隨著科學技術的迅速發展，工業水平的不斷提高，對金屬材料的使用性能要求越來越高。如在火箭、導彈、航天飛機、原子能設備、噴氣機、兵器工業等領域使用的金屬材料，均要求使用耐高溫、輕質、無污染、滿足特殊用途的材料進行保護。由于上述領域的特殊性，通常是在800℃以上溫度及強腐蝕介質條件下使用，普通的有機耐高溫材料難以滿足要求。無機涂層在高溫下可發生陶瓷化轉變，耐高溫防腐蝕性能優越。

    近年來，隨著高溫材料的應用范疇不斷擴大，無機高溫防護涂料得到迅速發展，這對高溫涂層的研究提出了更高的要求。其研究的方向主要包括以下幾點：針對不同的高溫基體材料的需求，改善涂層與基體間的結合力，進一步提高涂層的抗高溫氧化性；充分利用新型材料優異的性能，研制具有特色的高溫涂層。
 

無機涂料
 

    根據目前無機高溫防護涂料的發展狀況，按耐熱聚合物性質的不同將無機高溫防護涂料分為無機硅酸鹽類、磷酸鹽類以及陶瓷涂料等幾類。

    硅酸乙酯類

    硅酸乙酯涂料是無機耐熱涂料中發展最為迅速、產量最大的品種，具有可常溫固化、干燥迅速、施工方便、毒性小等特點。以正硅酸乙酯水解液作為主要原料的涂料具有耐高溫、防腐性能優異，硬度高、附著力好、不粘等優點，贏得了廣泛的重視，在耐高溫、透明、高硬度耐磨涂料等領域得到了廣泛的應用。并形成了不粘鍋涂料、無機富鋅涂料、耐火涂料、高硬度電泳等涂料產品。在配方中添加耐高溫顏填料和玻璃料，可以生產耐200～600℃甚至更高溫度的涂料，其中以耐400℃高溫的富鋅底漆產量最大。據研究，該涂料對鋼鐵的陰極保護能力大大優于環氧富鋅底漆，廣泛用于重防腐和耐高溫涂料的配套底漆。

    盡管硅酸乙酯高溫防護涂料具有以上諸多的優點，但也存在著涂膜脆、易龜裂，與金屬基體的附著力較差等無機涂料的通病，而且在儲存的過程中容易凝膠，限制了涂料的應用。導致上述缺點的原因是正硅酸乙酯在水解過程中形成的納米級二氧化硅膠粒具有較高的表面能，屬于熱力學不穩定體系，因此易發生團聚，導致涂料凝膠，在一定程度上制約了該涂料的發展。基于二氧化硅膠粒表面含有大量活性的硅羥基（Si-OH），易與有機樹脂或單體發生水解縮合反應，選擇具有特殊官能團的有機硅單體，對二氧化硅表面進行化學改性，可提高水解液的儲存穩定性，改善涂層的柔韌性和耐熱性。

    改進方法如下：通過在硅酸乙酯水解物中加入10％～30％醇溶性聚乙烯縮丁醛或乙基纖維素，能顯著提高涂料的成膜性和柔韌性；用硅酸乙酯水解物與多元酸進行酯交換生成聚醚硅酸酯，能顯著提高涂膜對底材的附著力；硅酸乙酯水解物和烷氧基硅單體等共水解縮合，能提高涂膜柔韌性和保持較高的耐熱性；以醇溶性酚醛樹脂進行改性，改性后的基體可用于耐高溫、耐燒蝕涂料。

    硅酸鹽類

    硅酸鹽耐高溫涂料是指以水溶性硅酸鹽為基料的耐熱涂料，也可以稱為水玻璃耐熱涂料。它是已硅酸鉀和硅酸鈉為基料的一類涂料。硅酸鹽溶液中的晶核群隨著水分的揮發，逐漸長大，最終形成網狀結構，因此，具有很好的成膜性和良好的熱穩定性。硅酸鹽涂料不僅耐高溫優異、同時還具有防紫外線、耐堿抗酸、不燃、不起泡、不剝落、自潔等優良性能，是一種生態環保高溫材料，廣泛應用于高溫防護涂料領域。國內已有200～700℃的涂料品種，也有耐1000℃高溫涂料的報道。美、英、俄羅斯等國家在硅酸鹽材料領域研究的較為深入，先后開發出了耐1500℃及以上溫度的涂料品種。

