坊间传奇 | 环保纳米无机防护技术创新开拓者——北京永特隆纳米科技发展有限公司

2017-06-28 16:00:33 作者：庞雪洁来源：《腐蚀防护之友》分享至：

纳米技术是 20 世纪 80 年末诞生并正在迅速崛起的一项新技术。它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术进入了一个新的时代——纳米科技时代。其中，环保纳米无机系列防护技术是国家知识创新工程，独特的科学理念，完全不同的成份结构，是全面解决产能过剩，实现绿色制造、清洁生产的关键材料，将带动几乎所有领域发生技术革命。带着对纳米无机的种种疑问，记者采访到北京永特隆纳米科技发展有限公司的董事长崔悦，在与崔董的深度交谈中，记者了解到北京永特隆纳米科技发展有限公司纳米无机涂料发展历程与涂层技术研究进展，深深体会到技术创新对于提升企业竞争力的重要作用。

发展纳米无机化学造福人类社会

北京永特隆纳米科技发展有限公司自成立以来，创始人与清华材料专家合作一直专注于纳米无机涂料与涂层技术的应用研究，根据国防建设的需要从上世纪九十年代末起一直与海洋装备研究院，总装备部紧密合作，成功研究出一系列适用于国防建设领域的纳米复合功能涂料，包括多频谱隐身涂料，阳光控制节能隔热涂料，太空环境中的防护涂料，电磁波屏蔽涂料，防核辐射涂料等。荣获中国人民解放军科技进步二等奖、一等奖，获得多项国家发明专利。同时以上述军工技术为基础，又陆续开发了用于各个领域、不同功能的系列纳米无机涂料，该系列涂料为水基自固化金属长效防腐涂料，是一种新型聚合物和经过分散活化的金属，金属氧化物纳米材料，稀土超微粉体组成，能与钢结构表面铁分子快速反应，生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学链与基体牢固结合的无机聚合物，不含有毒物质，对环境无污染，无燃烧爆炸危险，使用寿命长，防护性能均达到国际先进水平，是符合环保要求的高科技换代产品，对工作在海洋、高温、大气、土壤和各有机物中的各种钢结构和混凝土结构最理想的长寿命防腐涂料，广泛应用各个不同的领域，如海上平台、船舶、码头、石化管线及储罐、桥梁、冶金、建筑、电厂、电力和通讯铁塔、集装箱、航空、航天、军工……在国内外这种新型无机聚合物防腐涂料已成为保护钢铁最重要的首选材料，可以说在大气、地下、海洋、高温等重要防腐领域几乎没有可竞争的对手，是现代化建设最环保、最节能、最先进的防护材料。

纳米无机化学技术的应用领域无限广阔，纳米化学技术具有改变中国外向型经济和各行业产业创新升级的关键，在各个生活层面都具有极大的潜力，整体发展趋势不可逆转，为了适应国家环保节能减排、低碳经济的要求，不管哪个行业，哪个领域都离不开纳米化学技术，根据使用环境的特殊要求，还可以进行再开发，他们可以在短期内研发出符合要求的多功能复合涂料。纳米无机涂层技术之所以被全世界所关注，主要是纳米无机涂层的应用领域极为广阔，无所不能，是发展低碳经济最先进的清洁技术，超过美国军工规范 DOD/P24648标准的产品，处于国际领先水平，对我国各行业的产业创新升级和环保节能至关重要，发展多功能纳米无机化学造福人类社会这是科学发展必由之路。

开发水基纳米无机环保防腐涂料填补国内技术空白

崔董告诉记者在科学家费尽心血地开创水基纳米无机环保防腐涂料的时代中，全世界基础设施的钢结构和混凝土结构在自然腐蚀环境，工业腐蚀环境，污染环境及人为腐蚀环境下的耐久性，除特殊材料外都是靠涂层防护来完成的，在国内一般通常最有效的防腐技术是涂层加阴极保护或是单一无机涂层加有机涂层屏蔽保护，这种防腐技术要大量使用有机涂料和锌，铝极板，还需要大量的电能，而且防腐寿命一般在 8-10年，大部分有机涂料在生产和使用中不但有毒，而且还存在二次污染，不适合环保要求，根据国际环保组织对有机涂料的 VOC 排放量的要求和对有严重污染的涂料限期达标的要求，全世界都在研究低污染和无污染的环保涂料，尤其是水基环保涂料。

