相較于有機(jī)防腐涂料，無(wú)機(jī)防腐涂料在環(huán)保性、耐熱性、耐久性、熱穩(wěn)定性等方面往往更顯優(yōu)勢(shì)。其中，以硅酸鹽為成膜基體的無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料，因硅氧四面體結(jié)構(gòu)賦予的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性以及硅、氧元素廉價(jià)易得的特點(diǎn)，具備了低污染、耐熱、耐腐蝕、不易褪色、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為防腐涂料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料，是以硅酸鹽為主要成膜物質(zhì)，以水為分散介質(zhì)，再添加顏料、填料、助劑等原料制備而成的。

無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料的主要成膜物質(zhì)是水溶性的堿金屬硅酸鹽，俗稱水玻璃。硅酸鹽分子式的通式為M?O·mSiO?·nH?O，M通常為鈉、鉀、鋰、銨，m為模數(shù)（即SiO?/M?O之比）。成膜物質(zhì)的種類決定著涂料及涂膜的整體性能。一般來(lái)說(shuō)，硅酸鋰具有優(yōu)異的耐高溫性和耐水性，是目前制備硅酸鹽防腐涂料領(lǐng)域最好的成膜物質(zhì)，但因價(jià)格偏高而在實(shí)際應(yīng)用中受到了限制。硅酸銨耐水性較好，但成膜性能和耐高溫性能較差，且價(jià)格偏高，因此一般不用硅酸銨。硅酸鈉價(jià)格低廉、粘結(jié)性好、成膜性好，但因耐水性差而在有防水需求的領(lǐng)域上其應(yīng)用受限；硅酸鉀價(jià)格適中，綜合性能優(yōu)異，較為常用，用途范圍最廣。

填料，又稱體質(zhì)顏料，在無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料中的占比通常較大。填料的添加可以增加涂層的厚度和體積，同時(shí)，一些功能性填料則可以增強(qiáng)涂層的某種性能，例如腐蝕防護(hù)性能、耐高溫性能、耐久性能等。傳統(tǒng)的填料按礦物組成可分為堿土金屬鹽類、硅酸鹽類、輕金屬鹽類，不同類型填料的特點(diǎn)及其在涂料中的作用見(jiàn)下表。

在無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料中，常用的防銹填料為鋅粉。其腐蝕防護(hù)機(jī)理主要包括犧牲陽(yáng)極保護(hù)與物理屏障保護(hù)。由于鋅粉具有較強(qiáng)的金屬活潑性和較低的電位，當(dāng)鋅粉與鋼材或其他金屬基材接觸時(shí)，鋅粉會(huì)優(yōu)先被腐蝕，從而起到犧牲陽(yáng)極的作用，為鋼材提供保護(hù)；同時(shí)，被腐蝕后的鋅粉會(huì)生成鋅氧化物、鋅碳酸鹽等腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物在基材表面形成保護(hù)膜，進(jìn)一步阻礙腐蝕介質(zhì)與基材的接觸，從而增強(qiáng)了防護(hù)效果。

顏料是一種有色的細(xì)粉末，一般不溶于水或其他分散介質(zhì)，在涂料中彩色顏料的添加量通常很少。顏料的主要功能是為涂層賦予色彩，并提升其遮蓋基材本色的能力。在選擇顏料時(shí)，應(yīng)綜合考慮多種性能，包括顏色、遮蓋力、著色力、吸油量、耐酸堿性、耐光性、耐熱性、耐水性、分散性、毒性等因素。

對(duì)于無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料，由于其基料為強(qiáng)堿性，選用的顏料應(yīng)具備較好的耐堿性能。適合的顏料包括立德粉、鈦白粉、群青、鎘黃、橘鉻黃、鎘紅等；而鉻綠、鐵藍(lán)、鉻黃等部分有機(jī)顏料的耐堿性較差，則不適用于無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐蝕涂料中。對(duì)于應(yīng)用于酸性腐蝕環(huán)境的涂層，其使用的顏料應(yīng)具備優(yōu)良的耐酸性，如炭黑、鈦白、氧化鉻綠、鐵藍(lán)及部分有機(jī)顏料。在應(yīng)用于高溫腐蝕環(huán)境時(shí)，所使用的顏料應(yīng)具備優(yōu)良的耐熱性，通常無(wú)機(jī)顏料在耐熱性能方面優(yōu)于有機(jī)顏料。例如，一些無(wú)機(jī)顏料如氧化鉻和部分氧化鐵系的顏料的耐熱性可達(dá)300~600℃。針對(duì)潮濕腐蝕環(huán)境，應(yīng)避免選用耐水性較差的顏料，例如，偶氮顏料在遇水時(shí)會(huì)導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)花斑、條紋。此外，還應(yīng)注意顏料的毒性、在色漿中的分散性等，如應(yīng)避免使用某些含鉛、鉬的黃色和橙紅色重金屬顏料。一些難以均勻分散的顏料也不宜使用，例如氧化鐵黑（Fe?O?）具有強(qiáng)磁性，在色漿中易于聚集，從而影響涂層的遮蓋力與穩(wěn)定性。

除成膜物質(zhì)、填料、顏料、分散介質(zhì)（溶劑或水）外，涂料的制備過(guò)程中還需要添加某些功能性添加劑以改善涂料的性能，即助劑。盡管助劑在涂料中的占比極小，但卻是涂料組成中不可缺少的一部分。根據(jù)功能，助劑可以分為潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、增稠劑、成膜助劑、流平劑等。

