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水性陶瓷涂料的发展现状及未来

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2016年01月19日 11:02:14
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  1.什么是水性陶瓷涂料

  水性陶瓷涂料是以纳米二氧化硅或硅烷为主要原料,加入水性树酯和固化剂,以及色料、增稠剂等制备而成,以水或醇类为溶剂的涂料。一般为双组分或多组分。

  2.水性陶瓷涂料的优势

  陶瓷涂膜一般为以SI-O键为主的膜层材料,这种材料既维持了原有陶瓷材料的各种优势,又在柔韧度和附着力方面有了更多改善。水性陶瓷涂料不使用环氧等有机化学原料,原料中没有苯、甲醛、乙醛、乙醚、苯酚、辛氟酸等有毒化学物质,也没有砷、汞、铬、铅等重金属,是一种真正环保无毒的新型涂料。由于其独特的成膜机理,加之氧化铝、氧化锆等硬质材料的加入,使得表面硬度超过以往任何有机涂料,最高可以达到9H以上的铅笔硬度。另外,以无机成分为主的干膜可以耐受较高温度,有的可以达到短时1200度以上。

  此外,水性陶瓷涂料在耐紫外线、耐酸性、抗菌、抗静电等方面也有独特的优势。

  3.水性陶瓷涂料的发展历史

  陶瓷涂料技术源自欧美和日韩,其理论基础为20世纪60年代的溶胶-凝胶技术。20世纪70年代美国应用硅溶胶-有机硅烷复合物进行涂料合成的研究,所得到的透明膜层材料硬度高耐磨,主要用于当时大量出现的有机光学材料的表面保护,自此这一技术逐渐在全世界推广和开发。韩国于20世纪末出现可应用于铝合金及镀锌板的陶瓷涂层,结合纳米维度的荷叶效应,膜层可以拥有更安全的不粘效果,加之其高硬耐温的特性,逐渐取代因环境问题备受诟病的特氟龙广泛应用于不粘锅市场。而陶瓷涂料技术本身也得到更多的发展,其应用包括光导纤维、耐磨材料、保温材料、超细粉体等等。

  国内陶瓷材料技术源远流长,与金属结合的搪瓷材料更是应用到国计民生的各个方面。这种搪瓷技术也算一种广义的陶瓷涂层,虽然这种膜层耐腐蚀、耐高温、硬度高,但也有包括耐冲击差、基材选择性少、涂层厚重及高能耗等缺陷。

  我国真正的溶胶-凝胶陶瓷涂层技术研究开始于20世纪90年代,而产业化应用则出现在21世纪初。当时生产陶瓷涂料的企业多集中在长江三角洲和珠江三角洲,主要是用于不粘锅。陶瓷涂料的不粘锅多为铝或铝合金基材,而铝又是建筑行业常用的材料,加之陶瓷涂料耐温耐候、安全环保,该技术开始逐渐推广向铝幕墙,建筑型材甚至内外墙和地面。尽管陶瓷涂料技术当时还有很多缺陷,陶瓷涂料还是切实应用到了地铁、隧道等各个建筑项目并取得了良好的效果。

  4.当前水性陶瓷涂料的发展瓶颈

  1)保质期短,运送条件严苛,保质期一般只有2—3个月,并且环境温度严苛,一般要求在15—25度之间。寒冷的冬天和炎热的夏天运输和仓储保管的条件要求难以在实际中得到保障。造成涂料性能极不稳定。

  2)双组份或三组份,使用前需要长时间(一般4小时以上最长至16小时)熟化,并且要凭经验根据环境温度调节熟化时间,一般工人难以准确控制。

  3)金属板基材需要喷砂,否则附着力无法达到要求。工艺繁琐,效率低下,还会带来粉尘污染,容易变形的薄板及曲面异形产品难以操作。

  4)脆性大,极易开裂,无法用于受环境影响易于伸缩的基材,如:木材、硅酸钙等人造板,建筑墙体和地面。

  5)无法与有机材料接合,如在有机涂料的涂层上无法加涂,或无法涂覆在塑料板等有机基材上。

  6)耐冲击性和折弯性差,无法用于预辊涂板。

  7)有的厂家为了解决附着力问题,加入环氧或聚酯类树酯,使得涂料本身在防火、无毒、耐老化等方面不再具有优势,已经不能算作真正的水性陶瓷涂料。

  5.未来发展方向

  陶瓷涂料主要应用市场从最初的厨具应用现已逐渐推向建筑、工业、家居等生产生活各个领域,其环保和其他各种功能也正引起市场越来越多的关注。在这其中,建筑领域由于其需求与陶瓷涂料性能的高度契合无疑将成为继厨具后第二个主要应用市场。另一方面,陶瓷涂料的耐极温及其他突出特性也将其推向一些锻造、航空、电磁等特殊领域。

  在陶瓷涂料技术的推广过程中,主要以下列各方面为主要发展方向:

  1)保管运输更加方便

  2)前处理更加简单

  3)使用和质量控制更加简便

  4)成膜烘干温度进一步降低、时间更短

  5)可以预辊涂,实现可弯折

  6)常温可以固化,现场可以修补

  7)降低成本,提高经济性

  6.最新德国产品简介

  近年来,德国卡莱罗娜(国际)集团施耐德教授的团队经过多年的潜心研发,在日韩水性涂料技术的基础上,开发出一种可以有韧性的复合陶瓷涂料,即保留了陶瓷涂料的高硬度(6H以上)、防火、无毒等优点,又使其具有一定韧性,解决了耐冲击性差不能弯折的难题。更为难能可贵的是,前处理不再需要喷砂,只需要脱酯即可。还有,涂料使用时只需混合搅拌5—60分钟,不再需要专门的设备熟化数小时,涂料的运输保管温度可以宽泛到不用考虑季节的变化,在零下10度至零上50度均不受影响,保质期12个月以上。

  同时,成膜温度条件有显著改进,铝板涂装线温度在120度以下,无机硅酸钙板涂装线为80度,木板涂料线40度,甚至应用到建筑内外墙和地面,实现了常温固化。

  这些重大的改进,使得水性陶瓷涂料产品的概念被颠覆,其使用条件与传统有机涂料已经没有太大区别,甚至在前处理、烘干温度等方面更加环保、节能、高效。

  由于其独特的技术优势,已经被欧盟国家充分认可,并且取得德国LFGB(TUV)认证,美国FDA认证。目前正在申报新的欧盟标准,一但申报成功并开始执行,恐怕又会成为发达国家阻挡中国制造的又一环保利器。在过去的数年间,这一产品已经先后在欧洲和亚洲沿海城市有体育场馆、地铁、建筑内外墙等项目等到应用,并且到目前状态良好,经受住了时间的考验。

  据悉,这家国际集团公司已经在准备进入中国市场,其执行总裁MULLER  先生认为,中国政府对环境保护的重视和决心让他对中国市场充满信心,他相信好的产品在中国一定大有市场。  

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