随着科学技术的迅速发展，工业水平的不断提高，对金属材料的使用性能要求越来越高。如在火箭、导弹、航天飞机、原子能设备、喷气机、兵器工业等领域使用的金属材料，均要求使用耐高温、轻质、无污染、满足特殊用途的材料进行保护。由于上述领域的特殊性，通常是在800℃以上温度及强腐蚀介质条件下使用，普通的有机耐高温材料难以满足要求。无机涂层在高温下可发生陶瓷化转变，耐高温防腐蚀性能优越。

    近年来，随着高温材料的应用范畴不断扩大，无机高温防护涂料得到迅速发展，这对高温涂层的研究提出了更高的要求。其研究的方向主要包括以下几点：针对不同的高温基体材料的需求，改善涂层与基体间的结合力，进一步提高涂层的抗高温氧化性；充分利用新型材料优异的性能，研制具有特色的高温涂层。
 

无机涂料
 

    根据目前无机高温防护涂料的发展状况，按耐热聚合物性质的不同将无机高温防护涂料分为无机硅酸盐类、磷酸盐类以及陶瓷涂料等几类。

    硅酸乙酯类

    硅酸乙酯涂料是无机耐热涂料中发展最为迅速、产量最大的品种，具有可常温固化、干燥迅速、施工方便、毒性小等特点。以正硅酸乙酯水解液作为主要原料的涂料具有耐高温、防腐性能优异，硬度高、附着力好、不粘等优点，赢得了广泛的重视，在耐高温、透明、高硬度耐磨涂料等领域得到了广泛的应用。并形成了不粘锅涂料、无机富锌涂料、耐火涂料、高硬度电泳等涂料产品。在配方中添加耐高温颜填料和玻璃料，可以生产耐200～600℃甚至更高温度的涂料，其中以耐400℃高温的富锌底漆产量最大。据研究，该涂料对钢铁的阴极保护能力大大优于环氧富锌底漆，广泛用于重防腐和耐高温涂料的配套底漆。

    尽管硅酸乙酯高温防护涂料具有以上诸多的优点，但也存在着涂膜脆、易龟裂，与金属基体的附着力较差等无机涂料的通病，而且在储存的过程中容易凝胶，限制了涂料的应用。导致上述缺点的原因是正硅酸乙酯在水解过程中形成的纳米级二氧化硅胶粒具有较高的表面能，属于热力学不稳定体系，因此易发生团聚，导致涂料凝胶，在一定程度上制约了该涂料的发展。基于二氧化硅胶粒表面含有大量活性的硅羟基（Si-OH），易与有机树脂或单体发生水解缩合反应，选择具有特殊官能团的有机硅单体，对二氧化硅表面进行化学改性，可提高水解液的储存稳定性，改善涂层的柔韧性和耐热性。

    改进方法如下：通过在硅酸乙酯水解物中加入10％～30％醇溶性聚乙烯缩丁醛或乙基纤维素，能显著提高涂料的成膜性和柔韧性；用硅酸乙酯水解物与多元酸进行酯交换生成聚醚硅酸酯，能显著提高涂膜对底材的附着力；硅酸乙酯水解物和烷氧基硅单体等共水解缩合，能提高涂膜柔韧性和保持较高的耐热性；以醇溶性酚醛树脂进行改性，改性后的基体可用于耐高温、耐烧蚀涂料。

    硅酸盐类

    硅酸盐耐高温涂料是指以水溶性硅酸盐为基料的耐热涂料，也可以称为水玻璃耐热涂料。它是已硅酸钾和硅酸钠为基料的一类涂料。硅酸盐溶液中的晶核群随着水分的挥发，逐渐长大，最终形成网状结构，因此，具有很好的成膜性和良好的热稳定性。硅酸盐涂料不仅耐高温优异、同时还具有防紫外线、耐碱抗酸、不燃、不起泡、不剥落、自洁等优良性能，是一种生态环保高温材料，广泛应用于高温防护涂料领域。国内已有200～700℃的涂料品种，也有耐1000℃高温涂料的报道。美、英、俄罗斯等国家在硅酸盐材料领域研究的较为深入，先后开发出了耐1500℃及以上温度的涂料品种。

