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    簡析無機涂料的分類與應用

    時間:2022-03-12 11:19:04

        無機涂料所用的原材料直接來自于自然界,資源豐厚,價錢也比較低廉,這是許多有機涂料難以抵達的。

      無機涂料對環境的污染小,且能耗低、消費本錢低、投資低。無機涂料的特性均契合涂料工業水性化、粉末化、無溶劑化、高固體化、輻射固化、無公害化、高性能化、特種功用化和節能、省能源化等的展開方向,因此,無機涂料具備寬廣的市場前景,得到了普遍的工業應用,其經濟、社會效益惹起了人們的普遍關注。

      無機涂料的分類

      無機涂料的分類方法較多,常用的分類方法有以下幾種:根據主要的成膜物質來分類(這也是目前國內普遍采用的分類方法),無機涂料分為堿金屬硅酸鹽涂料、硅溶膠涂料、磷酸鹽涂料等;根據無機涂料或成膜物質的性狀、形態來分類,分為溶液涂料、乳液涂料、粉末涂料等;根據涂膜的特殊功用來分類,分為無機防腐涂料、無機防霉涂料、無機耐熱涂料、無機防火涂料、無機導電涂料、無機金屬熱處置維護涂料、無機潤滑耐磨涂料等;根據被涂物用途來分類,分為建筑用無機涂料、船舶用無機涂料、汽車用無機涂料等。

      1.堿金屬硅酸鹽涂料

      堿金屬硅酸鹽涂料又稱水玻璃基無機涂料,它是以硅酸鉀和硅酸鈉為粘結劑的一類涂料。水玻璃系無機涂料的主要組分是水玻璃、固化劑、填充料以及顏料和輔助劑等,其成膜機理為硅酸鈉或硅酸鉀與空氣中的CO2反響構成硅酸溶膠,隨著水分的蒸發,脫水構成無機硅氧鏈網狀大分子。

      水玻璃分子式通式M2O.mSiO2.nH2O,M可以是鈉、鉀、鋰和銨4種離子,m為模數。水玻璃根據M離子的不同可分為鉀水玻璃、鈉水玻璃、鋰水玻璃、銨水玻璃。鋰水玻璃和銨水玻璃價錢太高,適用價值不大;鉀水玻璃價錢中等;鈉水玻璃因價錢低廉,用途范圍最廣。目前國內主要產品隨著水玻璃的類型不同,大致可以分為鉀水玻璃涂料,鈉水玻璃涂料,鉀、鈉水玻璃涂料3種。

      基料對涂料的性能起著決議性作用。水玻璃的主要特性有:良好的粘結性能;硬化時析出的硅酸凝膠有堵塞毛細孔隙而防止水滲透的作用;不熄滅,耐熱、耐燃性好,耐酸性極好。因而水玻璃作為涂料基料運用時具有許多優點,但水玻璃用作涂料基料時,由于堿金屬以離子方式分散在涂膜中,當涂膜遇水時,涂膜會因堿金屬離子的離解而破壞,即構成涂膜的不耐水性。堿金屬硅酸鹽涂料耐水性不良是性能上的缺乏,可以經過一些改性措施來進步耐水性能,常用的改性方法有:水玻璃的酸改性、與合成樹脂乳液復合運用、水玻璃的綜合改性等。

      2.硅溶膠涂料

      硅溶膠涂料是以膠體二氧化硅的水分散液為成膜物質,混以顏料、填料、助劑攪拌研磨分散調制而成的一種無機涂料。硅膠的分子式為H2SiO3,是以SiO2為基本單位在水中的分散體,其膠團顆粒細微,粒徑范圍普通在5~100 nm,即處于納米尺度。硅溶膠的制備通常以水玻璃為原料,用離子交流法制備而成,它的成膜機理是,在硅溶膠失去水分時,單體硅酸逐漸聚合,隨著水分蒸發,膠體分子增大,SiO2粒子間能構成堅固的Si-O鍵面,繼而構成硅氧鏈網狀結構,成為連續涂膜。

      硅溶膠作為涂料基料運用時具有如下特性:

      (1)因硅溶膠顆粒細微,析膠時的SiO2具有較高的活性,SiO2能夠包裹住涂料中的粉狀顆粒,使粉狀顆粒與某些無機鹽類、金屬氧化物生成新的硅酸鹽無機高分子化合物,硬化成膜;細微的顆粒對基層滲透力強,可經過毛細管作用滲到基層的內部,使涂料具有較強的粘結力:

      (2)硅溶膠中NaO2含量低,因而使涂膜具有較好的耐水性;由于與基層反響緩慢可使涂料具有較好的涂刷性,在發作無鹽析現象時,顏色均勻,因此裝飾效果比較好:

      (3)硅溶膠具有較大的比表面積,容易構成網狀結構,而且這種結構是不可逆的,因此涂膜堅硬、附著力強、耐水、耐化學性能優秀:

      (4)硅溶膠涂膜不產生靜電,不易吸灰,耐污性優秀:

      (5)涂膜具有較好的穩定性,耐候、耐高溫性能好。

      3.磷酸鹽涂料

      磷酸鹽類無機涂料是以酸式磷酸鹽(即磷酸二氫鹽、磷酸倍半氫鹽、磷酸一氫鹽及他們的混合物)的水溶液為成膜物,配以顏料、填料、固化劑而成,是一種新型無機涂料。

      磷酸鹽通式為MmOn.xP2O5.yH2O,式中M為金屬原子,m和n分別為正整數,x、y為正實數,金屬原子和磷原子之比即M / P普通在0.25~1的范圍內。水性磷酸鹽溶液可以直接用結晶狀的磷酸氫鹽產品溶于水制備而成,但較常用的是,磷酸與金屬氧化物和氫化物在水溶液中反響而成。與硅酸和硅酸鹽相似,磷酸及磷酸二氫鹽具有復雜的網狀結構,可在一定條件下發作脫水縮聚反響,生成高分子聚合磷酸鹽,磷酸鹽的成膜就基于此。但是,磷酸及磷酸鹽耐水性好,它們的縮聚反響均在200℃以上,難以常溫固化,因而用水溶性磷酸鹽作基料制得的涂料普通需高溫烘烤才干固化,在加熱過程中構成固體的縮合磷酸鹽而成膜。為處置磷酸鹽涂料必需在高溫環境下才干成膜的問題,可以運用參與固化劑的方法來降低磷酸鹽涂料的成膜溫度并進步涂膜的耐水性,常用的固化劑普通有金屬氧化物、金屬鹽、硅酸鹽和硼酸鹽等。

      此外,磷酸鹽涂料具有酸性,故需參與緩蝕劑,否則會腐蝕金屬基底,使涂膜起泡。

      磷酸鹽涂料具有較好的附著力和耐熱性,由于其在耐熱、防腐、耐油、耐候性等方面性能優秀,已用作飛機發起機耐熱防腐涂料、化工高溫設備耐熱防腐涂料及耐熱防繡的導電涂料。目前已有磷酸鹽涂料用于宇航耐熱涂層、金屬耐腐蝕維護涂層以及耐熱電絕緣涂層等方面的報道。

      無機涂料的應用

      01

      建筑用無機涂料

      建筑用無機涂料具有維護、裝飾作用以及一些特殊功用。無機建筑涂料的主要品種包括:以硅酸鉀為主要基材的單組分或雙組分無機外墻涂料,以硅溶膠為主要基料的單組分無機外墻涂料,以改性鈉水玻璃為主要基料的建筑內墻涂料,無機防火涂料、無機防霉涂料、無機絕熱涂料、無機防露涂料、無機防水涂料等。各國都有所側重的展開建筑涂料品種,目前國內外建筑涂料展開呈現出2大特征:一是十分注重環保型產品的開發;二是注重改善建筑涂料的單調性和結膜機理,縮短單調成膜的時間,進步涂料的水溶性、耐磨性、耐腐蝕性、美觀性等。

