无机涂料的新动向

　　徐炽，上海合成树脂研究所，上海，2321引言无机涂料是以无机化合物为主要成份，在被涂物体面，经过室温或低温固化后，即可形成类似陶瓷玻璃耐火材料水泥等那样的薄膜。这种无机涂料的构成组份，同有机涂料样由涂膜中作为涂膜成份的粘接剂和填料是用无机化合物包括无机聚合物来担当。作为无机涂膜的粘合剂常用包括碱性金属盐酸性金属盐胶体状金属氧化物金属醇盐与金属酰化物等无机化合物。

　　作为填料常用含金属氧化物碳化物氮化物硼化物以及氢氧化物等等无机化合物。

　　无机涂料所形成的无机膜与般无机材料具有相同的阻燃耐热耐候耐蚀绝缘绝热，高硬度等特性。根据使用不同填料使涂膜面具有热放射蓄光导电抗高温氧化吸收紫外线防静电抗菌除臭防止结露亲水憎水防锈等各种不同的特殊功能，满足于宇航电子信息等行业料那么大约占1左右，但是它的高附加值及它具有特殊功能十分引人注目。

　　从无机涂膜的元素构成来看，它的主链上构成的元素的结合常是共有结合离子结合，这就使它的结合能要比有机涂膜中，0元素结合的结合能要大得多，如00为354，0为443kJmol，BNS445kJmoI，BOS532kJ1等。这决定了无机涂膜的耐热耐光的抗老化性能较好的原因。同时由于无机涂膜的元素构成是离子结合，直接影响到构成元素的负电性，如Si34SiN26，BN22，PO39等，使无机涂膜有较好的耐热性及刚性。但是与有机涂膜相比，它的柔软性可挠性耐冲击性耐碱性要差得多。般来讲，无机涂膜在有机溶剂或在水中是不溶的。

　　2无机涂料的现状无机涂料成膜的粘接剂的组成原料，常从天然矿物中经用酸碱溶解后，精制而得金属离子，再经用碳还原为金属元素作为始发物质来进行制备。在实用上，常用氧化物系列如硅酸盐硅石氧化硅矾土钛白粉氧化锆等非氧化物系列如碳化硅氮化硅氮化磷等有机无机复合物如金属醇盐有机金属化合物等。从资源经济方面考虑，常选用硅元素化合物作为制备无机涂料的粘接剂的始发原料。从天然硅石出发可制备出各种无机化合物或无机聚合物的原料，例如将硅元素制成有机氯化物，如氯化烷基硅烷氯化烷基硅烷，氯化硅烷再经加水分解缩聚成硅聚合物或硅化合物，如硅酮树脂烷基烷氧基硅烷，院基硅酸盐，胶体氯化硅等产品。

　　无机聚合物的合成方法，般有利用金属离子的酸碱反应，羰基化反应等来制备成无机聚合物，也有利用金属醇盐或有机金属化合物的加水分解缩聚而成聚合物等方法。特别后者，采用溶胶凝胶法是近年来十分引人注目的合成方法。因为用此方法是可以在分子水平上，可控制和调整其微观分子组成结构，使组成均的种精密聚合的新方法。用溶胶凝胶法来制备有机无机杂化的HYBRIDE树脂，将在涂料中应用成为今后发展的方向。

　　从调节缩聚的反应速度来看，是与金属元素，有机基的负电性电子供与性立体效应等因素有关的。对反应速度有支配作用的，以金属元素来讲力丁；3心51.从有机基来看，同碳元素聚体2聚体3聚体。从有机烃的顺序排列为烷氧基酰化基螯合基。在缩聚反应中，根据1值不同域，加水分解，缩聚反应的倾向如在酸性域只=14加水分解缩聚，中性域，4，9加水分解缩聚，在碱性域，只=9，14加水分解缩聚。采用原位聚合3扣法来制备聚合物，它的稳定性*好。

　　当然，在无机涂料的研制中，除了考虑涂膜的性能或功能外，也象有机涂料的研制样，也应考虑涂膜的固化问，即选用何种固化剂，涂料的涂装性，贮存的稳定性，涂膜成形性膜厚，固化温度和时间。

　　无机涂料通常按照涂膜粘接剂的种类来进行分类的，下面介绍下无机涂料的主要种类。

　　2.1碱性金属盐1技，来，式中为他，尺，0私私等，为摩尔数比。根据M种类和n值大小来组成时，它们的物性不同的。粘接性NaKLiNR4的，2.2酸性金属盐酸性金属盐常以止磷酸盐为代，此外还有磷酸，4及聚磷酸盐，氮化金属盐，硝酸金属盐等。磷酸盐的代式用Mn+2Pn03n+式中M为A，Mg，Ca，Zn等。根据M的不同，它们的耐水性密接性硬度等也相应不同。耐水性用固化剂为MgO.

