概述陶瓷防腐涂料在機械設(shè)備上的運用

陸剛

(廣東省江門市東風(fēng)化學(xué)材料公司，江門 529100)

隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展,工程機械、設(shè)備及構(gòu)件的工作條件變得苛刻,如水輪葉片,水電站閘門以及造紙磨漿機的磨盤等,它們不僅工作在強的腐蝕環(huán)境中,同時又不斷運轉(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有足夠的機械強度與耐磨性,在受到長時間沖擊與機械作用后會很快磨損,乃至剝落而失去對基材的保護作用,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)雜的機械設(shè)備動態(tài)工作環(huán)境之中,發(fā)展前景十分廣闊。

1陶瓷涂料成膜機理和應(yīng)用領(lǐng)域

近年來，石油煤炭等不可再生資源日益短缺，人們的環(huán)保意識不斷提高，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，造成大量VOC(揮發(fā)性有機化合物)排入大氣，空氣和水受到嚴重污染，給人體的健康帶來不利影響。涂料行業(yè)開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。

陶瓷涂料屬于功能涂料領(lǐng)域，是一種新型的水性無機涂料。它是以納米無機化合物為主要成分，并且以水為分散質(zhì)，涂裝后通常經(jīng)過低溫加熱方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。其原料蘊藏豐富便于開采且價格低廉，進而使其成本也相對傳統(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、不燃無煙、超耐候、環(huán)保無毒、色彩豐富、涂裝簡便等諸多優(yōu)勢。經(jīng)過各種新型的改良和增進后其各種優(yōu)越性能和廉價的成本也將逐漸取代傳統(tǒng)涂料。傳統(tǒng)的有機涂料對環(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)致人或動植物的疾病和死亡，其在生產(chǎn)的過程中耗能大，不能滿足我國低碳的理念，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)既可以是熱塑性樹脂，也可以是熱固性樹脂。常用做成膜物質(zhì)的樹脂有醇酸/聚酯樹脂、酚醛/氨基樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、乙烯基樹脂等。根據(jù)涂料中樹脂基料的性質(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)或是通過樹脂中不飽和基團的自動氧化或是基團之間進行縮聚反應(yīng)來實現(xiàn)的。

溶劑型涂料的物理干燥過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，在成膜過程中，分散介質(zhì)揮發(fā)的同時產(chǎn)生聚合物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，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，用來改善涂料某一方面的性能。如分散劑、乳化劑、消泡劑、潤濕劑等用來改善涂料生產(chǎn)過程中的性能；防沉劑、防結(jié)皮劑等用來改善涂料的貯存穩(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、防靜電劑等用來改善涂膜的某些特殊性能。要做到防腐，涂層成膜物質(zhì)對腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，對水、氧、離子等的透過具有良好的屏蔽性，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加工而成，耐溫可以達到1400℃，可以廣泛用在酸堿長期腐蝕環(huán)境、有機溶劑腐蝕、化學(xué)材料儲存罐體中、腐蝕摩擦強的環(huán)境中，完全能滿足生產(chǎn)生活需求。

陶瓷涂料的原材料來自于極普通的、儲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涂料相比較，不僅具有很大的資源優(yōu)勢，而且更加符合低碳要求。一般由多種納米級氧化物，通過改進的溶膠-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)用于機電、水泥、鋼鐵、石化行業(yè)以及國防工業(yè)中很多物料強沖刷、強腐蝕、重磨損的部位。天然氣石油儲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，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)鍵部件上進行涂層等。陶瓷涂料具有優(yōu)異的性能特點及節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，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機成分，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、機場大樓、商業(yè)大廈、賓館、酒店、會議大廳、體育場館、演藝劇場等人流聚集的場所。涂膜耐磨、抗劃、耐擦洗、阻燃、防火、耐高溫，具有很好的裝飾、保護效果。