    尽管硅酸盐涂料具有很好的耐高温性，但柔韧性、附着力、耐水性不是很好，并且需要在150℃温度烘烤才能完全固化，限制了应用范围。随着研究的深入，现已发展到采用以下方法，达到提高涂料综合性能的目的。如：在体系中引入粉末有机硅树脂、聚酯树脂及氟硅化合物、缩合磷酸盐固化剂等综合技术，极大地提高了水性硅酸盐耐高温涂料的综合性能；在水性硅酸盐涂料中引入具有耐热性优异稀土化合物，与硅酸盐生成复杂络合物，进一步提高涂料的耐高温；通过在水性硅酸盐溶液中引入硅溶胶，提高基料的模数，即二氧化硅含量，改善涂料耐水性和耐热性。

    硅溶胶类

    硅溶胶类硅溶胶耐高温涂料是指以胶体二氧化硅的水分散液为成膜物质，混以特种颜填料及功能助剂分散而成的一种无机功能涂料。成膜物质硅溶胶是一种粒径为1～100nm的多聚硅酸的高度分散物。在成膜时，随着水分的蒸发硅酸聚合体进一步缩合成-Si-O-Si-链的无机涂层，具有优异的干燥性、耐水性和耐介质性。在硅溶胶中加入硅酸盐、玻璃料、陶瓷等功能填料，可得到耐200～800℃甚至1000℃的高温涂层。

    如利澳公司开发的耐300～400℃白色硅溶胶耐高温涂料；常州涂料化工研究院开发的耐800～1000℃的水性标号漆，涂层均具有良好的耐介质和高温不黄变等性能。

    今后的发展方向是在保持和提高涂料耐高温性的同时，提高涂层的成膜性、附着力等性能。例如，加入硅烷类偶联剂或可提高涂层的附着力；加入聚合物乳液可提高成膜性；加入AI2O3溶胶可提高涂层的耐高温性和附着力；在体系中加入酚醛树脂、空心陶瓷等材料可制备耐高温、隔热抗烧蚀涂层等。由于硅溶胶涂料施工时底材无需特殊处理，就能获得很好的附着力，符合低耗、高效的发展趋势。

    磷酸盐类磷酸盐涂料是由酸式磷酸盐、偏磷酸盐为基料或直接由酸与金属氧化物、卤化物、氢氧化物等的反应产物为基料配以缓蚀剂，反应性、功能性颜填料以及金属粉末而制得。涂覆于金属表面时，会产生物理和化学变化并与金属表面原子相互扩散形成过渡层，使得磷酸盐涂层具有很好的附着力。其涂层固化收缩率小，耐水性、硬度高、耐磨擦等性能优异，并可长期承受800℃及以上的高温以及苛刻的腐蚀环境中工作。可在火箭、导弹、航天飞机、原子能设备、喷气机、兵器工业等领域的金属高温腐蚀保护上显出示特有的优点。

    如 B.Formanek 等研究出由粘结剂、陶瓷骨料及金属颗粒组成的耐高温涂层。这种带状结构的多组分复合涂层采用磷酸铝作为粘结剂，经高温处理可起到密封作用，涂层具有良好的耐腐蚀性、耐磨性及抗热冲击性，能在1900℃以上的高温使用。我国已研制出的磷酸盐无机铝涂料，其基料为磷酸铝镁溶液，同时加入反应性颜料。该涂料已用作飞机发动机耐热防腐涂料，化工高温设备耐热防腐涂料及耐热除锈的导电涂料。

    尽管磷酸盐涂料有上述诸多优点，但也存在下述缺点。如：涂料的固化温度高（实际干燥温度550℃），使用受到限制；磷酸盐涂料的酸性强，多用铬酸盐作缓释剂来延缓涂料对金属的腐蚀，难以满足环境保护的要求。

    为了拓宽涂料的使用范围，同时满足环保的要求，常州涂料化工研究院采用浓缩磷酸提高树脂聚合度的技术，改善了磷酸盐涂层的整体性能；应用无铬缓蚀剂，有效的缓解了磷酸盐基料对金属材质的侵蚀；采用经900℃高温处理过CuO作体系的固化剂，降低了涂料的固化温度，提高了涂层的粘接强度；添加多种无机功能颜填料，平衡了涂层的应力，提高了的涂层的韧性和强度，改善了涂层的抗热震性能；金属粉末的加入，提高了涂层与基材的热匹配性，满足了涂料宽温度范围使用的耐高温及防腐性能要求；无铬系缓释技术的应用，解决了以往该类涂料的污染问题，提升了磷酸盐基高温防腐涂料的产品品质，拓宽了应用范围。

责任编辑：李玲珊

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