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坊間傳奇 | 環保納米無機防護技術創新開拓者——北京永特隆納米科技發展有限公司

2017-06-28 16:00:33 作者：龐雪潔來源：《腐蝕防護之友》分享至：

納米技術是 20 世紀 80 年末誕生并正在迅速崛起的一項新技術。它的出現標志著人類改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，標志著人類科學技術進入了一個新的時代——納米科技時代。其中，環保納米無機系列防護技術是國家知識創新工程，獨特的科學理念，完全不同的成份結構，是全面解決產能過剩，實現綠色制造、清潔生產的關鍵材料，將帶動幾乎所有領域發生技術革命。帶著對納米無機的種種疑問，記者采訪到北京永特隆納米科技發展有限公司的董事長崔悅，在與崔董的深度交談中，記者了解到北京永特隆納米科技發展有限公司納米無機涂料發展歷程與涂層技術研究進展，深深體會到技術創新對于提升企業競爭力的重要作用。

發展納米無機化學造福人類社會

北京永特隆納米科技發展有限公司自成立以來，創始人與清華材料專家合作一直專注于納米無機涂料與涂層技術的應用研究，根據國防建設的需要從上世紀九十年代末起一直與海洋裝備研究院，總裝備部緊密合作，成功研究出一系列適用于國防建設領域的納米復合功能涂料，包括多頻譜隱身涂料，陽光控制節能隔熱涂料，太空環境中的防護涂料，電磁波屏蔽涂料，防核輻射涂料等。榮獲中國人民解放軍科技進步二等獎、一等獎，獲得多項國家發明專利。同時以上述軍工技術為基礎，又陸續開發了用于各個領域、不同功能的系列納米無機涂料，該系列涂料為水基自固化金屬長效防腐涂料，是一種新型聚合物和經過分散活化的金屬，金屬氧化物納米材料，稀土超微粉體組成，能與鋼結構表面鐵分子快速反應，生成具有物理、化學雙重保護作用，通過化學鏈與基體牢固結合的無機聚合物，不含有毒物質，對環境無污染，無燃燒爆炸危險，使用壽命長，防護性能均達到國際先進水平，是符合環保要求的高科技換代產品，對工作在海洋、高溫、大氣、土壤和各有機物中的各種鋼結構和混凝土結構最理想的長壽命防腐涂料，廣泛應用各個不同的領域，如海上平臺、船舶、碼頭、石化管線及儲罐、橋梁、冶金、建筑、電廠、電力和通訊鐵塔、集裝箱、航空、航天、軍工……在國內外這種新型無機聚合物防腐涂料已成為保護鋼鐵最重要的首選材料，可以說在大氣、地下、海洋、高溫等重要防腐領域幾乎沒有可競爭的對手，是現代化建設最環保、最節能、最先進的防護材料。

納米無機化學技術的應用領域無限廣闊，納米化學技術具有改變中國外向型經濟和各行業產業創新升級的關鍵，在各個生活層面都具有極大的潛力，整體發展趨勢不可逆轉，為了適應國家環保節能減排、低碳經濟的要求，不管哪個行業，哪個領域都離不開納米化學技術，根據使用環境的特殊要求，還可以進行再開發，他們可以在短期內研發出符合要求的多功能復合涂料。納米無機涂層技術之所以被全世界所關注，主要是納米無機涂層的應用領域極為廣闊，無所不能，是發展低碳經濟最先進的清潔技術，超過美國軍工規范 DOD/P24648標準的產品，處于國際領先水平，對我國各行業的產業創新升級和環保節能至關重要，發展多功能納米無機化學造福人類社會這是科學發展必由之路。

開發水基納米無機環保防腐涂料填補國內技術空白

崔董告訴記者在科學家費盡心血地開創水基納米無機環保防腐涂料的時代中，全世界基礎設施的鋼結構和混凝土結構在自然腐蝕環境，工業腐蝕環境，污染環境及人為腐蝕環境下的耐久性，除特殊材料外都是靠涂層防護來完成的，在國內一般通常最有效的防腐技術是涂層加陰極保護或是單一無機涂層加有機涂層屏蔽保護，這種防腐技術要大量使用有機涂料和鋅，鋁極板，還需要大量的電能，而且防腐壽命一般在 8-10年，大部分有機涂料在生產和使用中不但有毒，而且還存在二次污染，不適合環保要求，根據國際環保組織對有機涂料的 VOC 排放量的要求和對有嚴重污染的涂料限期達標的要求，全世界都在研究低污染和無污染的環保涂料，尤其是水基環保涂料。