2陶瓷防腐涂料的性能優(yōu)勢突顯解決了工業(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)嚴格的工藝配比和先進的無機聚合技術(shù)制成的一種粉狀陶瓷材料。在施工現(xiàn)場，將特制液體無機膠水加入這種材料，采用人工或機械方式涂抹在設(shè)備內(nèi)襯或表面，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，在常溫下3d后達到陶瓷的結(jié)合強度和硬度，故名耐磨陶瓷涂料。

耐磨陶瓷涂料的成膜物質(zhì)為無機-有機互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，使涂料既具有無機材料的優(yōu)點(如剛性、高熱穩(wěn)定性)，又具有高分子材料的優(yōu)點(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、細晶氧化鋁、超細氧化鋅等。碳化硅是一種高溫強度高、耐磨性好，硬度高且化學(xué)穩(wěn)定性好的無機非金屬材料，碳化硅的加入可以大大提高試樣的抗折強度及耐磨性，當(dāng)顆粒之間基質(zhì)較少時，顆粒與顆粒之間縫隙較小，因此結(jié)構(gòu)緊密，機械強度較高，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械性能的一個重要因素。細晶氧化鋁熔點高、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，所以采用超細粉末氧化鋁來提高材料的斷裂韌性。氧化鋅硬度約為4.5，是一種相對較軟的材料。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間，并提高涂料的防水性能。氧化鋅可以反射紅外線，達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、堅韌的防腐保護涂層，從而起到保護設(shè)備的目的。

陶瓷防腐涂料耐磨防腐的性能特點如下：

(1)具有極高的機械強度和剛度。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，無大的宏觀缺陷，強度可達130MPa，是一般混凝土和耐火澆注料無法企及的，主要是采用了離子化合物和部分人工合成共價化合物，其離子鍵結(jié)合牢固，所以強度和剛度很大，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)合強化措施和特殊處理，形成化學(xué)結(jié)合，致使其強度很高。

(2)具有優(yōu)良的韌性和抗震性。由于陶瓷耐磨料采用無定向剛纖維和定向網(wǎng)狀增強措施，通過耦合進一步改善韌性，所以斷裂韌性強，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鍵為強結(jié)合鍵，鍵能比較高，低溫對其影響很小，而且它的振動頻率極高，常溫難以對其構(gòu)成威脅，不會產(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強措施，有的甚至采取了多種補強措施，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，無接縫出現(xiàn)，因而整體性進一步提高。

(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，不會和礦渣發(fā)生反應(yīng)，同時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)境溫度不會對它造成大的影響，屬環(huán)境惰性材料，因而對環(huán)境敏感性差。

由于具有上述特點，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題。

陶瓷耐磨防腐涂料原料采用了無機陶瓷離子化合物和部分人工合成共價化合物，經(jīng)特殊化生產(chǎn)合成，離子鍵和共價鍵屬強結(jié)合鍵，而結(jié)合系統(tǒng)由于采用復(fù)合強化措施和特殊處理，形成化學(xué)結(jié)合，所以強度和剛度很大，可有效抵御的高速沖擊力和剪切應(yīng)力，其強度可達200MPa以上，硬度是錳鋼的10倍以上，耐溫可以達到600℃的高溫。耐溫高，硬度強，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、陶瓷或是其他長時間耐磨的基體上，其優(yōu)異的性能成功醫(yī)治了長時間工業(yè)耐磨的結(jié)癥。在工業(yè)環(huán)境中，輸煤機長時間受到煤的摩擦撞擊，機械的長時間震動摩擦，風(fēng)機葉片的摩擦損耗，路面重型機械的擠壓摩擦，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)工況都是長時間不能很好的解決，成為工業(yè)環(huán)境中長時間不能醫(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)濟成本消耗中，由于磨損產(chǎn)生的費用占有相當(dāng)大得比重。在水泥行業(yè)因磨損而引起的停機時間占總停機的50%～55%，設(shè)備磨損問題已經(jīng)成為一個水泥企業(yè)能否搞好運營的至關(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，延長耐磨材料的使用壽命，對提高設(shè)備運轉(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。

