纳米陶瓷涂料介绍及其应用现状

侯桂芹 高水静

（河北联合大学 轻工学院，河北 唐山 063000）

纳米技术可使许多传统产品“旧貌换新颜”，传统材料的生产中利用纳米改性技术，可改进或获得一系列的功能。纳米陶瓷涂料就是由改性的陶瓷材料和纳米材料组成的一种多功能复合涂料，它具有显著的隔热效果和优异的耐腐蚀能力。其中纳米材料的加入，使漆膜的附着力、致密度、强度等性能均大幅度提高。

1 纳米陶瓷涂料简介

1.1 种类

（1）第一类：建筑用涂料

墙体轻体保温材料ZW—200，内墙涂料ZW—300，外墙涂料ZW—400

（2）第二类：防腐、耐磨用涂料

防腐涂料ZW—500，ZW—600，耐磨涂料ZW—10，ZW—50

（3）第三类：高温、防腐、绝热“三合一”涂料

ZW—100，ZW—100A

1.2 特性

纳米陶瓷涂料为经纳米技术处理的陶瓷微球及多种改性陶瓷粉末材料组成。

应用微观“分子桥”技术，涂层具有卓越附着力和超强的耐磨性；

具有超强的防腐性能，涂层与金属材料作用后产生永久的“有机金属”，防腐能力优于锌3-10倍；

具有优异的耐温性，通过特制催化剂使陶瓷膜在共缩聚反应过程中使低分子环开裂，高分子重排引起链的增长，提高其成膜后的耐温和高温抗氧化能力；

粉末化、水性溶剂，有机挥发物(VOC)等于零，常温下自凝固，干燥时间比乳胶漆快1倍以上；

耐水防潮、抗菌防霉、无毒无污染；

抗冻融、抗高温、抗紫外线、不燃烧、长久的装饰性。

2 纳米陶瓷涂料应用

由于具备以上所述的各种性能，纳米陶瓷涂料被广泛应用于：内外墙建筑板材，防火材料板，电烤盘，电加热器，电熨斗，微波炉，煎炒锅，电饭锅等家用产品及汽车轮毂，摩托车配件，电子电路板，发动机配件等工业用产品。具体应用在：

2.1 不粘锅用纳米陶瓷涂料

不粘锅用陶瓷涂料是一种环保，质优的新型水性无机涂料。主要成分为进口纳米无机化合物，其通过低温固化成膜后完全是无机分子结构，产品全水溶性，环保，无毒（不含全氟辛酸，在高低温下不会存在有毒汽体），涂膜具有高硬度，高耐磨，高耐温，耐各种酸碱和化学品。疏水不粘性等诸多优异性能在众多领域可替代有机硅或氟碳涂料，适用于：各类金属厨具系列产品的涂装，尤被广范应用于：不粘锅（炒锅，烤盘，电饭锅，烧烤炉等...）系列产品中配置耐高温涂料，性能明显优于耐高温高挡有机硅涂料和氟碳涂料。

产品基本性能：

（2）耐高温：500度不黄变或不开裂

（3）耐磨性：拉发100000次以上

（4）硬度：8-9H（冷热硬度不变.德国铅笔）

（5）耐冲击：30cm/300g不裂

（6）耐盐水：10%nacl水溶液煮沸24小时，无掉色/脱落

2.2 高效保温纳米陶瓷粉末涂料和重防腐纳米陶瓷涂料

国科立德纳米技术研究院研制的以水为介质的高效保温纳米陶瓷粉末涂料和重防腐纳米陶瓷涂料，已通过国家建筑材料测试中心的测试并推广应用，在国内首次有效解决了热力输送管道及各种高温炉的防腐保温、高炉操作人员防热以及海上设备和强酸、强碱生产设备的防腐难题。

这两种涂料是孙启明等人历时8年研制出来的。纳米陶瓷粉末涂料在高温环境下具有优异的隔热保温效果，不脱落、不燃烧，耐水、防潮，无毒、对环境没有污染。测验证明，将几厘米厚的纳米陶瓷粉末涂料涂在热力管道外，就能有效防止热力向外扩散；涂料涂在炼钢厂等高温炉内，能使炉外表温度控制在50摄氏度以内，适用于冶金、化工工业电厂的热力锅炉及焦化煤气等热力设备和热力管网等高温设备的防腐、炉外降温。

而用于腐蚀条件恶劣环境中的重防腐纳米陶瓷涂料，则能有效防护航标灯座、船舶、石油化工设施和各类贮罐、桥梁、桥墩、铁路涵洞、钻井设备、海上油田等设施以及强酸、强碱等生产设备的外表面，在较长时间内防止强酸碱、盐雾、冻融、霉菌等的浸渍。

