www.szea.net水性氮化硼涂料特点及应用前景
1 陶瓷涂料国内外发展概况
陶瓷涂料涂膜的主要成分与陶瓷釉料很相似，多为金属氧化物或非金属氧化物、氮化物及少量多烷氧基有机硅烷组成的无机-有机复合涂层。涂料为双组分包装，使用前须经配料、混合、熟化，经喷涂施工、高温烘烤，形成高硬度瓷釉般的涂膜。
材料的物理、化学性能与陶瓷相像，故称之为“陶瓷涂料”。陶瓷涂料起源于20世纪60年代的溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术，奠定了陶瓷涂料的理论基础。1971年，H.Dislich用溶胶-凝胶法以金属醇盐为前驱体开拓性地获得陶瓷氧化物材料，引起材料工业的一大飞跃。现在，此方法已在世界各地广泛发展，先后用此法合成出了多种功能陶瓷氧化物涂层、超细粉体材料、玻璃材料、光导纤维、玻璃旋涂材料、浸涂材料等，金属醇盐得到了广泛的应用。
1.1 国外发展状况
早期发现美国、日本、韩国有一些氮化硼涂料方面的研究、报道，但在其国内市场未见到相关产品。例如：美国TRITON SYSTEMS公司开发出用于玻璃的透明耐磨纳米陶瓷涂料[1]；美国FREECOM公司开发的CERAM-KOTE54陶瓷涂料；韩国专利：S.(Kim.Johng Ha等)—2000.2.15—9831088，可用于铝合金、镀锌板的“金属表面用无机涂料的制备、工艺和用途”[2]，韩国KFCC陶瓷涂料可用于建筑铝合金金属幕墙及地铁车辆内装涂层，具有很好的抗划、耐高温、防火功能。
1.2 国内发展动态
自20世纪90年代以来，我国从事涂料研发的一些单位，开始注重采用溶胶-凝胶技术研发无机-有机复合涂料、纳米超导粉体材料、高温耐蚀涂料等。水性陶瓷涂料亦属于无机-有机复合涂料中的一种。例如：以珠海旭光化工有限公司开发的“铝幕墙陶瓷涂料”、苏州纳迪微电子有限公司开发的“ND-HCS耐高温透明纳米陶瓷涂料”、上海金力泰化工有限公司开发的“KNT-陶瓷涂料”、北京红狮漆业有限公司开发的“水性纳米陶瓷涂料”等为代表性的陶瓷涂料产品。
 
2 氮化硼涂料化学反应基本原理
2.1 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)化学反应机理
Sol-Gel化学反应通常包括烷氧基金属(或元素)化合物[M(OR)x，M=Si(硅)、Ti(钛)、Zr(锆)、Al(铝)、Mo(钼)、V(钒)、Ce(铈)等]的水解物及水解物羟基之间的低聚缩合物，是制备Sol-Gel溶胶中常用的几大类前驱体，其化学反应表达式如式(1)、式(2)。水解反应[3]：
M(OR)x＋H2O→M(OR)x-1(OH)＋ROH (1)
多烷氧基化合物 水 带羟基的水解物 醇缩合反应：
2M(OR)x-1(OH)→(OR)x-1MOM(OR)x-1＋ H2O (2)
部分水解产物  水性纳米缩合产物   水
2.2 反应过程
溶胶阶段(水解、熟化)：各组分以小分子形式分散，所以获得的杂化材料通常是纳米复合材料，具有其他传统复合材料所不具备的性质；有机组分多烷氧基硅烷通过水解、缩聚以共价键和配位键接于无机网络中，而不是简单的物理混合。
2.3 交联固化成膜机理
烘烤固化阶段(达到完全凝胶)：组分中发生硅醇羟基间的交联、硅醇与烷氧基之间的交联、硅醇与基材表面羟基之间的交联、硅醇与颜填料表面羟基的交联，以及分子间的配位键结合，最终形成陶瓷般的坚硬涂层(如图1中第三类)。

3 陶瓷涂料的主要性能特点
陶瓷涂料属于用水稀释的水性涂料，环保、低毒。其性能表现突出，具有高硬度：达4H～6H；高耐磨：抗划痕性良好；高耐温：不燃，耐温400 ℃(经火焰直接喷射试验，涂层完整保留，附着力良好，见图2)；高耐候性：QUV老化试验4 000 h；高耐腐蚀：能耐受酸、碱、盐、溶剂介质腐蚀。

陶瓷涂料的涂层性能与PVDF高温氟碳涂料都执行GB/T 23443—2009《建筑装饰用铝单板》国标，盐雾、湿热、老化都为4 000 h。而陶瓷涂料的硬度、耐高温性大大优于高温氟碳涂料。陶瓷涂层按GB/T23443—2009《建筑装饰用铝单板》国家标准中性能要求检测的实测数据见图3[4]。陶瓷涂料的产品标准，中国涂料工业协会已立项正在组织参编单位制定中。