3陶瓷涂料的種類

隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，一些有機涂料已經(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)展開啟了向高新涂料領(lǐng)域的進展和研究，進一步滿足了人們對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涂料而言是無法比擬的。而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及日常生活之中，對于具有基本耐高溫屬性的陶瓷涂料的需求可以根據(jù)原料來源的不同可分為以下2種：

(1)無機納米耐高溫陶瓷涂料。無機納米耐高溫陶瓷涂料納米，無機納米耐高溫陶瓷涂料的原料來源主要是無機化合物，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。主要通過水分散型納米級氧化鋁、顏料、填料、鈦酸鉀晶須、甲基三甲氧基硅烷等材料實現(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”。通過陶瓷微粉、無機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，并且能延長爐襯爐管的使用壽命。

(2)無機和有機納米雜化復(fù)合耐高溫陶瓷涂料。無機和有機納米雜化復(fù)合耐高溫陶瓷涂料的來源既有有機物(樹脂等),又有無機化合物等填料。其所制的漆膜在高溫下從有機型轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機型，從而使無機和有機物的性能互補，揚長避短，對基體實現(xiàn)保護。以有機硅樹脂為基料，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，且通過漆膜在高溫條件下由有機型到無機型的轉(zhuǎn)變從而實現(xiàn)對基體的高溫保護。該涂層能夠耐900～1200℃的高溫，并且工藝簡單，具有高溫抗裂性和可循環(huán)使用等特點。

耐腐蝕陶瓷涂料是陶瓷涂料的一種，隨著現(xiàn)代工業(yè)等方面對抗化學(xué)、生物腐蝕性的需求的增加，逐漸對傳統(tǒng)的陶瓷涂料的抗腐蝕性進行進一步提升，雖然還具有抗高溫，高硬度等特點，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。主要是通過對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進行工作的。而其原理是利用了陶瓷涂料中添加某些金屬氧化物填料，以其獨特抗生物性能進行作用的。通過納米級鋁溶膠、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毒性的環(huán)保型納米瓷膜涂料。也可通過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，對于酸、鹽類等的抵抗，以獲得對于器材等的保護。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，進行大量的改進；而用于人們的日常生活中時，該種陶瓷涂料主要又以無機、水性等形式來獲得綠色環(huán)保的性能，不但避免了傳統(tǒng)有機涂料對人身安全和環(huán)境保護不利的缺點，又進一步對其自身進行改良，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，成本低，防腐性能優(yōu)良、且常溫固化、易噴涂、工藝簡單、絕緣性高。同時具有很強的殺菌防霉功能，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，許多情況下都會出現(xiàn)機械磨損疲勞等狀況，而該種涂料的發(fā)明正是為了改良對機體的保護性能而孕育而生的。它主要在陶瓷涂料的基礎(chǔ)中，加入一些具有高耐磨性、高強度的無機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行了進一步改良而制備而得的一種涂料。現(xiàn)今，通常應(yīng)用于不粘鍋金屬烹飪等器具上，相對于傳統(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無變化，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。對人體及環(huán)境安全無毒無害。一種全水溶性的納米無機不粘陶瓷涂料，既環(huán)保又節(jié)能，僅在200～230℃即可固化，且所產(chǎn)生的漆膜不含對人體有害的全氟辛酸、硬度高、耐磨性好，在高溫下無有害毒氣體。

