摘要：稀土元素具有特殊的电子结构，在制备功能涂层领域有重要的应用。阐述了目前稀土在制备功能有机涂料、耐腐蚀涂层、耐高温涂层及其他领域中的一些应用，初步探讨了稀土在功能涂料和涂层中的作用机理。

    关键词：稀土元素；有机涂料；耐腐蚀；耐高温

       1.稀土在有机涂料中的催干作用

    有机涂料在材料保护中被大量应用，有机涂料在使用中往往需要添加催干剂。传统的催干剂主要是钴、锰、铁、铅、锌、钙等金属的有机酸皂，但它们却存在明显的缺点：钴皂价昂，锰皂色深，铅皂毒性大、污染大。稀土金属皂催干剂作为一类新型催干剂，不仅具有毒性低、颜色浅、价格适宜等优点，而且兼具活性催干剂和辅助催干剂的作用，可部分代替钴催干剂，全部取代锰、铁、铅、锌、钙等催干剂，有利于降低成本，消除铅毒及污染，并提高漆膜质量。稀土元素由于具有特殊的外层电子结构，以它制成的皂类催干剂不仅能通过自身的价态变化将油中天然抗氧化物氧化或结合成络合物沉淀析出，消除抗氧化剂的抗氧性，加速不饱和脂肪酸的吸氧速度，促进油中不饱和脂肪酸的表层氧化聚合干燥，而且还可通过其空轨道与醇酸、酚醛、氨基、环氧等树脂中的羟基、羟甲基等极性基团形成配位键，增加分子结构的交联度，生成更大相对分子质量的配位络合物，从而使中、底层涂层产生配位聚合干燥[1]。例如以稀土元素Ce和异辛酸为主要原料，采用有机酸皂化法可制备稀土油漆催干剂，该催干剂能通过所含铈离子的价态变化促进自由基产生，加速有机涂层的氧化聚合干燥，同时还可与有机分子中的羟基、羟甲基等极性基团形成配位键，使有机涂层产生配位聚合干燥[2]。

    2.稀土在功能有机涂料中的应用

   该类涂料可用于木材、金属、陶瓷、纸张等固体物质的喷涂，起到增加光洁度及防腐等作用。在内墙涂料的制备中加入稀土盐，可以产生对人体有益的负离子[4]。这是因为稀土元素的原子zui外层电子结构相同，都是2个电子，次外层结构相似，而倒数第3层具有未充满的4f电子层结构。4f轨道上有未成对电子，zui外层的2个电子发生电子跃迁，由此而产生多种多样的电子能级，在稀土元素的原子表面产生空穴，使之与水、空气组成的体系发生催化反应，产生O2和·OH活性氧自由基，将空气中的分子电离，从而增加空气中负离子的浓度。稀土元素具有特殊的电子结构以及*的光、电、磁等性质，是构成光、电、磁等新型功能材料的重要元素。稀土激活碱土金属铝酸盐发光材料是指以稀土特别是以Eu为激活元素，以碱土金属铝酸盐为基体的一类发光材料。当前代表性且性能的铝酸盐基长余辉发光材料是稀土离子掺杂的MAl2O4：Eu2+，RE3+，其中M是碱土金属元素，RE是稀土元素，Eu2+是发光中心，RE能导致缺陷能级的形成，从而形成长余辉。不同的M使得Eu2+所处的晶体场强度发生明显的变化，从而产生不同的发光和余辉颜色[5-6]。浦鸿汀，等[7]研究了以铝酸锶铕为发光体，分别以过氯乙烯、环氧树脂和丙烯酸树脂为基料的发光涂料，研究表明，铝酸锶铕的含量以20%～30%为*，以丙烯酸树脂为基料的发光涂料，其发光强度、附着力、耐水、耐候、化学稳定性较好。美国[8]介绍了一种水性高速公路发光涂料，该涂料含有铕及其他稀土离子共激活的MAl2O3（M为Sr、Mg、Ca、Ba中的一种或多种）发光物质，以水溶性聚氨酯树脂为基料，是一种环境友好型道路漆，而且还可以用于室内外的夜间指示。稀土保温涂料是以硅酸盐纤维为主料，以膨胀珍珠盐为填料，掺杂适量的表面活性剂、稀土和高低温粘合剂制备而成[9]。稀土元素加入保温涂料以后，可以生成稀土氧化物、稀土硅酸盐、稀土化合物以及稀土夹杂物并放出某些气体物质，提高保温涂料的微孔结构。通过X射线荧光分析仪的检测证实，稀土元素和它的氧化物、盐类等是大量多元共存的。采用电子扫描显微镜对两种保温涂料进行观察，加入稀土元素的保温涂料，其纤维呈网状排列；而不加稀土的保温涂料，其纤维成混杂片状排列。由于稀土元素的“晶体惯态”大部分是“密排六方”体，部分是“密排六方”和“面心立方”共存，其原子本身又存在着空价键轨道，因而它的化学性能活泼，并和其他原子接触面大，在物理化学反应后形成以它为中心的网络结构，因而增强了涂料纤维之间聚合力。此外，稀土添加剂具有微量的放射性，能放射出г、β射线，这些射线能使涂料中的粘结剂改性，也有助于提高其粘结力[10]。将二氧化硅、炭化硅、硼酸、双氢水、氧化铅按照一定的比例混合反应制备原料组分A；再将石墨粉、稀土氧化物按照一定的比例混合制成组分B；将A，B组分按比例混合，加入溶剂，可调制成黏稠的导电涂料[11]，可对冬季混凝土的施工进行、安全的加热保温，保证冬季混凝土系统的正常水合反应，满足了混凝土的强度设计要求，从而有效防止混凝土的早期冻害。