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坊間傳奇 | 環(huán)保納米無機防護技術(shù)創(chuàng)新開拓者——北京永特隆納米科技發(fā)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(shù)是 20 世紀 80 年末誕生并正在迅速崛起的一項新技術(shù)。它的出現(xiàn)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(shù)進入了一個新的時代——納米科技時代。其中，環(huán)保納米無機系列防護技術(shù)是國家知識創(chuàng)新工程，獨特的科學理念，完全不同的成份結(jié)構(gòu)，是全面解決產(chǎn)能過剩，實現(xiàn)綠色制造、清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵材料，將帶動幾乎所有領(lǐng)域發(fā)生技術(shù)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(fā)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(fā)展有限公司納米無機涂料發(fā)展歷程與涂層技術(shù)研究進展，深深體會到技術(shù)創(chuàng)新對于提升企業(yè)競爭力的重要作用。

發(fā)展納米無機化學造福人類社會

北京永特隆納米科技發(fā)展有限公司自成立以來，創(chuàng)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(shù)的應(yīng)用研究，根據(jù)國防建設(shè)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(shè)領(lǐng)域的納米復(fù)合功能涂料，包括多頻譜隱身涂料，陽光控制節(jié)能隔熱涂料，太空環(huán)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(fā)明專利。同時以上述軍工技術(shù)為基礎(chǔ)，又陸續(xù)開發(fā)了用于各個領(lǐng)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(jīng)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(jié)構(gòu)表面鐵分子快速反應(yīng)，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(jié)合的無機聚合物，不含有毒物質(zhì)，對環(huán)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(huán)保要求的高科技換代產(chǎn)品，對工作在海洋、高溫、大氣、土壤和各有機物中的各種鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)最理想的長壽命防腐涂料，廣泛應(yīng)用各個不同的領(lǐng)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(nèi)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(lǐng)域幾乎沒有可競爭的對手，是現(xiàn)代化建設(shè)最環(huán)保、最節(jié)能、最先進的防護材料。

納米無機化學技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域無限廣闊，納米化學技術(shù)具有改變中國外向型經(jīng)濟和各行業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級的關(guān)鍵，在各個生活層面都具有極大的潛力，整體發(fā)展趨勢不可逆轉(zhuǎn)，為了適應(yīng)國家環(huán)保節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟的要求，不管哪個行業(yè)，哪個領(lǐng)域都離不開納米化學技術(shù)，根據(jù)使用環(huán)境的特殊要求，還可以進行再開發(fā)，他們可以在短期內(nèi)研發(fā)出符合要求的多功能復(fù)合涂料。納米無機涂層技術(shù)之所以被全世界所關(guān)注，主要是納米無機涂層的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，無所不能，是發(fā)展低碳經(jīng)濟最先進的清潔技術(shù)，超過美國軍工規(guī)范 DOD/P24648標準的產(chǎn)品，處于國際領(lǐng)先水平，對我國各行業(yè)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級和環(huán)保節(jié)能至關(guān)重要，發(fā)展多功能納米無機化學造福人類社會這是科學發(fā)展必由之路。

開發(fā)水基納米無機環(huán)保防腐涂料填補國內(nèi)技術(shù)空白

崔董告訴記者在科學家費盡心血地開創(chuàng)水基納米無機環(huán)保防腐涂料的時代中，全世界基礎(chǔ)設(shè)施的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)在自然腐蝕環(huán)境，工業(yè)腐蝕環(huán)境，污染環(huán)境及人為腐蝕環(huán)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(nèi)一般通常最有效的防腐技術(shù)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(shù)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(chǎn)和使用中不但有毒，而且還存在二次污染，不適合環(huán)保要求，根據(jù)國際環(huán)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(huán)保涂料，尤其是水基環(huán)保涂料。

崔董表示，他們與清華和表面工程及涂料開發(fā)領(lǐng)域的科學家，共同研制發(fā)明了我國自己的水基、納米、無機、長效、環(huán)保、金屬防腐材料，水基無機自固化環(huán)保長效防腐涂料的防腐機理和特性以及技術(shù)特點，該涂料的發(fā)明填補了國內(nèi)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(fā)性有機物）含量為零，無毒、無味、無污染，自固成膜，是環(huán)保節(jié)能的高科技換代產(chǎn)品。此項發(fā)明專利技術(shù)是由新型無機聚合物和經(jīng)過偶聯(lián)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(jié)構(gòu)表面鐵原子快速反應(yīng)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(jié)合的無機聚合物防腐涂層。對環(huán)境無污染，防腐性能達到國際先進水平，是符合環(huán)境要求的高科技換代產(chǎn)品。水基納米無機環(huán)保防腐涂料具有如下特性和優(yōu)點：

