功能性涂料及其应用

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1、功能性涂料及其应用1概述功能性涂料是各种特殊用途涂料的总称。所谓特殊用途，是指除了防护作用以外，这类涂料还兼有某些特别的功能，以满足被涂覆产品设计上的需要。可以说，正是一些在特殊环境里应用的产品功能方面的需要，促进了功能性涂料的研制和开发。在有些场合，功能性涂料的防护性能已不是其主要的用途。在现代科技进步，已经开发出的具有特殊功能的涂料，其独特的性能使许多产品和设备的功能得以充分发挥，成为涂料工业中不可缺少的新品种。本文拟就已经获得工业应用价值的功能性涂料分别加以介绍，供涂料工业界的同仁参考。2功能性涂料简介2.1示温涂料在有些场合不宜采用温度计、毫伏计、辐射高温计等测量温度，而又必须随时了解

2、设备的温度状态，比如某些运动的机械或仪表壳体，或人体不能靠近的高温设备环境，这类设备体可采用示温涂料。当温度升到某一范围时，涂料的颜色发生显著变化，以指示物体的温度。示温涂料主要是由热敏颜料分散在树脂中配制而成的。由于颜料受热达到一定温度而发生物理或化学变化，很快明显地改变颜色，从而指示被涂复物体表面的温度。示温涂料可分为可逆和不可逆两种。可逆性示温涂料是指当物体达到某一温度时，颜色发生明显改变，当温度下降至某一温度以下时，又变回到原来的颜色。不可逆示温涂料则随温度变化而变化，又不能再恢复到原来的颜色。如果示温涂料在升温后只出现一种颜色变化，称为单变示温涂料，如果在升温过程中有两个变色温度，则

3、称为双变示温涂料；若出现多个变色温度，则叫做多变示温涂料。可逆性示温涂料变色的原理，则由于热敏颜料在受热时发生晶形转变、或者PH值改变，或者失去结晶水，从而使颜色发生显著变化。不可逆性示温涂料则是颜料发生热分解、或升华、固相反应等而出现新的颜色。前者在温度下降后会恢复到原来的颜色，后者是在温度下降后不能恢复本来的颜色。可逆性示温涂料常用的热敏颜料是钴、镍、与六次甲基四胺含结晶水的盐类、碘化物、碘汞酸的金属化合物以及铝粉和适当的有机染料。不可逆性示温涂料常用的热敏颜料是铅、铬、钴、铁、锰、钾、钠、铝、钙等的硝酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化物和氨的复盐与铬盐，以及钴、铜、镉、钡、镍等有机酸盐。由镍、铁

4、、锰、铬、铜等制备的示温涂料一般用于高温变色，温度最高可达1300~1600℃，而钴盐的变色温度在几十度至数百度。视不同的络合结构和结晶水含量而不同。示温涂料目前在兵器、航空航天器、电机及发动机等领域都有应用。存在的问题是温度指示的准确度不够高，约在5℃左右。可逆性示温涂料的复原性能不够好，复原时间较长或者不能完全恢复到起始时的状态。相信随着这些问题的解决，示温涂料的应用领域将进一步扩大。2.2热屏蔽涂料热屏蔽涂料也叫烧蚀隔热涂料或消融涂料，它是在遇有高温引起烧蚀的时候，以自身的熔化、蒸发、汽化和化学分解等作用而带走表面产生的大量的热而保护机体内的仪器、人员等不受高温的伤害。显然，这是主要用于

5、航天器表面的涂料，也可用于军事、消防等工程及设备。可以用作热屏蔽涂料的有机硅树脂、硅橡胶、酚醛树脂、聚酰胺、聚苯并噻唑、环氧树脂、含苯醚的聚合物，尼龙和酚醛的混合物等。有机涂料在宇宙空间具有使用周期长、容易施工、附着力和挠曲性好，红外线发射比高等优点，但仍存在受紫外线作用降解的问题。无机涂料具有高的热稳定性、阻火性、电阻、残渣的抗氧化性和很低的含碳量，与各种颜料有很好的混溶性，并容易获得较高的纯度。但它的挠曲性、附着力等机械性能比较差，并需要高温固化，因而施工比较困难。美国航天飞机在没有研制出合适的热屏蔽涂料前，是靠粘贴耐高温阻热陶瓷片来保护机体的，但仍存在局部脱落的问题。热屏蔽涂料对于出入，

6、特别是重返大气层等反复使用的航天器、导弹、火箭等有重要保护作用。它属于一次性保护涂料，在失效后，很容易重新涂复，对发射架等也有重要意义。热屏蔽涂料也可以涂在其他涂料的表层，里层可以是表面反射涂料、转化型涂料、相变涂料等。2.3导电涂料导电涂料是借助分散在涂料载体内的导电性材料来传导电流的，载体即成膜材料本身是不导电的，研究发现，有些聚合物本身也具有导电性或半导电性，利用这种性能也可制成聚合物导电涂料，或称本征型导电涂料。但这类涂料在性能，成本方面都有一些问题，因而其应用受到一定限制。目前已经获得工业应用价值的，主要是混合型导电涂料。用作导电涂料的导电物质主要是金属粉末和石墨、炭黑等。采用不同的

7、导电材料和载体可以制成不同电阻值的导电涂料。部分导静电涂料的电阻值范围如下：涂料组成电阻（欧姆）银粉、陶瓷、醇0.003~0.005金粉、陶瓷、芳烃0.003~0.01铝、金、陶瓷、醇0.05~0.13银、纤维素、酮0.01~0.03石墨、乳胶、水25~75石墨、硅酸盐、水100~300导电涂料的导电性能受导电材料的种类、粒子大小、填充量、分散状态以及树脂种类等的影响很大，应该选用表面不易生成氧化