　　2.3胶体金属氧化物3丁，等。胶体金属氧化物须添加，只3等离子化稳定剂。其中以，型为代物用作偶联剂螯合剂时还要加人某些固化剂。

　　2.4金属醇盐1为，丁，23心1上等金属元素，只为烷基或其它有机基，尺为烷基。当1为3，硅酮树脂是由烷氧基硅烷或氯化烧基硅烷的加水分解产物并经脱水缩合而成的。根据选用烷基不同如直链或芳香族基及由于交联结构能制成多种树脂。它的特征是有柔软性，耐药品性，绝缘性较好，耐热的温度范围为250500.

　　有机烷氧基硅烷尺尺3由于加水分解后牛成有机凝胶，在干燥过程中缩聚成聚硅氧烷大分子化。在200300经30，60，加热生成尺，3膜。作为涂料时，由于烷基不同，如选用为甲基时，涂膜面有较高硬度铅笔硬度在8，阳，耐热温度为500600，耐候性好经过1000h试验未发生变化，耐药品性及耐酸性较好，但耐碱性差，柔软性也差。但在另外情况下，如烷基选用为苯基时，则涂膜耐碱性和柔软性得到改善，但硬度和耐候性则变得差了。

　　烷氧基硅烷或其它金属醇盐，其般式为MORn来。这是种无机成膜的代，由于经加水分解缩聚后生成的巨大分子的涂膜。特别自从采用溶胶凝胶来制膜的方法以来，这方面的研究开发活动十分活跃。

　　用于涂料中的金属醇盐是以烷氧基硅烷为代在金属醇盐中选用不同金属1或只可以控制加水分解的反应速度，也可从干燥时间和缩聚用2种或3种金属醇盐来制成复合的粘接剂。如在烷氧基硅氧烷S1OR4中添加烷氧基锆或烷氧基钛来调制复合的涂料用粘接剂。

　　2.5金属酰化物般用MRCOO4来代金属酰化物，在有机金属化合物中，它可用*低的热分解温度生成金属氧化物的薄膜。以醋酸硅300004，4为例，先将醋酸硅在基板上涂布后，在230 300经10，3，1加热后，即可生成3，2薄膜。

　　2.6有机况机杂化物有机无机杂化物作为涂料用粘接剂时，它具有无机粘接剂的优点并弥补有机粘接剂的缺点。近年来由于溶胶凝胶方法的显著进展和纳米技术的实用化开发，用于涂料方面报导也很多，已作为涂料今后发展的重要动向之。

　　例如在水性的碱性金属盐酸性金属盐或胶体金属氧化物等的无机粘接剂中，加人有机水溶性或乳液树脂制成杂化粘接剂。这样克服了无机粘接剂的缺点，使粘接性，耐水性，耐弯曲性，密度等有所改善。如硅酸铵与丙烯酸乳液树脂制成共有结合的杂化涂膜。

　　此外，用醇性的金属醇盐和有机的醇性或水性乳液树脂也可配制成杂化涂料的粘接剂。用来改性涂膜的性能，或可以常温固化或改进加热条件。因限于篇幅，不在此展开介绍。

　　3无机涂料的动向23从环境保护的立场来看，对涂料产业发展动向应向水性化无溶剂化无公害化节约能源和资源的方向发展。因此，大力发展无机涂料已受到人们的关注。

　　采用以硅元素为主要成份的无机涂料的研究开发工作，备受关注。由于它在地球地壳层含量较高，来源比较广阔，价格也比较便宜。而硅的无机涂膜的物理机械电气性能却无比优异，潜在的应用研究开发的价值较大。

　　近年来，采用溶胶凝胶工艺来制备有机无机杂化材料取得较大进展，在涂料领域内的应用也已取得巨大成就。如梯形硅氧烷聚合物制成涂料能耐500，800的高温。又如含有烷氧基甲硅烷的丙烯酸涂料是常温下以耐候性耐酸性雨耐污染为特征的涂料。又如用硅酮树脂制备料，既防止了船底面上浮游生物的沉积，同时又减轻了锡对海洋环境的污染。

　　因此，有人说21世纪是硅化学的发展时代，邛以期待在涂料领域内作为高性能功能的硅树脂的应用展开和技术开发方面将会有较大的突破。

　　1市好男。涂装技术日，1998，10，增刊，135141 2代泽良明。机能材料日，2002135142001年9月收稿脂研究所退休，主要从事高分子材料的信息研究。

(完)