    盡管硅酸鹽涂料具有很好的耐高溫性，但柔韌性、附著力、耐水性不是很好，并且需要在150℃溫度烘烤才能完全固化，限制了應用范圍。隨著研究的深入，現已發展到采用以下方法，達到提高涂料綜合性能的目的。如：在體系中引入粉末有機硅樹脂、聚酯樹脂及氟硅化合物、縮合磷酸鹽固化劑等綜合技術，極大地提高了水性硅酸鹽耐高溫涂料的綜合性能；在水性硅酸鹽涂料中引入具有耐熱性優異稀土化合物，與硅酸鹽生成復雜絡合物，進一步提高涂料的耐高溫；通過在水性硅酸鹽溶液中引入硅溶膠，提高基料的模數，即二氧化硅含量，改善涂料耐水性和耐熱性。

    硅溶膠類

    硅溶膠類硅溶膠耐高溫涂料是指以膠體二氧化硅的水分散液為成膜物質，混以特種顏填料及功能助劑分散而成的一種無機功能涂料。成膜物質硅溶膠是一種粒徑為1～100nm的多聚硅酸的高度分散物。在成膜時，隨著水分的蒸發硅酸聚合體進一步縮合成-Si-O-Si-鏈的無機涂層，具有優異的干燥性、耐水性和耐介質性。在硅溶膠中加入硅酸鹽、玻璃料、陶瓷等功能填料，可得到耐200～800℃甚至1000℃的高溫涂層。

    如利澳公司開發的耐300～400℃白色硅溶膠耐高溫涂料；常州涂料化工研究院開發的耐800～1000℃的水性標號漆，涂層均具有良好的耐介質和高溫不黃變等性能。

    今后的發展方向是在保持和提高涂料耐高溫性的同時，提高涂層的成膜性、附著力等性能。例如，加入硅烷類偶聯劑或可提高涂層的附著力；加入聚合物乳液可提高成膜性；加入AI2O3溶膠可提高涂層的耐高溫性和附著力；在體系中加入酚醛樹脂、空心陶瓷等材料可制備耐高溫、隔熱抗燒蝕涂層等。由于硅溶膠涂料施工時底材無需特殊處理，就能獲得很好的附著力，符合低耗、高效的發展趨勢。

    磷酸鹽類磷酸鹽涂料是由酸式磷酸鹽、偏磷酸鹽為基料或直接由酸與金屬氧化物、鹵化物、氫氧化物等的反應產物為基料配以緩蝕劑，反應性、功能性顏填料以及金屬粉末而制得。涂覆于金屬表面時，會產生物理和化學變化并與金屬表面原子相互擴散形成過渡層，使得磷酸鹽涂層具有很好的附著力。其涂層固化收縮率小，耐水性、硬度高、耐磨擦等性能優異，并可長期承受800℃及以上的高溫以及苛刻的腐蝕環境中工作。可在火箭、導彈、航天飛機、原子能設備、噴氣機、兵器工業等領域的金屬高溫腐蝕保護上顯出示特有的優點。

    如 B.Formanek 等研究出由粘結劑、陶瓷骨料及金屬顆粒組成的耐高溫涂層。這種帶狀結構的多組分復合涂層采用磷酸鋁作為粘結劑，經高溫處理可起到密封作用，涂層具有良好的耐腐蝕性、耐磨性及抗熱沖擊性，能在1900℃以上的高溫使用。我國已研制出的磷酸鹽無機鋁涂料，其基料為磷酸鋁鎂溶液，同時加入反應性顏料。該涂料已用作飛機發動機耐熱防腐涂料，化工高溫設備耐熱防腐涂料及耐熱除銹的導電涂料。

    盡管磷酸鹽涂料有上述諸多優點，但也存在下述缺點。如：涂料的固化溫度高（實際干燥溫度550℃），使用受到限制；磷酸鹽涂料的酸性強，多用鉻酸鹽作緩釋劑來延緩涂料對金屬的腐蝕，難以滿足環境保護的要求。

    為了拓寬涂料的使用范圍，同時滿足環保的要求，常州涂料化工研究院采用濃縮磷酸提高樹脂聚合度的技術，改善了磷酸鹽涂層的整體性能；應用無鉻緩蝕劑，有效的緩解了磷酸鹽基料對金屬材質的侵蝕；采用經900℃高溫處理過CuO作體系的固化劑，降低了涂料的固化溫度，提高了涂層的粘接強度；添加多種無機功能顏填料，平衡了涂層的應力，提高了的涂層的韌性和強度，改善了涂層的抗熱震性能；金屬粉末的加入，提高了涂層與基材的熱匹配性，滿足了涂料寬溫度范圍使用的耐高溫及防腐性能要求；無鉻系緩釋技術的應用，解決了以往該類涂料的污染問題，提升了磷酸鹽基高溫防腐涂料的產品品質，拓寬了應用范圍。

責任編輯：李玲珊

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