于我个人，2016年春天至今，一直是病痛的。更准确地说，这种病痛是从2011年开始的。完全不怪别人，是自己在治疗胃病时，无意识地吃错了药，导致了抑郁症及伴生的胃炎、窦性心律不齐等等。那段时间，头晕、心悸、情境障碍、四肢发软、意识模糊和混沌，等等，使得我九死一生。至2017年夏天，这种症状稍微缓解。但到秋天，又罹患轻度萎缩性胃炎。有人说，这是很常见的病，还有的说，这是不死的癌症……无论哪一种说法，都无关紧要，萎缩性胃炎会癌变，这才是真的。

这两种涂料的主要原料是纳米级的金属氧化物陶瓷用的原材料。它的技术原理是防辐射传热和固体传热。目前这两项技术已经申请6项发明专利。

NC系列纳米陶瓷涂料主要以NC10-1耐高温保温涂料（850℃ 以下长期使用），NC10耐高温保温重防腐涂料 （600℃ 以下使用），NC60重防腐涂料为主体。

NC系列纳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、国防军工、冶金矿山、桥梁隧道、水利电力、市政基建等工程；高温绝热保温和高温防腐涂料，主要用于热力、蒸汽、电力、设备及管网、冶金工业的高炉、化工工业的高温反应釜等一切有高温需要保温的设备罐体和管道。如NC10-1保温后的温度达到国家标准50度以内，而厚度只有传统保温材料的三分之一，从而达到节能、经济、环保（温室效应），并且改善了高温作业工人的工作环境。

NC10-1等产品水做溶剂或无溶剂，无毒无味、VOC为零，为完全环保型产品，受到国内外用户的极大观注和广泛的应用。已获得ISO9001质量管理体系认证和ISO14001环境管理体系认证。

2.3 纳米陶瓷涂料用于耐磨件

这类纳米涂料是以纳米无机类陶瓷材料(＜100nm)为主原料，经专有的特殊合成技术使其具有优异的成膜性。以喷涂、浸润或涂布的方式，让纳米无机类陶瓷材料渗入基材，形成纳米类陶瓷态的表面保护层，展现出超佳的功能性。它具有以下特征：

（1）高密着密封及防蚀性能：由于纳米无机类陶瓷材料化性稳定、微细且具高度的流动性、流平性及渗透性，几乎可运用于各种材料表面及填补表面之针孔及肓孔以达到高密着密封性及防蚀功能，耐候性特佳。

（2）极佳的防水疏水疏油性及抗污自洁性：因纳米的表面效应及其界面特性使被加工物表面具备纳米莲叶效应，使水、油及其他液体产生高张力悬浮在表面纳米凸点上并迅速排离表面，降低液态物质驻留在表面的机会及时间，达到极佳的防水疏水疏油性能。同时可将表面存留的灰尘带离，展现抗污自洁性。

（3）高硬度及高耐磨性：该纳米无机类陶瓷保护涂层是由高稳定态的纳米无机氧化物类陶瓷材料组成，该类纳米材料本身硬度很高（显微硬度约HV400-600左右）。成膜后，相对密度很高，整体表面硬度约在6H以上 (Pencil hardness 6H以上)甚至可因加工基材的状况及涂层调整而H（一般市售及工业用途涂层硬度约为2H），又因其高密着的特性使其耐磨性表现突出。

（4）耐高温性：纳米无机氧化物类陶瓷材料其破坏温度约在800-980℃，成膜后的耐温约为400-600℃之间，可因应需求调整配方使其耐温达800℃左右。

（5）抗静电性：由于纳米无机氧化物类陶瓷材料是一种高介电材料，所以具有良好的抗静电性能。

（6）抗紫外线性：该类纳米无机类陶瓷材料是一种紫外线吸收材料，固具有很好的抗紫外线性。

（7）良好的功能扩大性能：由于材质稳定不易质变，故可以因需求填加其他功能需求的纳米材料以扩大功能。（如抗电磁波、抗菌、防霉等等）

应用于金属或金属镀层表面，此纳米薄层可防止表面氧化、绝缘、抗静电、防水、防尘、高硬度、耐磨且有不沾自洁效果。

3 展望

目前，建筑物用涂料由于受酸雨因素的影响，其耐用年数呈缩短趋势，而强调景观意识的高层大楼层出不穷，人们迫切要求市场提供不易被污染的壁面用的新颖涂料。因此新颖陶瓷涂料的问世，必将受到建筑行业的青昧，并向其他行业渗透、扩展、前景看好。