纳米微粒在高温涂料中的应用简述及技术前展

有机涂层的“微孔”以及涂层与基体金属的结合力是腐蚀介质源源不断地参与腐蚀电化学反应的重要因素。但一般的有机涂层无论其致密性多好，都不可能形成绝对致密的涂层，由于常规涂层存在上述可避免的“结构缺陷”，不可能对金属达到“绝对”的保护，也就是说，如果把金属的腐蚀过程看作是冶金过程的逆过程，只是延缓这种过程的进行速度。如果应用纳米粉体材料的参与这一防护过程，由于纳米材料特异的性质，特别是纳米材料微料的体积效应和表面效应，则可使这种腐蚀过程得到常规涂层无论其性能怎样优异也难以达到的作用。

上世纪90年代，全世界掀起纳米材料研究的热潮。纳米材料的发展，也大大促进了高温涂料行业的发展。将纳米材料应用于高温涂料中，可望改善和提高传统高温涂料的防腐和其他性能，从而制备新的功能型高温涂料。国内高温涂料行业中纳米科技也亦渐次引入，如北京志盛威华高温涂料公司，是较早也较全面投入纳米高温涂料研究的工业民企。志盛威华将纳米技术用于高温涂料，由于纳米粒子较小的尺寸、大的比表面产生的量子效应，赋予纳米复合材料许多特殊的性质。复合高温涂料的附着力、耐冲击性、柔韧性、耐老化、耐腐蚀等性能都得到提高，同时还出现自清洁、抗菌性、吸波等特殊功能。志盛威华高温涂料研究专家将应用于耐腐蚀领域的无机纳米粒子SiO2、TiO2、ZnO以及碳纳米管（CNT）等经过高度分散活化的纳米氧化物及纳米石墨鳞片加入高温涂料之中，纳米SiO2有效改善涂层的耐候性、耐化学品性、热稳定性；纳米TiO2提高抗老化能力和防腐蚀能力；纳米ZnO则具有高熔点、极好的抗腐蚀性能、良好的机电耦合、紫外线屏蔽能力及杀菌除臭性。而碳纳米管因为其极强的纳米增强性被广泛用于复合材料，可以赋予复合材料低重超高强度、适中的排电性能。由此而研发的ZS-711无机防腐高温涂料、ZS-811耐高温防腐高温涂料、ZS-821导电防腐高温涂料、ZS-耐磨防腐高温涂料、ZS-1041烟气防腐高温涂料、ZS-1021封闭高温涂料/石墨耐高温抗氧化高温涂料等均是高效能无机水性纳米高温涂料，对金属表面腐蚀有着极强的防护作用，以其超卓的性能可使金属在化工大气和海洋湿热环境条件下可使用10年或15年以上，而在酸、碱、盐和溶剂介质里并在一定湿度条件下，能使用5年以上。

纳米材料作为一种新的功能材料，可以有效提高涂层的防腐性能和其他各项性能。纳米微粒在高温涂料中的分散问题一直是研究的重点和难点，目前大多研究只注重从改性后高温涂料的耐腐蚀性能反应反映纳米材料的优越性（应用研究），但对纳米材料改性高温涂料的机理及纳米材料的在高温涂料基体中所起的作用研究的较少（机理研究），致使纳米材料和纳米技术应用，存在着两个方面的倾向，志盛威华高温涂料专家解释说一方面由于存在技术难点尚未完成的解决，虽然报道较多，但商品化动作尚少，与此同时，由于某些猎奇和不正常的“趋势”心态作祟，导致纳米技术过烂过热，影响了纳米技术的正常的开发应用和声誉，使这一技术有“鱼目混珠”之势。但随着纳米材料和应用技术的进一步成熟，以及相关技术的协作和支撑，纳米高温涂料一定会再度引起业界的重视。