成果与项目的背景及主要用途：钢铁材料的腐蚀现象普遍存在于国民经济的 116天津大学科技成果选编 各部门中，给社会发展带来巨大的经济损失和金属材料资源的消耗。据统计，每 年钢材腐蚀损失占钢材总产量的 10%，经济损失占国民经济总产值的 2%4%。 我国 2003 年对腐蚀最新调查表明，每年为腐蚀支付的直接与间接费用的总和估 计可达 5000 亿人民币，约占国民经济总产值的 5%，2001 年因腐蚀损耗钢材约 1500 万吨。腐蚀也是导致设备失效、造成重大灾难性事故和严重的环境污染的 重要原因之一，这在石油化工及电力能源领域尤为突出。因此，研究和开发先进 的防腐蚀技术对于经济的可持续发展具有重要意义。 目前主要的镀锌工艺有：电镀锌(电镀、离子镀或离子注入等)、冷镀锌(机械 镀、涂刷镀等)、热镀锌(包括热浸镀、热喷涂镀)。纳米复合粉末渗锌工艺是利用 热处理中金属原子相互渗透扩散的原理，在钢铁构件表面形成一种锌/铁合金保 护层，以防止环境腐蚀的一种新型防腐方法。与其它镀锌工艺如热喷涂锌、电镀、 热浸镀锌比较，粉末渗锌工艺具有独特的优势，如工艺过程简单、不污染环境、 耗锌量低及节省能源等。渗锌涂层均匀光滑，属于冶金结合因而其结合强度高， 具有优异的耐腐蚀性和抗磨损特性等。 纳米复合粉末渗锌技术从工艺到设备研制完全采用国产的原料和设备，不需 要进口专用的原料和部件，具有自主的知识产权。该项目属于投资少、生产成本 低和见效快的高新科技成果。经过近二年多的工业化生产探索实践，证明该技术 的先进、合理和实用性，工艺过程稳定、技术成熟可靠。 技术原理与工艺流程简介：纳米复合粉末渗锌技术属于化学热处理范畴，原 理为：将表面清洁的金属构件埋入装有冲击粒子(SiO2)、金属粉末(Zn、Al/Zn)合金 粉末、活化剂(NH4Cl)、促进剂稀土硅铁粉末等组成粉末渗剂的密封容器中，放置 在炉中加热并进行机械旋转滚动；在活化剂与促进剂、以及机械滚动能和热能的 共同作用，将金属原子扩散渗入钢铁构件表面，形成均匀和致密的、具有一定厚 度的金属化合物冶金扩散涂层。为了提高生产效率和降低生产成本，采用机械滚 动辅助加热方式，以运动粒子和活性高的粉末不断冲击构件表面，加速热传导和 扩散速度并提高渗金属效率。 与目前常用防腐工艺比较，其突出特点是：(1)涂层均匀性和致密性好、与 基体为冶金结合附着强度很高；(2)可实现锌、铝及锌铝复合等热扩散涂层，耐 腐蚀能明显高于电镀、热镀与喷涂涂层；(3)将传统化学热处理的热扩散温度由 900-1100oC 高温状态降低到低温 400-600oC 范围、并缩短加热保温时间，生产过 程耗能明显降低；(4)由于加热温度低对钢铁构件力学性能没有影响；(5)设备投 资少、维护简单及使用寿命长，节约能源及原材料，是一种低成本、高效率的绿 色生产技术。 生产工艺流程包括：除油→除锈→水洗→防锈→烘干(凉干)→装加热渗罐→热 117天津大学科技成果选编 扩散过程→构件保温冷却至出炉→分离→钝化→冲洗→干燥包装成品。 技术水平及专利与获奖情况：该项目已于 2004 年 6 月通过天津市科委组织 的鉴定，被认为达到国内领先水平。“纳米复合粉末渗锌防腐技术”是天津市科 委鉴定成果、登记号：津 20040241。 应用前景分析及效益预测：该技术在国内市场具有很强的竞争能力和应用前 景，其主要原因为：1)热扩散涂层综合性能高。与热镀、热喷涂等比较，涂层具 有优异抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐磨损冲击性；与物理及气相沉积、离子化学 热处理等比较，工艺简单、设备投资少、成本低效率高，因而具有很好市场竞争 力。2)纳米复合粉末热扩散涂层工艺是自主开发新型技术，目前处于国内领先水 平。该生产工艺先进，能耗低，成本低廉，具有良好的技术和价格优势。3)目前 我国大力促进清洁生产，为绿色表面热扩散涂层生产技术创造很好的市场发展前 景。粉末渗锌涂层与电镀锌和热浸镀锌比较，具有节约原材料、生产过程没有“三 废”排放及涂层耐腐蚀性高的特点，在目前国家积极促进改造传统电镀和热浸镀 加工行业的形势下，粉末热扩散渗锌涂层工艺将是替代上述传统工艺的最有效防 腐技术。 我国 20 世纪 90 年代就进行了粉末渗锌技术的产业化生产研究，但目前在国 内市场真正实现批量化渗锌涂层产品加工的单位很少。利用该技术加工的产品价 格为 1700-2000 元/吨，消耗原料主要为锌粉 1.4-1.5 万元/吨，投资 80 万元可以 建成一条年生产能力为 5000 吨的生产线，可处理工件长度为 4.5m，这样年产值 可达 850-1000 万元，利税可达 255-300 万元。 应用领域：纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料的防腐蚀方面具有广泛的工程 应用前景，其主要应用范围包括：（1）电力输变电设备：电力、电信铁塔构件； （2）邮电通讯工程：线路金具、输线管件及部件防腐处理；（3）船舶制造：各 种紧固标准件、管件和锚链等；（4）建筑领域：马钢脚手架、五金及钢钉等；（5） 航空航天：火箭发射架和飞机制造紧固件等；（6）海洋工程：搭建海上油田各种 构件；（7）石油化工：塔板、浮阀及填料等化工设备塔内各种构件；（8）工程机 械：各种五金标准件、钢结构配件、水暖件等；（9）汽车制造：各种螺钉、螺母、 垫圈及配件等；（10）铁路和高速公路：紧固件和高速公路上的护栏等。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。 9 海洋生物材料——骨水泥