崔董表示，他们与清华和表面工程及涂料开发领域的科学家，共同研制发明了我国自己的水基、纳米、无机、长效、环保、金属防腐材料，水基无机自固化环保长效防腐涂料的防腐机理和特性以及技术特点，该涂料的发明填补了国内空白，达到了国际先进水平。该涂料完全不含有机物，以水为溶剂，VOC（挥发性有机物）含量为零，无毒、无味、无污染，自固成膜，是环保节能的高科技换代产品。此项发明专利技术是由新型无机聚合物和经过偶联剂活化处理的纳米、稀土粉微粒材料组成的 YTL99-01纳米无机防腐涂料，能与钢结构表面铁原子快速反应生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学键与基体牢固结合的无机聚合物防腐涂层。对环境无污染，防腐性能达到国际先进水平，是符合环境要求的高科技换代产品。水基纳米无机环保防腐涂料具有如下特性和优点：

1、水基纳米无机环保防腐涂料的防腐机理及特性

水基纳米无机环保防腐涂料翻开了涂料革命新的一页，它不但具有有机涂料的易成膜性，同时具有无机涂料的高度耐蚀性，此种涂料的基料是一种在结构上全新的材料，它完全由纳米无机成分组成，同时具有有机物的链式结构，固化后形成三维的高度交联的无机聚合物。YTL99 － 01 水基无机自固化涂料是反应成膜。在 20℃，RH<85％环境下，膜厚 75μm 时，表干 15min，实干 2h。以硅氧链为骨架的线形无机聚合物基料中含有大量活性的 OH（端基和侧基），与填料中经过偶联剂处理，表面活化的超细金属锌粉、纳米材料粉、稀土材料粉与钢铁基体表面的活性铁原子，及空气中的水和 CO 2 快速反应，生成三维结构高度交联的无机聚合物，使涂层迅速固化，并与钢铁基体牢固结合在一起。在分子水平上的大量反应是涂料到达钢铁表面快速固化并与基体产生化学结合的原因。此种基料与传统的硅溶胶或称水性玻璃有着质的不同。此外，水基无机自固化防腐涂料具有非常突出的防腐性能，可以说在大气和海洋等防腐领域几乎没有可竞争的对手，是基于其在钢铁表面形成具有物理屏蔽和电化学防护的双重保护作用的涂层。填料中含有大量的超细锌粉。锌最重要的特性是其电化学活性（其标准电极电位为 -0.76V），较铁（-0.44V）活泼。因此当它同铁在一起发生电化学腐蚀时，可以起到牺牲阳极的作用而使钢铁得到保护。该涂料涂层中的锌与无机聚合物基料反应形成的涂层，在发生电化学腐蚀时，腐蚀速率比纯锌（如电镀和热喷锌）慢一倍。在钢铁表面形成的涂层特别致密。这是由于涂层发生固化反应时，会生成化学性能稳定的、不溶性的生成物填充了涂层空隙，从而增加了涂层的致密性。此外，在涂层发生电化学腐蚀，锌在不断自我牺牲的同时，与外部介质反应，而生成稳定的、不溶的含有锌的盐，进一步增加了涂层的致密性、在使用过程中涂层的致密性和硬度不断地提高。因此，对钢铁基体起到了屏蔽保护作用。

2、水基纳米无机防腐涂料的技术创新点

全球防腐蚀涂料市场竞争激烈，各大企业通过不断加强研发力度及创新技术，满足用户各种严格要求，从而推动防腐蚀涂料市场健康发展。而且，相关环保政策的陆续实施也进一步促进这一领域研发工作的积极展开。防腐蚀涂料市场激烈的竞争态势会愈演愈烈，由此可见，创新对于一个企业来讲就是寻找生机和出路的必要条件。从某种意义上来说，一个企业不懂得改革创新，不懂得开拓进取，这个企业就要濒临灭亡。创新的根本意义就是勇于突破企业的自身局限，革除不合时宜的旧体制、旧办法，在现有的条件下，创造更多适应市场需要地新体制、新举措，走在时代潮流的前面，赢得激烈的市场竞争。北京永特隆纳米科技发展有限公司深知创新的重要性，在研发水基纳米无机防腐涂料的过程中研发出多项创新技术以应对愈演愈烈的市场竞争。