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。

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脂結(jié)合在一起形成獨特的囊狀陶瓷，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、亞微米級的陶瓷粉，并合理選擇填料的PVC值，使每一個陶瓷粉顆粒均被涂上環(huán)氧樹脂，緊緊地包在固化膜下，同時具備陶瓷的剛性和環(huán)氧樹脂的韌性，從而使涂層具有超光滑的表面、極強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、機械性能較高、施工方便等特點。石油金屬管道腐蝕給石化行業(yè)建設(shè)帶來巨大的損失，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)沖刷等機械性破壞。在介質(zhì)的腐蝕作用中，油田污水對設(shè)備的損壞最嚴重。重防腐納米陶瓷涂料則解決了這一問題。這種涂料同時還可用于鋼結(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，填補了我國在利用陶瓷涂料進行管道內(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、汽輪機和發(fā)動機的葉輪、艦船的螺旋槳、水輪發(fā)電機的葉片、船舶的甲板、遠洋貨船、海上平臺、污水處理槽、以及泵體、泵的葉輪，閥、建筑物的地板、路標漆等，它們受到高速氣流和水流的沖刷和機械力的作用，材料的腐蝕和磨損非常嚴重。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)沖刷等機械性破壞作用。在介質(zhì)的腐蝕作用中，油田污水對設(shè)備的損壞最嚴重。因為油田污水成分復(fù)雜，礦化度很高，可高達5000～8000g/L，這種腐蝕介質(zhì)對管道內(nèi)壁的腐蝕性強，沖刷磨損能力強,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。針對目前國內(nèi)高耐磨、重防腐涂料欠缺，需要大量從國外進口狀況，立足國內(nèi)開發(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種起保護被涂體的作用；C種起潤滑作用。重防腐陶瓷涂料通過將納米、亞微米陶瓷顆粒和樹脂結(jié)合在一起，形成獨特的囊狀陶瓷，起到保護作用。每一陶瓷顆粒都被涂上樹脂，最后被緊緊地包在固化膜下。陶瓷成份在固化過程中產(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，更堅韌。

重防腐陶瓷涂料具有超強的附著力，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陶瓷粉，陶瓷粉成分在固化過程中收縮小，涂層的內(nèi)應(yīng)力??；其細度越高，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、不同粒徑超細陶瓷粉，相互之間可以互相填充，因而陶瓷粉與環(huán)氧樹脂緊密結(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，強潤滑性，動摩擦系數(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；長期在3.5%氯化鈉溶液中浸泡，涂層電阻可達109Ω以上且長期保持不變。

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，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；涂料有自我聚合功能，只需很小的表面處理。易涂敷，無需底漆，直接噴涂、涂刷，固化快，操作簡便。該涂料為高固份涂料，固含量高達90%以上，大大減少了溶劑揮環(huán)境的污染，是對環(huán)境友好的綠色涂料。

5陶瓷涂料的發(fā)展前景

低碳經(jīng)濟與低碳生活是人們關(guān)心的話題，也是世界各國目標發(fā)展的方向。進入21世紀，全球油氣資源不斷趨緊，保障能源安全壓力逐漸增大，環(huán)境污染日趨嚴重，環(huán)境對人體的危害凸顯，而且全球環(huán)境容量瓶頸凸現(xiàn)，發(fā)展環(huán)保可持續(xù)材料就顯得極為重要。

現(xiàn)在全世界要同時面臨氣候變化問題，氣候也成為有史以來人類面臨的最大的“市場失靈”問題。在此背景下，在低碳經(jīng)濟的發(fā)展趨勢下，人們對涂料的污染及人身健康日益重視,揮發(fā)性有機化合物含量很高的溶劑型涂料的使用受到越來越嚴格的限制。發(fā)展新材料、工業(yè)節(jié)能與綜合利用工作堅持以科學(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)境友好型社會的總體要求，把促進綠色低碳發(fā)展作為轉(zhuǎn)變工業(yè)發(fā)展方式的重要著力點。