崔董表示，他們與清華和表面工程及涂料開發領域的科學家，共同研制發明了我國自己的水基、納米、無機、長效、環保、金屬防腐材料，水基無機自固化環保長效防腐涂料的防腐機理和特性以及技術特點，該涂料的發明填補了國內空白，達到了國際先進水平。該涂料完全不含有機物，以水為溶劑，VOC（揮發性有機物）含量為零，無毒、無味、無污染，自固成膜，是環保節能的高科技換代產品。此項發明專利技術是由新型無機聚合物和經過偶聯劑活化處理的納米、稀土粉微粒材料組成的 YTL99-01納米無機防腐涂料，能與鋼結構表面鐵原子快速反應生成具有物理、化學雙重保護作用，通過化學鍵與基體牢固結合的無機聚合物防腐涂層。對環境無污染，防腐性能達到國際先進水平，是符合環境要求的高科技換代產品。水基納米無機環保防腐涂料具有如下特性和優點：

1、水基納米無機環保防腐涂料的防腐機理及特性

水基納米無機環保防腐涂料翻開了涂料革命新的一頁，它不但具有有機涂料的易成膜性，同時具有無機涂料的高度耐蝕性，此種涂料的基料是一種在結構上全新的材料，它完全由納米無機成分組成，同時具有有機物的鏈式結構，固化后形成三維的高度交聯的無機聚合物。YTL99 － 01 水基無機自固化涂料是反應成膜。在 20℃，RH<85％環境下，膜厚 75μm 時，表干 15min，實干 2h。以硅氧鏈為骨架的線形無機聚合物基料中含有大量活性的 OH（端基和側基），與填料中經過偶聯劑處理，表面活化的超細金屬鋅粉、納米材料粉、稀土材料粉與鋼鐵基體表面的活性鐵原子，及空氣中的水和 CO 2 快速反應，生成三維結構高度交聯的無機聚合物，使涂層迅速固化，并與鋼鐵基體牢固結合在一起。在分子水平上的大量反應是涂料到達鋼鐵表面快速固化并與基體產生化學結合的原因。此種基料與傳統的硅溶膠或稱水性玻璃有著質的不同。此外，水基無機自固化防腐涂料具有非常突出的防腐性能，可以說在大氣和海洋等防腐領域幾乎沒有可競爭的對手，是基于其在鋼鐵表面形成具有物理屏蔽和電化學防護的雙重保護作用的涂層。填料中含有大量的超細鋅粉。鋅最重要的特性是其電化學活性（其標準電極電位為 -0.76V），較鐵（-0.44V）活潑。因此當它同鐵在一起發生電化學腐蝕時，可以起到犧牲陽極的作用而使鋼鐵得到保護。該涂料涂層中的鋅與無機聚合物基料反應形成的涂層，在發生電化學腐蝕時，腐蝕速率比純鋅（如電鍍和熱噴鋅）慢一倍。在鋼鐵表面形成的涂層特別致密。這是由于涂層發生固化反應時，會生成化學性能穩定的、不溶性的生成物填充了涂層空隙，從而增加了涂層的致密性。此外，在涂層發生電化學腐蝕，鋅在不斷自我犧牲的同時，與外部介質反應，而生成穩定的、不溶的含有鋅的鹽，進一步增加了涂層的致密性、在使用過程中涂層的致密性和硬度不斷地提高。因此，對鋼鐵基體起到了屏蔽保護作用。

2、水基納米無機防腐涂料的技術創新點

全球防腐蝕涂料市場競爭激烈，各大企業通過不斷加強研發力度及創新技術，滿足用戶各種嚴格要求，從而推動防腐蝕涂料市場健康發展。而且，相關環保政策的陸續實施也進一步促進這一領域研發工作的積極展開。防腐蝕涂料市場激烈的競爭態勢會愈演愈烈，由此可見，創新對于一個企業來講就是尋找生機和出路的必要條件。從某種意義上來說，一個企業不懂得改革創新，不懂得開拓進取，這個企業就要瀕臨滅亡。創新的根本意義就是勇于突破企業的自身局限，革除不合時宜的舊體制、舊辦法，在現有的條件下，創造更多適應市場需要地新體制、新舉措，走在時代潮流的前面，贏得激烈的市場競爭。北京永特隆納米科技發展有限公司深知創新的重要性，在研發水基納米無機防腐涂料的過程中研發出多項創新技術以應對愈演愈烈的市場競爭。