成果描述：一种水性环氧磷酸酯乳液涂料，主要组成是环氧磷酸酯树脂、异氰酸酯固化剂、小分子量环氧磷酸酯乳化剂，通过高速乳化制成水性乳液；再混入颜料、促进剂等配制成涂料。 目前主要应用对象：通过自动沉积工艺在钢质材料表面进行防腐处理（需要高温固化）。 优势：投入成本较低、漆膜防腐性能可以达到360h（耐盐雾试验），特别适于异型件的表面防腐处理。市场前景分析：化工市场。与同类成果相比的优势分析：国内领先。

1、油田用环保型缓蚀剂针对油田系统研制成功的环保型钼酸盐系的复合缓蚀剂NJUF系列，在实验室采用静动态实验在温度为室温至80℃、转速为168r/min、pH值为3~8.6的条件下测试，复合缓蚀剂的缓蚀效率均达90%以上，性能优于国内使用的多数缓蚀剂，能够适用于各类盐水泥浆的防腐要求。目前已分别在江苏油田高盐分环境，胜利油田高矿化度、高酸性环境，新疆油田的砂土环境中应用，通过现场分析和了解，该系列的缓蚀剂的使用效果良好，有效延长了管道、污水储罐、钻具、钻杆等设备的使用寿命，提高了装置的使用安全性，得到了现场工程技术人员和油井公司的认可。2、重防护涂料用复配型缓蚀剂针对高湿、高盐、高温等严重的腐蚀环境，如：海洋环境中的各类装备、风电、船舶、集装箱、钢结构、石化等领域，研制了使用于氯化橡胶、丙烯酸聚氨酯和环氧氟碳等涂料的复配型缓蚀剂。涂层加入缓蚀剂后的抗老化时间延长1倍以上，可以显著改善现有涂料防护性能。如目前在某公司氟改性脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料中加入1~2%的NJAI-5缓蚀剂，可使涂层体系的耐盐雾试验超过4000h，具有超长的耐候性（人工气候老化和人工辐射暴露4500h未出现起泡、生锈、开裂、脱落、粉化等现象）。目前该技术已申请了一项国防发明专利。

本成果用新型表面处理技术制备标准件；使标准件具有高强度、高疲劳强度及高防腐蚀性能；综合性能远优于不锈钢；成本低于不锈钢。2009年用于电力系统铁附件；通过省技术鉴定；可批量生产。

 随着国民经济的快速发展，海洋开发越来越重要，而海洋的恶劣环境中的金属材料的腐蚀严重，是阻碍海洋开发的重要因素。金属防腐蚀缓蚀剂的开发主要针对海洋环境、石油石化设备中的高酸、高氯环境中腐蚀与长效防护技术开展，从环保的角度出发研究了油田用环保型缓蚀剂；从涂层与缓蚀剂的联合使用出发，研制了涂层用缓蚀剂，提高了涂层的使用寿命。