無(wú)機(jī)涂料助劑與有機(jī)涂料助劑大多數(shù)是相似的，甚至有些助劑是兩者通用的。然而，在選擇助劑的時(shí)候，需要考慮其與涂料的相容性，避免產(chǎn)生負(fù)面效果。例如，礦物油類消泡劑與水性無(wú)機(jī)涂料的相容性較差，可能會(huì)導(dǎo)致消泡效果差和縮孔等涂層缺陷。此外，一些不耐堿的助劑，如丙烯酸類增稠劑，對(duì)pH值比較敏感，當(dāng)pH>10時(shí)會(huì)失去增稠作用，因此不適用于強(qiáng)堿性的無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料中。通常，適用于水性無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料的潤(rùn)濕劑和分散劑主要包括陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑；而分散劑還包括無(wú)機(jī)鹽和高分子聚合物兩類。消泡劑方面，常用有機(jī)硅類消泡劑，增稠劑則常用纖維素類增稠劑和無(wú)機(jī)非金屬類增稠劑等。

關(guān)于無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料的改性研究，主要集中在耐水性能改進(jìn)、機(jī)械性能改進(jìn)、防腐蝕性能改進(jìn)和耐高溫性能改進(jìn)。

無(wú)機(jī)硅酸鹽涂層中存在大量游離的堿金屬離子和氫氧根離子（OH?），在遇水時(shí)易溶于水而導(dǎo)致涂層被破壞，造成涂層耐水性較差，并影響涂層在潮濕環(huán)境中的防護(hù)效果。因此提高無(wú)機(jī)硅酸鹽涂層的耐水性有利于提高涂層的腐蝕防護(hù)性能。許多研究已經(jīng)證實(shí)，通過(guò)調(diào)整基料的pH值、添加有機(jī)改性劑、引入疏水性基團(tuán)等策略都可以有效增強(qiáng)硅酸鹽涂層的耐水性。

無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐高溫性、耐磨性等。然而，由于其干燥成膜是化學(xué)交聯(lián)固化的過(guò)程，收縮應(yīng)力較大，容易導(dǎo)致涂層的柔韌性不足，從而使其開(kāi)裂和脫落。為了改善涂層的機(jī)械性能，可以從基料及顏料、填料兩方面入手，例如通過(guò)添加少量的有機(jī)乳液進(jìn)行改性，或引入納米材料進(jìn)行改性。

無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料中常用的防銹填料為鋅粉，該類涂料稱為無(wú)機(jī)富鋅涂料。無(wú)機(jī)硅酸鹽涂層對(duì)金屬基材的腐蝕保護(hù)主要通過(guò)兩種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)：電化學(xué)保護(hù)作用和物理屏蔽作用。然而，為保證良好的電化學(xué)保護(hù)效果，鋅粉的用量通常超過(guò)80%，這使得基料的比例較低，導(dǎo)致涂層附著力不足，易出現(xiàn)開(kāi)裂和孔隙。因此，改進(jìn)硅酸鹽涂料的防腐蝕性能可以從基料與填料兩方面入手。例如，添加環(huán)氧樹(shù)脂、硅丙乳液、丁苯乙烯乳膠等對(duì)硅酸鹽基料進(jìn)行改性，添加金屬導(dǎo)電材料、碳基導(dǎo)電材料等作為填料替代部分鋅粉。

在實(shí)際應(yīng)用中，許多防腐蝕涂料需要同時(shí)具備一定的耐高溫性能，特別是在高溫管道、高溫爐、發(fā)動(dòng)機(jī)和熱交換器等工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。這些涂料不僅要提供有效的防腐蝕保護(hù)，還需防止金屬在高溫環(huán)境中發(fā)生熱氧化腐蝕。除了涂料基料，顏料和填料是影響其耐高溫性能的主要因素。大量研究表明，使用具有良好耐高溫性和熱穩(wěn)定性的填料能夠顯著提升涂料的耐高溫性能，常用的耐高溫填料一般為具有高熔點(diǎn)或高軟化點(diǎn)的材料，如鋁氧化物、鎂氧化物、鈦氧化物、鋯氧化物、含鉻鎳基金屬合金、玻璃粉等。

無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料在原料選擇、改性提升等方面取得了較大的研發(fā)進(jìn)展，但仍存在一些亟待解決的問(wèn)題。

①無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料的成膜需要經(jīng)歷硅酸鹽水解-縮聚-脫水的過(guò)程，其固化和成膜時(shí)間往往比較長(zhǎng)。因此，有必要研究新型固化劑，探究固化劑與硅酸鹽間的反應(yīng)和固化機(jī)理，以推動(dòng)無(wú)機(jī)硅酸鹽涂料的快速固化成膜。

②無(wú)機(jī)硅酸鹽涂層在耐水性和柔韌性方面存在不足，可開(kāi)發(fā)新型疏水改性劑或有機(jī)乳液改性劑，以改善硅酸鹽涂層的缺陷。

③目前無(wú)機(jī)硅酸鹽防腐涂料多以鋅粉作為防銹填料，但大劑量使用鋅粉容易引發(fā)諸多問(wèn)題。因此，可以嘗試添加緩蝕劑為防銹填料，探索緩蝕劑對(duì)硅酸鹽富鋅涂層性能的影響，研究緩蝕劑-鋅粉協(xié)同作用的防腐蝕機(jī)理，以提高涂層的防腐蝕性能。