保溫、高爐操作人員防熱以及海上設(shè)備和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿生產(chǎn)設(shè)備的防腐難題。

這兩種涂料是孫啟明等人歷時(shí)8年研制出來(lái)的。納米陶瓷粉末涂料在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無(wú)毒、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。測(cè)驗(yàn)證明，將幾厘米厚的納米陶瓷粉末涂料涂在熱力管道外，就能有效防止熱力向外擴(kuò)散；涂料涂在煉鋼廠(chǎng)等高溫爐內(nèi)，能使?fàn)t外表溫度控制在50攝氏度以?xún)?nèi)，適用于冶金、化工工業(yè)電廠(chǎng)的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設(shè)備和熱力管網(wǎng)等高溫設(shè)備的防腐、爐外降溫。

而用于腐蝕條件惡劣環(huán)境中的重防腐納米陶瓷涂料，則能有效防護(hù)航標(biāo)燈座、船舶、石油化工設(shè)施和各類(lèi)貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設(shè)備、海上油田等設(shè)施以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等生產(chǎn)設(shè)備的外表面，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)防止強(qiáng)酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。

于我個(gè)人，2016年春天至今，一直是病痛的。更準(zhǔn)確地說(shuō)，這種病痛是從2011年開(kāi)始的。完全不怪別人，是自己在治療胃病時(shí)，無(wú)意識(shí)地吃錯(cuò)了藥，導(dǎo)致了抑郁癥及伴生的胃炎、竇性心律不齊等等。那段時(shí)間，頭暈、心悸、情境障礙、四肢發(fā)軟、意識(shí)模糊和混沌，等等，使得我九死一生。至2017年夏天，這種癥狀稍微緩解。但到秋天，又罹患輕度萎縮性胃炎。有人說(shuō)，這是很常見(jiàn)的病，還有的說(shuō)，這是不死的癌癥……無(wú)論哪一種說(shuō)法，都無(wú)關(guān)緊要，萎縮性胃炎會(huì)癌變，這才是真的。

這兩種涂料的主要原料是納米級(jí)的金屬氧化物陶瓷用的原材料。它的技術(shù)原理是防輻射傳熱和固體傳熱。目前這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)6項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。

NC系列納米陶瓷涂料主要以NC10-1耐高溫保溫涂料（850℃ 以下長(zhǎng)期使用），NC10耐高溫保溫重防腐涂料 （600℃ 以下使用），NC60重防腐涂料為主體。

NC系列納米陶瓷涂料主要用于海洋工程、船舶工程、石油化工、水下工程、國(guó)防軍工、冶金礦山、橋梁隧道、水利電力、市政基建等工程；高溫絕熱保溫和高溫防腐涂料，主要用于熱力、蒸汽、電力、設(shè)備及管網(wǎng)、冶金工業(yè)的高爐、化工工業(yè)的高溫反應(yīng)釜等一切有高溫需要保溫的設(shè)備罐體和管道。如NC10-1保溫后的溫度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50度以?xún)?nèi)，而厚度只有傳統(tǒng)保溫材料的三分之一，從而達(dá)到節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保（溫室效應(yīng)），并且改善了高溫作業(yè)工人的工作環(huán)境。

NC10-1等產(chǎn)品水做溶劑或無(wú)溶劑，無(wú)毒無(wú)味、VOC為零，為完全環(huán)保型產(chǎn)品，受到國(guó)內(nèi)外用戶(hù)的極大觀(guān)注和廣泛的應(yīng)用。已獲得ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證和ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證。

2.3 納米陶瓷涂料用于耐磨件

這類(lèi)納米涂料是以納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料(＜100nm)為主原料，經(jīng)專(zhuān)有的特殊合成技術(shù)使其具有優(yōu)異的成膜性。以噴涂、浸潤(rùn)或涂布的方式，讓納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料滲入基材，形成納米類(lèi)陶瓷態(tài)的表面保護(hù)層，展現(xiàn)出超佳的功能性。它具有以下特征：

（1）高密著密封及防蝕性能：由于納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料化性穩(wěn)定、微細(xì)且具高度的流動(dòng)性、流平性及滲透性，幾乎可運(yùn)用于各種材料表面及填補(bǔ)表面之針孔及肓孔以達(dá)到高密著密封性及防蝕功能，耐候性特佳。

（2）極佳的防水疏水疏油性及抗污自潔性：因納米的表面效應(yīng)及其界面特性使被加工物表面具備納米蓮葉效應(yīng)，使水、油及其他液體產(chǎn)生高張力懸浮在表面納米凸點(diǎn)上并迅速排離表面，降低液態(tài)物質(zhì)駐留在表面的機(jī)會(huì)及時(shí)間，達(dá)到極佳的防水疏水疏油性能。同時(shí)可將表面存留的灰塵帶離，展現(xiàn)抗污自潔性。

（3）高硬度及高耐磨性：該納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷保護(hù)涂層是由高穩(wěn)定態(tài)的納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料組成，該類(lèi)納米材料本身硬度很高（顯微硬度約HV400-600左右）。成膜后，相對(duì)密度很高，整體表面硬度約在6H以上 (Pencil hardness 6H以上)甚至可因加工基材的狀況及涂層調(diào)整而H（一般市售及工業(yè)用途涂層硬度約為2H），又因其高密著的特性使其耐磨性表現(xiàn)突出。

（4）耐高溫性：納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料其破壞溫度約在800-980℃，成膜后的耐溫約為400-600℃之間，可因應(yīng)需求調(diào)整配方使其耐溫達(dá)800℃左右。

（5）抗靜電性：由于納米無(wú)機(jī)氧化物類(lèi)陶瓷材料是一種高介電材料，所以具有良好的抗靜電性能。

（6）抗紫外線(xiàn)性：該類(lèi)納米無(wú)機(jī)類(lèi)陶瓷材料是一種紫外線(xiàn)吸收材料，固具有很好的抗紫外線(xiàn)性。

（7）良好的功能擴(kuò)大性能：由于材質(zhì)穩(wěn)定不易質(zhì)變，故可以因需求填加其他功能需求的納米材料以擴(kuò)大功能。（如抗電磁波、抗菌、防霉等等）

應(yīng)用于金屬或金屬鍍層表面，此納米薄層可防止表面氧化、絕緣、抗靜電、防水、防塵、高硬度、耐磨且有不沾自潔效果。

3 展望

目前，建筑物用涂料由于受酸雨因素的影響，其耐用年數(shù)呈縮短趨勢(shì)，而強(qiáng)調(diào)景觀(guān)意識(shí)的高層大樓層出不窮，人們迫切要求市場(chǎng)提供不易被污染的壁面用的新穎涂料。因此新穎陶瓷涂料的問(wèn)世，必將受到建筑行業(yè)的青昧，并向其他行業(yè)滲透、擴(kuò)展、前景看好。