      02

      無機涂料的高溫維護作用

      耐熱涂料普遍用于高溫場所的表面維護,例如鋼鐵廠的煙囪、高溫管道、高溫爐、石油裂解裝置、高溫反響設備以及軍工設備等外表裝飾及維護,以防止鋼鐵等金屬在高溫下的熱氧化腐蝕,保證設備能夠在較長時間的高溫條件下有效運用。因此,無機耐熱涂料的耐高溫、耐腐蝕和物化性能穩定等優點在工業方面(如火電廠和石化范疇等)的應用具有非常嚴重的理想意義和社會意義。如付晏彬等研制的以硅酸鹽為主體制得的耐高溫無機涂料可適用于900~1100℃的高溫操作條件,且涂層不碳化、不龜裂;鄒國華用無機非金屬材料研制的高溫隔熱特種涂料關于處置電廠鍋爐“四管”常存在的超溫現象具有很好的效果,且該涂層還有一定的抗磨、耐腐蝕作用。

      03

      無機涂料的防腐蝕及維護作用

      就成膜基料的主要類別來說,防腐蝕涂料可以分為有機防腐蝕涂料和無機防腐蝕涂料。有機類的防腐蝕涂料品種較多;而無機類的防腐蝕涂料品種很少,目前主要應用的無機防腐涂料是無機富鋅涂料。

      無機富鋅涂料于1930年在澳大利亞開端研討,到1959年,在美國、英國和日本等國度開端工業化消費及應用。20世紀70年代初,美國太空總署開發出水性無機富鋅涂料,目前,它在市場上已構成諸多商品化產品,并逐步展開成為具有優秀防腐性、耐候性和耐熱性的無機涂料。無機富鋅涂料對鋼鐵具有電化學維護作用;防銹性能優秀;耐海水、耐油、耐鹽類、耐大氣腐蝕;導電性好,不影響焊接施工;可長期用于400℃以上的高溫環境。因此,無機富鋅涂料在船舶、海洋采油設備、熱力管道、橋梁、石油化工設備管線及高架鐵塔等的防腐蝕方面得到了普遍應用。如國內首創的ET-98無機磷酸鹽富鋅涂料,抑制了無機硅酸鹽富鋅涂料噴砂、拋丸的缺陷,除油后即可刷涂,并抵達優秀的防腐功用。

      04

      無機涂料的其他特殊作用

      除以上引見的幾種主要用途之外,無機涂料還開發了許多除了維護作用以外,兼具某些特殊功用的新產品,這種無機涂料被稱為特種涂料。特種涂料具有許多特殊功用,如能夠發光、發熱抗菌、抗靜電、防火、阻燃、防止海洋生物附著、耐核輻射、可指示溫度以及屏蔽等功用,其應用范疇包括航天、航空、艦船、常規兵器、核工業等。特種功用涂料以其共同的性能使許多產品和設備的功用得以充分發揮,成為涂料工業中不可缺少的新品種。

      無機涂料的前景及展望

      “四E”(“四E”方針:Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology,即經濟性、高效、節能、生態)已成為人類展開所共同遵照的基本準繩,近年來在世界范圍內又提出了可持續展開的總準繩,這都將成為促進和推進無機涂料展開的強大動力。理論上,無機涂料的展開曾經遭到普遍注重,日本和歐洲一些國度還提出“涂料無機化”的觀念,這些均標明無機涂料具有很大的展開優勢和展開潛力。

      無機涂料雖具有諸多優點,但也存在一些性能上的缺乏,例如裝飾效果欠佳,涂膜性脆易開裂,關于金屬、塑料和木材等的附著力不強等;無機涂料的應用范圍也遭到限制;某些無機涂料消費本錢較高等。針對無機涂料存在的一些問題;

      其處置方法有:

      (1)采用新技術來進步無機涂料的性能。如近年來國外在展開無機涂料方面曾經開端采用愈加先進的納米材料制備技術、溶膠-凝膠技術來中止無機涂料的制備。

      (2)開發新型無機涂料,擴展無機涂料的應用范圍。

      (3)降低涂料制備本錢。目前運用新技術制備的新型無機涂料,在各種性能上具有很大優勢,但由于運用了一些價錢很高的原材料,使得涂料的制構成本很高,在一定程度上影響了無機涂料的展開應用。

      因而,降低本錢是無機涂料展開的無機涂料普遍應用于高溫場所的表面維護重要課題。


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