①水基納米無機環保防腐涂料系列是符合環保要求的高科技換代產品

世界各國對減少涂料污染十分重視，日益完善的環保法規對涂料制造商與科技工作者提出了嚴峻的挑戰，因此，現代涂料發展方向可用一句話概括：開發符合環保要求的高科技換代產品。YTL99 系列水基納米無機涂料完全不含有機物，以水為溶劑，VOC（揮發性有機物）含量為 0，無毒、無味、無污染，因此是涂料領域中的高科技換代產品。

②新型的無機-有機聚合物合成技術

從具有高度耐蝕和耐溫性的無機物結構（SiO 2 ），很容易聯想到 Si-O 鍵。Si-O 鍵鍵能大，達 108Kcal/mol，Si 和O 的電負性差別大，為 1.7，SiO 鍵有50% 的離子性，因此穩定性好，鍵角大。由鍵角大，鍵能高的 Si-O 鍵組成的硅氧鏈非常柔軟，形成螺旋結構，其端基為 OH，側基亦為 OH，可以使硅氧鏈進一步縮合，或與其他物質生成共聚物。以 SiO 2 為基礎已研制成功具有 Si-O 鍵結構的硅氧鏈為骨架的線形無機聚合物。在技術上有創新，包括：選擇合適的無機原料；原料凈化、活化處理；原材料的配比及參加反應的次序；最佳反應條件；最佳工藝流程；反應過程的質量控制以及關鍵工藝裝備，由此形成了專利技術。

③納米材料在 YTL99 系列涂料中的應用技術

只有粒徑在 1-100nm 之間的材料才能稱其為納米材料 , 并且能真正體現出納米的特性。大于 100nm 的材料為納米級的材料。

YTL99-01 涂料中應用了納米材料有效地提高了涂料與基體的結合力，測量結果達到 20Mpa 以上。同時提高了涂層的硬度，使涂層具有更高的抗沖擊，抗磨損，抗擦傷的性能。當納米材料分散到基料中時，會發生很復雜的復合效應，除了納米材料本身的相互作用之外，又增加了其與基料和添加劑之間的相互作用。因此恰當選擇納米材料并使納米材料有效分散到涂料中去，是發揮納米材料作用的前提，也是實際工作中的難點和關鍵。否則即使加入納米材料，也不能發揮應有的作用。采用自有技術實現了納米材料在涂料中的有效使用。

④偶聯劑在 YTL99 系列涂料中的應用技術

在 YTL99 的助劑中使用了偶聯劑，其作用是當偶聯劑水解后，形成 SiOH可與金屬基體或涂料中的固體組分表面發生化學及物理結合，可以增強無機物的界面聯結，進一步提高成膜性及與基體結合力，同時提高涂層的韌性。

⑤稀土元素在 YTL99 系列涂料中的應用技術

稀土元素及他們的化合物由于具有獨特的物理和化學性質，已成為發展現代高科技不可缺少的特殊材料。在YTL99 系列涂料中加入了適量的稀土化合物，明顯提高了產品的抗高溫氧化、抗老化的能力，同時顯著提高了耐腐蝕、耐磨性能。

未來涂料產品實現系列化全方位倡導環保

崔董告訴記者，水基納米無機環保防腐涂料作為一種無污染、防腐性能好的高科技換代產品在未來將實現系列化，按使用環境可區分為海洋型、地下型、大氣型，甚至可以按使用對象不同區分為：船舶型、集裝箱型、橋梁型、管道型、核電站防腐、防輻射型等等。由于它對水泥、混凝土都有良好的保護作用，已經跨入水工建筑物，和作為民用建筑的內外墻隔熱保溫涂料使用。低碳環保，節能減排。YTL99-01 系列納米無機涂層可應用于各個不同行業，不同產品的耐久性防護，是我國今后產業升級的關鍵材料之一，先進國家的經濟發展證明，要想強國富民，必須要全面發展納米無機化學產品的應用，節約資源，低碳環保。

后記：

創新是引領發展的第一動力，創新的根本意義就是勇于突破企業的自身局限，創造更多適應市場需要地新體制、新舉措，走在時代潮流的前面，贏得激烈的競爭市場。北京永特隆納米科技發展有限公司創新開發水基納米無機防腐涂料就是一個最好的范例，我們相信該企業在未來發展的道路上將繼續創造奇跡！

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