新型无机涂料的研究进展

付琬璐，史胜南，王杨松，李娜，葛晶

新型无机涂料的研究进展

付琬璐，史胜南，王杨松，李娜，葛晶

（沈阳顺风新材料有限公司，辽宁 沈阳 110326）

综述了长效储存无机涂料、耐高温无机涂料、耐腐蚀无机涂料的制备及其性能研究进展,探讨了新型无机涂料未来发展前景。

无机涂料；长效存储；耐高温；耐腐蚀

无机涂料主要分为硅酸盐基水性无机涂料、硅溶胶基无机涂料、膦酸盐基无机涂料。硅酸盐基水性无机涂料顾名思义将硅酸盐类物质作为粘结剂，例如硅酸钾、硅酸锂等，加入各种填料、助剂、固化剂配制而成的无机涂料。此无机涂料具有诸多优良性能，以硅酸盐作为粘结剂的无机涂料会随着水分减少，固含量增加，以硅氧键聚合形成多聚硅胶，并最终组成硅氧网络结构，因而具有优良的耐候性，在紫外线的照射下拥有良好的化学稳定性，不易分解，同时还具有优良的耐热性、成膜性和较好的耐污性，但同时耐水性较差[1]，[11]。

硅溶胶基无机涂料的成膜物质是通过纳米级二氧化硅在水溶液中形成的硅溶液，因其具有比表面积大、耐高温、高硬度等优点而应用广泛，其缺点是在脱水聚合的过程中由于内聚力过大会造成涂料龟裂[11]。

膦酸盐类无机涂料是以酸式磷酸盐水溶液作为成膜物，加入各种颜料、填料、助剂经过调制而成的新型水性无机涂料，该无机涂料可以直接使用磷酸与金属氧化物在水溶液中反应而成，也可以用结晶磷酸盐溶于水制备而成，与其他无机涂料不同的是其反应可以不依靠高温烘烤，可在一定条件下发生缩聚反应[1]。

无机涂料符合涂料工业的水性化、无公害化、高性能等发展方向，具有广阔的市场前景，其经济、社会效益引起人们的极大关注[4]。

1 长效储存无机涂料

采用共混法制备无机-有机杂化涂料。它是以硅酸盐作为粘结剂，添加适量的有机聚合物乳液，例如缩水甘油醚丙基三甲氧烷、三羟甲基缩水甘油醚、植酸等。通过硅乳液与有机聚合物乳液发生氢键缔合，进而在杂化涂膜中硅溶液发生凝胶化反应，形成Si-O-Si空间网络结构，并保留部分硅羟基。添加适量的聚合物乳液可使无机相全部穿插入有机相中，相界面消失，并且涂料的储存时间大大提高。在50 ℃条件下，可储存超过30天[1]，[8]。

2 耐高温无机涂料

耐高温无机涂料是在涂料中加入一些耐温性材料，例如低熔点玻璃粉、铝粉、珠光粉等物质。低熔点玻璃的熔点相比来说比较低，在低的加热条件下就可以熔化，进而形成珐琅体，以此达到硅树脂涂料在高温阶段，由单纯的低温段树脂成膜转变成高温短玻璃粉的“二次成膜”，从而形成无机耐高温涂层。铝粉具有鳞片状和球型形状，因其具有片状微观结构可在高温条件下形成合金层，合金层可以大大提高涂层与基体的结合能力，从而提高附着力及其力学性能，并改善涂料的耐温性，使无机涂料具有优异的耐温性和耐候性[9]。

3 耐腐蚀无机涂料

防腐涂料大部分都为有机涂料，但其在生产及应用过程中所含的有毒原材料会散发在周围环境中，对人体和环境造成严重的危害。无机防腐涂料具有优异的附着力、无毒无污染，绿色环保安全以及稳定的热稳定性等性能吸引人们的普遍关注[5]。

在无机涂料中添加氧化石墨烯、醇溶性硅酸烷基酯类、硅酸盐类等物质用于防止金属材料腐蚀，氧化石墨烯经过石墨粉末氧化剥离后在石墨烯单片上引入含氧官能团改善石墨烯在基体中的分散性，同时保留了石墨的层状结构使涂层具有阻隔性，提高涂层阻挡腐蚀离子渗入腐蚀基底的能力[3]，[8]。

醇溶性硅酸烷基酯类无机耐腐蚀涂料在实际应用中一般与锌粉联用，二者相互协效，一方面锌比铁活泼，锌作为阳极易失去电子，从而保护铁表面；另一方面锌与醇溶性硅酸烷基酯类在基体表面发生化学反应形成薄膜后发挥防蚀功能，同时硅醇发生交联反应，进一步增强涂膜性能[5]，[10]。

4 无机涂料前景与展望

“四E”方针（ Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology）为人类发展所共同遵循的基本原则。近年来随着人们环保意识的提高，绿色安全无污染的新型材料受到人们的大量关注。无机涂料安全环保适应绿色发展大潮，得到广泛关注，甚至一些国家提出涂料无机化观点，足以证明无机涂料的发展潜力和发展优势[2]，[5]。

无机涂料虽有诸多优点，但同时存在问题，例如装饰效果不足、附着力不强、以及某些无机涂料制作成本过高等问题。未来存在以下解决办法：（1）开发新型无机涂料，提高性能以便扩大应用范围。（2）降低成本。目前存在的问题之一是成本较高问题，可采用天然生物基物质作原料，其来源广泛，加工过程简单，价格低廉[6-7]。

[1] 陈春平，宋云龙.硅酸钾-硅溶胶基水性无机重防腐涂料的制备[J].广州化工，2015，43(19):21-23.

[2] 焦方方，陈效华，卢磊，等.无机涂料的研究进展[J].新材料产业，2010(6):50-53.

[3] 史述宾，戴雷，周楠，等.氧化石墨烯对磷酸盐无机涂料防腐性能的影响[J].涂料工业，2016，46(9):1-6+20.

[4] 桑媛. 环保型无机外墙涂料的制备及性能研究[D].苏州：苏州科技学院，2014.

[5] 符霞光.无机涂料的防蚀与应用[J].深冷技术，1985(3):38.

[6] 苏威.无机涂料及其发展[J].无机盐工业，1985(8):1-5.

[7] 周锡荣，唐绍裘，周武艺.新型无机涂料的制备及其应用[J].山东陶瓷，2004(1):17-20.

[8] 王静惠，伍纯.无机涂料硅酸锂防锈剂[J].电子工艺技术，1981 (2):42+13.

[9] 魏岩斌. 耐高温有机硅标记涂料的制备与研究[D]. 大连：大连交通大学，2013.

[10] 徐三强. 常温自固化无机磷酸盐防腐蚀涂层的制备及性能研究[D].海口：海南大学，2015.

[11] 蒋乐. 硅酸锂基有机无机复合涂层的制备与性能研究[D].杭州：浙江大学，2015.

Research Progress of New Inorganic Coatings

,,,,

（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

沈阳市科技计划项目（项目编号：Y18-1-020）（计划文号：沈科发2017001）。

2019-08-31

付琬璐（1991-），女，工程师，辽宁省沈阳市人，主要从事高性能聚合物基纳米复合材料、高效环保阻燃剂、功能涂料等方面的研究工作

TQ630

A

1004-0935（2020）01-0060-02