我國水性陶瓷涂料的開發(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)計單位也知之甚少。2004年以來，韓國的地鐵車輛內(nèi)裝飾材料大量采用了陶瓷涂料，達到很好的防火效果。高溫氟碳涂料進入我國市場已經(jīng)20多年了，產(chǎn)品的推廣應(yīng)用已經(jīng)很成熟，開發(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機溶液和無機納米材料精加工而成，無任何揮發(fā)，無任何VOC，耐高溫，節(jié)能、功能性強。

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硅烷組成的無機-有機復(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和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的，因為穩(wěn)定性較好。耐高溫陶瓷材料不僅僅有著相對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也是在最近幾年才火起來的，它作為一個集多種高科技技術(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的。僅僅是需要薄薄的一層，即可達到相較之前多層涂料的效果。陶瓷涂料不僅僅安全無毒，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)上的費用相對較高，但是由于其耐高溫和耐腐蝕性能良好，并且穩(wěn)定性較好，因此在市場上自然也是有著很大的競爭力的。目前的耐高溫陶瓷涂料在分類上也是很多，比方說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，而且是水性無毒，集合多種功能為一體的裝飾新材料。隨著市場的逐漸認可和產(chǎn)品自身的優(yōu)越性能，耐高溫陶瓷涂料的市場前景將更加廣闊。

陶瓷水性耐高溫涂料種類繁多用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義,世界各國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市場將向中高端市場集中，是否能夠滿足中高端市場的需求可以檢驗一個涂企的真實實力。另外，中高端領(lǐng)域功能涂料產(chǎn)品的技術(shù)附加值高，向來為眾多涂料企業(yè)所覬覦?？梢哉f，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，促進了陶瓷水性耐高溫涂料的研制和開發(fā)，在有些場合，陶瓷水性耐高溫涂料的防護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)代科技進步，已經(jīng)開發(fā)出的具有特殊功能的涂料，其獨特的性能使許多產(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，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場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機涂料，它是以納米無機化合物為主要成分，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)今國內(nèi)的陶瓷絕緣涂料，主要功能絕緣、耐高溫，抗腐蝕，機械性能好等特點，通常使用不同的制備方法、一些具有獨特性質(zhì)的填料以及添加劑等來相應(yīng)制備出具備相應(yīng)功能的陶瓷涂料，并予以加強其自身的性能。而由于現(xiàn)在綠色環(huán)保、低碳、價格低廉、制備工藝簡單等理念已廣泛地普及，所以一些具備有這些性質(zhì)的陶瓷涂料會在將來得以進一步的提升和研發(fā)。諸如：無機水性的陶瓷涂料將會逐漸取代過往的有機涂料等;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)今國內(nèi)的陶瓷涂料，主要有耐高溫，抗腐蝕，機械性能好等特點，通常使用不同的制備方法、一些具有獨特性質(zhì)的填料以及添加劑等來相應(yīng)制備出具備相應(yīng)功能的陶瓷涂料，并予以加強其自身的性能。而由于現(xiàn)在綠色環(huán)保、低碳、價格低廉、制備工藝簡單等理念已廣泛地普及，所以一些具備有這些性質(zhì)的陶瓷涂料會在將來得以進一步的提升和研發(fā)。諸如：無機水性的陶瓷涂料將會逐漸取代過往的有機涂料等；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)濟的發(fā)展，防腐要求的提高，對防腐涂料的性能有著更高的要求，陶瓷防腐涂料一定會有廣闊的應(yīng)用前景。

6結(jié)束語

總之，水性陶瓷涂料是用于金屬裝飾、保護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發(fā)展空間，產(chǎn)品具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。在市場推廣過程中，也遇到一些問題，比如陶瓷涂層硬度太高、拉伸強度欠佳、在光滑表面成膜性差、涂膜容易開裂等。因此，要求基材必須采取噴砂方法進行前處理，對于較小的工件容易做到，對于大工件或是薄板材質(zhì)就無法進行，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)濟效益評價，都是完全可能的，因為這個領(lǐng)域的市場是巨大的，需要行業(yè)開闊思路，敢于探索，不斷前行。

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