1、水基納米無機環(huán)保防腐涂料的防腐機理及特性

水基納米無機環(huán)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，固化后形成三維的高度交聯(lián)的無機聚合物。YTL99 － 01 水基無機自固化涂料是反應(yīng)成膜。在 20℃，RH<85％環(huán)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(cè)基），與填料中經(jīng)過偶聯(lián)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(yīng)，生成三維結(jié)構(gòu)高度交聯(lián)的無機聚合物，使涂層迅速固化，并與鋼鐵基體牢固結(jié)合在一起。在分子水平上的大量反應(yīng)是涂料到達鋼鐵表面快速固化并與基體產(chǎn)生化學結(jié)合的原因。此種基料與傳統(tǒng)的硅溶膠或稱水性玻璃有著質(zhì)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(lǐng)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(fā)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(yīng)形成的涂層，在發(fā)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(fā)生固化反應(yīng)時，會生成化學性能穩(wěn)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(fā)生電化學腐蝕，鋅在不斷自我犧牲的同時，與外部介質(zhì)反應(yīng)，而生成穩(wěn)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(shù)創(chuàng)新點

全球防腐蝕涂料市場競爭激烈，各大企業(yè)通過不斷加強研發(fā)力度及創(chuàng)新技術(shù)，滿足用戶各種嚴格要求，從而推動防腐蝕涂料市場健康發(fā)展。而且，相關(guān)環(huán)保政策的陸續(xù)實施也進一步促進這一領(lǐng)域研發(fā)工作的積極展開。防腐蝕涂料市場激烈的競爭態(tài)勢會愈演愈烈，由此可見，創(chuàng)新對于一個企業(yè)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(yè)不懂得改革創(chuàng)新，不懂得開拓進取，這個企業(yè)就要瀕臨滅亡。創(chuàng)新的根本意義就是勇于突破企業(yè)的自身局限，革除不合時宜的舊體制、舊辦法，在現(xiàn)有的條件下，創(chuàng)造更多適應(yīng)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(fā)展有限公司深知創(chuàng)新的重要性，在研發(fā)水基納米無機防腐涂料的過程中研發(fā)出多項創(chuàng)新技術(shù)以應(yīng)對愈演愈烈的市場競爭。

①水基納米無機環(huán)保防腐涂料系列是符合環(huán)保要求的高科技換代產(chǎn)品

世界各國對減少涂料污染十分重視，日益完善的環(huán)保法規(guī)對涂料制造商與科技工作者提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，因此，現(xiàn)代涂料發(fā)展方向可用一句話概括：開發(fā)符合環(huán)保要求的高科技換代產(chǎn)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(fā)性有機物）含量為 0，無毒、無味、無污染，因此是涂料領(lǐng)域中的高科技換代產(chǎn)品。

②新型的無機-有機聚合物合成技術(shù)

從具有高度耐蝕和耐溫性的無機物結(jié)構(gòu) （SiO 2 ），很容易聯(lián)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(wěn)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(jié)構(gòu)，其端基為 OH，側(cè)基亦為 OH，可以使硅氧鏈進一步縮合，或與其他物質(zhì)生成共聚物。以 SiO 2 為基礎(chǔ)已研制成功具有 Si-O 鍵結(jié)構(gòu)的硅氧鏈為骨架的線形無機聚合物。在技術(shù)上有創(chuàng)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(yīng)的次序；最佳反應(yīng)條件；最佳工藝流程；反應(yīng)過程的質(zhì)量控制以及關(guān)鍵工藝裝備，由此形成了專利技術(shù)。

③納米材料在 YTL99 系列涂料中的應(yīng)用技術(shù)

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(xiàn)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(yīng)用了納米材料有效地提高了涂料與基體的結(jié)合力，測量結(jié)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(fā)生很復(fù)雜的復(fù)合效應(yīng)，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(fā)揮納米材料作用的前提，也是實際工作中的難點和關(guān)鍵。否則即使加入納米材料，也不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。采用自有技術(shù)實現(xiàn)了納米材料在涂料中的有效使用。

④偶聯(lián)劑在 YTL99 系列涂料中的應(yīng)用技術(shù)

在 YTL99 的助劑中使用了偶聯(lián)劑，其作用是當偶聯(lián)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(fā)生化學及物理結(jié)合，可以增強無機物的界面聯(lián)結(jié)，進一步提高成膜性及與基體結(jié)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(yīng)用技術(shù)

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(zhì)，已成為發(fā)展現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)品實現(xiàn)系列化全方位倡導(dǎo)環(huán)保

崔董告訴記者，水基納米無機環(huán)保防腐涂料作為一種無污染、防腐性能好的高科技換代產(chǎn)品在未來將實現(xiàn)系列化，按使用環(huán)境可區(qū)分為海洋型、地下型、大氣型，甚至可以按使用對象不同區(qū)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(jīng)跨入水工建筑物，和作為民用建筑的內(nèi)外墻隔熱保溫涂料使用。低碳環(huán)保，節(jié)能減排。YTL99-01 系列納米無機涂層可應(yīng)用于各個不同行業(yè)，不同產(chǎn)品的耐久性防護，是我國今后產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵材料之一，先進國家的經(jīng)濟發(fā)展證明，要想強國富民，必須要全面發(fā)展納米無機化學產(chǎn)品的應(yīng)用，節(jié)約資源，低碳環(huán)保。

后記：

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，創(chuàng)新的根本意義就是勇于突破企業(yè)的自身局限，創(chuàng)造更多適應(yīng)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(fā)展有限公司創(chuàng)新開發(fā)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(yè)在未來發(fā)展的道路上將繼續(xù)創(chuàng)造奇跡！

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