水性涂装材料，舰船防腐。

科洛弗重防腐地板，可经受叉车、卡车长期碾压，使地面重度耐腐蚀、耐强酸碱、耐化学溶剂、耐冲击、防地面龟裂。适用范围：制药厂、化妆品厂、食品厂、化学实验室、化工厂、制药厂、化学实验室、电镀厂、电池厂、等场所的地面。采用卷材成品铺装，可以耐受98%浓硫酸、70%硝酸、饱和盐酸、高浓度氢氟酸、酮类、苯类、碱等90%以上常见高浓度化学溶剂。 实验室地面常受化学制剂的侵袭，最容易产生表面刮花、溶解、空鼓开裂现象。坑洼打滑的地面对于仪器设备和工作人员的安全都是不小的隐患。为实验室地面更换更耐腐蚀、更牢固止滑的安全耐酸碱地板是不容回避的问题。 科洛弗重防腐地板，特种优质高分子材料制成，耐受多种多样的化学制剂，无论身处何种浓度的腐蚀环境中，都能稳定胜任、保持自身材质不受影响并保护原始地面，同时具有高耐油性，面对重油环境亦有良好的抵御作用。 高度耐油、耐酸碱腐蚀、抗老化、使用寿命长的特点有效促进了工作效率的提高、保障了工作生产的安全。

涂料领域，环氧树脂涂料向高固含量、无溶剂化和水溶性化方向发展。目前，国外 纯环氧涂料生产呈现下降趋势，仅占 2.6％，而环氧／聚酯粉末涂料已上升到 50％左右。 此外，大量使用的还有环氧／丙烯酸粉末涂料。从总的发展趋势看，今后环氧涂料发展 方向是超薄膜化及 100℃以下低温固化和高温快速固化等新型品种。 环氧树脂水性化是指将环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散在水中而配得稳定的 分散体系。不含挥发性有机溶剂或含量很低，不燃，储存、运输和使用过程中的安全性 很高，而且固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染，而且水性环氧良好的复涂性可以 方便核电站的多次装修。 国外自 20 世纪 50 年代就开始了环氧树脂的水性化研究，其中将环氧树脂制成乳液 是最常用的研究途径。水性环氧树脂配合固化剂最为广泛的用途是用作涂料。与传统环 氧涂料相比，由于使用水取代了有机溶剂作为稀释剂，不仅在涂料的生产和施工中不会 发生由于有机溶剂的挥发造成的中毒和燃烧爆炸等情况，而且可以大幅度降低涂料的成 本。在施工方面，水性环氧涂料具有较好的重涂性，能够在较长的时间内仍保持较好的 附着力，这是溶剂型环氧树脂不能比拟的；在施工后期，涂覆水性环氧树脂的清洗工作 比较简单，使用过的容器和刷子只要用水和肥皂就可以清洗干净，与溶剂型环氧树脂相 比既经济又方便环保。本产品使用水性环氧树脂，通过选择不同的固化剂，改变环氧/ 胺的比率不，可以制备出不同光泽、固化速度和使用期、具有较好附着力、耐溶剂性、 耐酸碱性的水性环氧涂料。 一、环氧类地坪系统 1、彩砂地坪涂装系统 耐磨损、耐强力冲击、装饰效果好，具备一定防滑功能的地坪，特别适用于机场、 地铁、食堂、休息室、办公室、食品生产车间及医院、学校的实验室等重视外观清洁， 耐久性好的地方。 2、防腐墙面漆涂装系统 适用范围：严格要求防霉、防腐的食品厂、饮料厂、酒厂、血液中心、医院、制药、 生化厂的墙壁、天花的涂装。 3、防静电自流平型涂装系统 要求高度清洁、美观、无尘、无菌及防静电的电子、微电子、通讯产品、电脑生产 行业，大型精密仪器厂房等。 4、防滑地坪涂装系统 特别适用于有水、油等地面，以及一切需要防滑的地面。 5、自流平地坪涂装系统 要求高度清洁、无尘、无菌的电子、微电子行业，实行 GMP 标准的行业，血液制品 行业，要求耐磨、抗重压、抗冲击力、防化学药品腐蚀的其他行业，也可用于学校、办 公室、家庭等地坪。 6、水性环氧地坪涂料 适用于食品厂、电子厂、制药厂、化妆品厂、造纸厂、物流仓库、地下室等要求洁 净的地面、墙面或天花板的涂装，也可用于学校、广场、走廊、商场和车道等硬度、耐 磨性要求高的场合。 对众多底材具有极高的附着力，固化的涂膜耐腐蚀性和耐化学药品性能优异，涂膜 收缩小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异；不含有机溶剂，节约能源，无污染， 符合环保要求。 二、水性环氧防腐涂料系列 1. 水性环氧富锌防腐底漆 用于船舶、集装箱、海上平台、码头等海洋设施，石油化工厂管道及贮罐、冶金、 电力、食品、纺织等行业中钢铁构件的防锈和防腐。 重防腐领域的环保水性涂料，是目前市场上溶剂型涂料的最佳替代产品。 2. 水性环氧云铁防腐涂料 可作为环氧富锌底漆等高性能防锈漆的中间漆层，以增强整个涂层的保护性能，可 以作为钢铁上金属喷锌层或镀锌钢铁表面的封闭涂层。 在富锌底漆和钢铁的喷涂层上有优异的附着力和封闭性能,优异的耐盐雾性能和耐 盐水性能, 对工业和化学大气有较好的耐侯性、良好的耐磨性,与后道漆膜具有良好的 层间附着力,并具有优异的耐久性。 3.水性环氧氧化铁红防腐底漆 适用于钢材的防锈底漆及无锌涂层底漆。 优良的防锈性能和耐油、耐水、耐盐水、耐溶剂性能，漆膜坚韧致密与底材有良好 的附着力，施工方便、无环境污染，与环氧、聚氨酯、橡胶、乙烯树脂等面漆具有良好 的配套性和层间附着力。 4. 水性环氧防腐面漆 适用于钢结构表面作防腐面漆用，也适用于木材及水泥制品，船舶机床，电器等表 面作防护和装饰性面漆。 漆膜附着力极好，高强度、高耐磨性、优异的化学性能既有硬度又有韧性，具有极 好的耐化学品性，可抵抗烟雾及中度的酸、碱、盐及溶剂，对各种恶劣气候的抵抗力极 佳，如海洋大气、化工大气及工业大气环境，长时间后，不经打磨即可覆涂，不影响层 间附着力，方便施工和维修，是水性涂料，施工方便，无环境污染。 