①水基纳米无机环保防腐涂料系列是符合环保要求的高科技换代产品

世界各国对减少涂料污染十分重视，日益完善的环保法规对涂料制造商与科技工作者提出了严峻的挑战，因此，现代涂料发展方向可用一句话概括：开发符合环保要求的高科技换代产品。YTL99 系列水基纳米无机涂料完全不含有机物，以水为溶剂，VOC（挥发性有机物）含量为 0，无毒、无味、无污染，因此是涂料领域中的高科技换代产品。

②新型的无机-有机聚合物合成技术

从具有高度耐蚀和耐温性的无机物结构（SiO 2 ），很容易联想到 Si-O 键。Si-O 键键能大，达 108Kcal/mol，Si 和O 的电负性差别大，为 1.7，SiO 键有50% 的离子性，因此稳定性好，键角大。由键角大，键能高的 Si-O 键组成的硅氧链非常柔软，形成螺旋结构，其端基为 OH，侧基亦为 OH，可以使硅氧链进一步缩合，或与其他物质生成共聚物。以 SiO 2 为基础已研制成功具有 Si-O 键结构的硅氧链为骨架的线形无机聚合物。在技术上有创新，包括：选择合适的无机原料；原料净化、活化处理；原材料的配比及参加反应的次序；最佳反应条件；最佳工艺流程；反应过程的质量控制以及关键工艺装备，由此形成了专利技术。

③纳米材料在 YTL99 系列涂料中的应用技术

只有粒径在 1-100nm 之间的材料才能称其为纳米材料 , 并且能真正体现出纳米的特性。大于 100nm 的材料为纳米级的材料。

YTL99-01 涂料中应用了纳米材料有效地提高了涂料与基体的结合力，测量结果达到 20Mpa 以上。同时提高了涂层的硬度，使涂层具有更高的抗冲击，抗磨损，抗擦伤的性能。当纳米材料分散到基料中时，会发生很复杂的复合效应，除了纳米材料本身的相互作用之外，又增加了其与基料和添加剂之间的相互作用。因此恰当选择纳米材料并使纳米材料有效分散到涂料中去，是发挥纳米材料作用的前提，也是实际工作中的难点和关键。否则即使加入纳米材料，也不能发挥应有的作用。采用自有技术实现了纳米材料在涂料中的有效使用。

④偶联剂在 YTL99 系列涂料中的应用技术

在 YTL99 的助剂中使用了偶联剂，其作用是当偶联剂水解后，形成 SiOH可与金属基体或涂料中的固体组分表面发生化学及物理结合，可以增强无机物的界面联结，进一步提高成膜性及与基体结合力，同时提高涂层的韧性。

⑤稀土元素在 YTL99 系列涂料中的应用技术

稀土元素及他们的化合物由于具有独特的物理和化学性质，已成为发展现代高科技不可缺少的特殊材料。在YTL99 系列涂料中加入了适量的稀土化合物，明显提高了产品的抗高温氧化、抗老化的能力，同时显著提高了耐腐蚀、耐磨性能。

未来涂料产品实现系列化全方位倡导环保

崔董告诉记者，水基纳米无机环保防腐涂料作为一种无污染、防腐性能好的高科技换代产品在未来将实现系列化，按使用环境可区分为海洋型、地下型、大气型，甚至可以按使用对象不同区分为：船舶型、集装箱型、桥梁型、管道型、核电站防腐、防辐射型等等。由于它对水泥、混凝土都有良好的保护作用，已经跨入水工建筑物，和作为民用建筑的内外墙隔热保温涂料使用。低碳环保，节能减排。YTL99-01 系列纳米无机涂层可应用于各个不同行业，不同产品的耐久性防护，是我国今后产业升级的关键材料之一，先进国家的经济发展证明，要想强国富民，必须要全面发展纳米无机化学产品的应用，节约资源，低碳环保。

后记：

创新是引领发展的第一动力，创新的根本意义就是勇于突破企业的自身局限，创造更多适应市场需要地新体制、新举措，走在时代潮流的前面，赢得激烈的竞争市场。北京永特隆纳米科技发展有限公司创新开发水基纳米无机防腐涂料就是一个最好的范例，我们相信该企业在未来发展的道路上将继续创造奇迹！

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