納米陶瓷涂料介紹及其應用現狀

侯桂芹 高水靜

（河北聯合大學 輕工學院，河北 唐山 063000）

納米技術可使許多傳統產品“舊貌換新顏”，傳統材料的生產中利用納米改性技術，可改進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合涂料，它具有顯著的隔熱效果和優異的耐腐蝕能力。其中納米材料的加入，使漆膜的附著力、致密度、強度等性能均大幅度提高。

1 納米陶瓷涂料簡介

1.1 種類

（1）第一類：建筑用涂料

墻體輕體保溫材料ZW—200，內墻涂料ZW—300，外墻涂料ZW—400

（2）第二類：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：高溫、防腐、絕熱“三合一”涂料

ZW—100，ZW—100A

1.2 特性

納米陶瓷涂料為經納米技術處理的陶瓷微球及多種改性陶瓷粉末材料組成。

應用微觀“分子橋”技術，涂層具有卓越附著力和超強的耐磨性；

具有超強的防腐性能，涂層與金屬材料作用后產生永久的“有機金屬”，防腐能力優于鋅3-10倍；

具有優異的耐溫性，通過特制催化劑使陶瓷膜在共縮聚反應過程中使低分子環開裂，高分子重排引起鏈的增長，提高其成膜后的耐溫和高溫抗氧化能力；

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

耐水防潮、抗菌防霉、無毒無污染；

抗凍融、抗高溫、抗紫外線、不燃燒、長久的裝飾性。

2 納米陶瓷涂料應用

由于具備以上所述的各種性能，納米陶瓷涂料被廣泛應用于：內外墻建筑板材，防火材料板，電烤盤，電加熱器，電熨斗，微波爐，煎炒鍋，電飯鍋等家用產品及汽車輪轂，摩托車配件，電子電路板，發動機配件等工業用產品。具體應用在：

2.1 不粘鍋用納米陶瓷涂料

不粘鍋用陶瓷涂料是一種環保，質優的新型水性無機涂料。主要成分為進口納米無機化合物，其通過低溫固化成膜后完全是無機分子結構，產品全水溶性，環保，無毒（不含全氟辛酸，在高低溫下不會存在有毒汽體），涂膜具有高硬度，高耐磨，高耐溫，耐各種酸堿和化學品。疏水不粘性等諸多優異性能在眾多領域可替代有機硅或氟碳涂料，適用于：各類金屬廚具系列產品的涂裝，尤被廣范應用于：不粘鍋（炒鍋，烤盤，電飯鍋，燒烤爐等...）系列產品中配置耐高溫涂料，性能明顯優于耐高溫高擋有機硅涂料和氟碳涂料。

產品基本性能：

（2）耐高溫：500度不黃變或不開裂

（3）耐磨性：拉發100000次以上

（4）硬度：8-9H（冷熱硬度不變.德國鉛筆）

（5）耐沖擊：30cm/300g不裂

（6）耐鹽水：10%nacl水溶液煮沸24小時，無掉色/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

國科立德納米技術研究院研制的以水為介質的高效保溫納米陶瓷粉末涂料和重防腐納米陶瓷涂料，已通過國家建筑材料測試中心的測試并推廣應用，在國內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備和強酸、強堿生產設備的防腐難題。

這兩種涂料是孫啟明等人歷時8年研制出來的。納米陶瓷粉末涂料在高溫環境下具有優異的隔熱保溫效果，不脫落、不燃燒，耐水、防潮，無毒、對環境沒有污染。測驗證明，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散；涂料涂在煉鋼廠等高溫爐內，能使爐外表溫度控制在50攝氏度以內，適用于冶金、化工工業電廠的熱力鍋爐及焦化煤氣等熱力設備和熱力管網等高溫設備的防腐、爐外降溫。

而用于腐蝕條件惡劣環境中的重防腐納米陶瓷涂料，則能有效防護航標燈座、船舶、石油化工設施和各類貯罐、橋梁、橋墩、鐵路涵洞、鉆井設備、海上油田等設施以及強酸、強堿等生產設備的外表面，在較長時間內防止強酸堿、鹽霧、凍融、霉菌等的浸漬。

于我個人，2016年春天至今，一直是病痛的。更準確地說，這種病痛是從2011年開始的。完全不怪別人，是自己在治療胃病時，無意識地吃錯了藥，導致了抑郁癥及伴生的胃炎、竇性心律不齊等等。那段時間，頭暈、心悸、情境障礙、四肢發軟、意識模糊和混沌，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，這是很常見的病，還有的說，這是不死的癌癥……無論哪一種說法，都無關緊要，萎縮性胃炎會癌變，這才是真的。

這兩種涂料的主要原料是納米級的金屬氧化物陶瓷用的原材料。它的技術原理是防輻射傳熱和固體傳熱。目前這兩項技術已經申請6項發明專利。

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、設備及管網、冶金工業的高爐、化工工業的高溫反應釜等一切有高溫需要保溫的設備罐體和管道。如NC10-1保溫后的溫度達到國家標準50度以內，而厚度只有傳統保溫材料的三分之一，從而達到節能、經濟、環保（溫室效應），并且改善了高溫作業工人的工作環境。

NC10-1等產品水做溶劑或無溶劑，無毒無味、VOC為零，為完全環保型產品，受到國內外用戶的極大觀注和廣泛的應用。已獲得ISO9001質量管理體系認證和ISO14001環境管理體系認證。

2.3 納米陶瓷涂料用于耐磨件

這類納米涂料是以納米無機類陶瓷材料(＜100nm)為主原料，經專有的特殊合成技術使其具有優異的成膜性。以噴涂、浸潤或涂布的方式，讓納米無機類陶瓷材料滲入基材，形成納米類陶瓷態的表面保護層，展現出超佳的功能性。它具有以下特征：

（1）高密著密封及防蝕性能：由于納米無機類陶瓷材料化性穩定、微細且具高度的流動性、流平性及滲透性，幾乎可運用于各種材料表面及填補表面之針孔及肓孔以達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：因納米的表面效應及其界面特性使被加工物表面具備納米蓮葉效應，使水、油及其他液體產生高張力懸浮在表面納米凸點上并迅速排離表面，降低液態物質駐留在表面的機會及時間，達到極佳的防水疏水疏油性能。同時可將表面存留的灰塵帶離，展現抗污自潔性。

（3）高硬度及高耐磨性：該納米無機類陶瓷保護涂層是由高穩定態的納米無機氧化物類陶瓷材料組成，該類納米材料本身硬度很高（顯微硬度約HV400-600左右）。成膜后，相對密度很高，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整而H（一般市售及工業用途涂層硬度約為2H），又因其高密著的特性使其耐磨性表現突出。

（4）耐高溫性：納米無機氧化物類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，可因應需求調整配方使其耐溫達800℃左右。

（5）抗靜電性：由于納米無機氧化物類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）抗紫外線性：該類納米無機類陶瓷材料是一種紫外線吸收材料，固具有很好的抗紫外線性。

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

應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，其耐用年數呈縮短趨勢，而強調景觀意識的高層大樓層出不窮，人們迫切要求市場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世，必將受到建筑行業的青昧，并向其他行業滲透、擴展、前景看好。