近年来国外对UV固化粉末涂料的研究开发日趋活跃，部分产品正开始走向市场，世界上 第一条商业化UV粉末涂料生产线于1998年出现在美国的Baldor电子公司，应用于电子马达的涂 装。 UV固化粉末涂料是一项将传统粉末涂料和UV固化技术相结合的新技术，因此具有以下明 显优势： (1) UV固化粉末涂料的涂层在熔融和流平阶段不会发生树脂的早期固化，从而为涂层充分 流平和驱除空气操作提供了充裕的时间，这样就从根本上克服传统热固化粉末涂料的缺陷。 (2) UV固化粉末涂料采用紫外光辐照固化，可以使加热和固化过程的温度低至 100～120℃，大大低于传统的热固化粉末涂料的使用温度，且采用紫外光照，固化耗时只有数 秒钟，加快生厂线的速度，提高生产效率，降低能耗。 (3) 相对低的固化温度可以避免对基材的过分加热，大大拓展了粉末涂料的应用空间。 (4) UV固化粉末涂料使用100%固体漆，零VOC排放，其转化效率达95%，过量喷涂的粉末 可以回收再利用，因而具有较高的材料利用率，节省生产成本。 适用于光固化粉末涂料的树脂，首先要具有较高的光引发聚合活性；要求树脂能赋予粉末 涂料良好的储存稳定性；在固化条件下具有较低的熔融粘度，以保证粉末涂料在光固化之前和 光固化过程中具有良好的流动和流平性能。 本项目通过分子设计制备了一种具有结晶结构的聚酯树脂，所合成的光固化聚酯树脂具有 良好的流平、储存等性能；所制得的粉末涂料在UV光照5秒成膜后，涂膜综合性能优良，正、 反冲击性能达到50kg/cm，附着力达到0级

防雾自清洁涂料可在多种材质如玻璃、镜面、塑料等表面使用，在保持材料原色度、透明度等外观特性的情况下，使材料表面具有防雾、抗菌、自洁、光催化分解污染物和清洁空气等新功能。该涂料可在玻璃窗、交通道路指示牌和警示牌、大型广告牌、照明器具、建筑物外墙等场合使用，使物体表面在较长的时间内保持洁净和美丽，显著减少清洗次数和难度。涂料使物体表面污物易于用水清洗，因此大大减少清洗所需的人力、物力消耗，降低清洗成本和危险性。由于涂料膜的超亲水性及防雾性能，也可用在交通镜、汽车倒视镜、汽车前后挡风玻璃上，提高雨雪天气和寒冷季节的行车安全。