无机高温防护涂料的研究进展

陶瓷涂料属于无机功能涂料领域，是一种新型的水性无机高温防护涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并且以水为分散质，涂装后经低温加热固化，形成以Si-Al键为主的致密网状结构。这种分子结构与搪瓷结构相似，具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便。由于成膜机理与搪瓷不同，故克服了搪瓷耐冷热冲击差、耐物理冲击差、易爆裂、颜色少、施工困难、成品率低等问题。耐高温的特性是陶瓷涂料所具备的基本属性之一。在高温之下，陶瓷涂料不易分解、形变、产生有害气体的稳定性能是其他类型涂料无法比拟的。陶瓷涂料的需求可以根据原料来源的不同分为以下两种：

    无机纳米耐高温陶瓷涂料

    采用水分散型纳米级氧化铝、颜料、填料、钛酸钾晶须、甲基三甲氧基硅烷等材料制备而成。得到的涂层致密、硬度高，耐燃、耐高温性能优异，在高温之下不易分解有害物质，可广泛应用于各种领域。可以取代“特氟龙”。也可采用陶瓷微粉、无机粘合剂以及线性膨胀系数调节剂等制备出一种适用于加热炉用的陶瓷涂层。该涂层能够有效改善辐射率和抗热震性，高效节能，并且能延长炉衬炉管的使用寿命。

    无机和有机纳米杂化复合耐高温陶瓷涂料

    以有机物为基体树脂，添加无机化合物。制得漆膜在高温下从有机型转变为无机型，从而使无机和有机物的性能互补，扬长避短，对基体实现保护。例如有机硅树脂为基料，配以耐高温颜料、金属氧化物和硝酸盐类填料以及溶剂混合而成，且通过漆膜在高温条件下由有机型到无机型的转变从而实现对基体的高温保护。该涂层能够900～1200℃的高温，并且工艺简单，具有高温抗裂性和可循环使用等特性。

    陶瓷涂料的原料蕴藏丰富，便于开采，且生产工艺也不复杂，能耗相对较低，且价格低廉。这与完全依赖石油为主要原料的有机涂料相比较，不仅具有很大的资源优势，而且更加符合低碳要求。陶瓷涂料是以水为分散介质，从根本上解决了涂料中溶剂对环境的污染，其环保性能不言而喻。陶瓷涂料没有游离单体之类VOC的危害问题，即使是用于防火和耐热，在火焰或高温的作用下也不会向大气中释放出有害物质。

    陶瓷涂料不仅具有耐高温，抗腐蚀，机械性能好等特点，还具有可调性，可根据需要采用不同的制备方法、添加具有独特性质的填料、助剂制备出具备不同功能的陶瓷涂料。随着绿色环保、低碳、价格低廉、制备工艺简单等理念已广泛地普及，陶瓷涂料将会逐渐取代有机涂料，在低碳排放、高效、多功能性等涂料领域占重要地位。

    地聚物基涂料

    地聚物无机涂料是以一种新型材料地质聚合物(简称地聚物)为成膜物的新型无机高温涂料。是一种早强、快硬的无机材料，其主要成份为硅铝酸盐，它是一种结构非常复杂的混合物，由于制备工艺、原材料的不同其结构也会有所差异。地质聚合物的基体相为非晶质至半晶质，是由铝氧四面体和硅氧四面体自由分布组成的三维网状凝胶体，碱金属离子自由分布于网络结构的空隙之中来平衡电价，其最终产物的结构为铝硅酸盐的三维网络结构。具有高强度、耐高温、耐化学腐蚀性和耐久性。

    地聚物无机涂料原料广泛、成本低廉、制备工艺简单、生产过程中不放出任何有毒气体，不会对环境造成任何污染，不仅可以作为建筑涂料起到装饰、保护、保温隔热的作用，也可以作为高温防腐蚀涂料广泛应用在钢铁表面的防护，因而具有非常广阔的应用前景。有关地聚物基无机涂料的研究及应用，国外已有少量报道，但国内外对其研究应用相对较少，至今还没有相关产业化的报道。无机涂料的功能化发展是时代潮流，制备多功能、高性能、绿色环保的涂料是涂料未来发展的必然方向。