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简析无机涂料的分类与应用

添加时间:2021.04.14

  无机涂料所用的原材料直接来自于自然界,资源丰厚,价钱也比较低廉,这是许多有机涂料难以抵达的。

  无机涂料对环境的污染小,且能耗低、消费本钱低、投资低。无机涂料的特性均契合涂料工业水性化、粉末化、无溶剂化、高固体化、辐射固化、无公害化、高性能化、特种功用化和节能、省能源化等的展开方向,因此,无机涂料具备宽广的市场前景,得到了普遍的工业应用,其经济、社会效益惹起了人们的普遍关注。

  无机涂料的分类

  无机涂料的分类方法较多,常用的分类方法有以下几种:根据主要的成膜物质来分类(这也是目前国内普遍采用的分类方法),无机涂料分为碱金属硅酸盐涂料、硅溶胶涂料、磷酸盐涂料等;根据无机涂料或成膜物质的性状、形态来分类,分为溶液涂料、乳液涂料、粉末涂料等;根据涂膜的特殊功用来分类,分为无机防腐涂料、无机防霉涂料、无机耐热涂料、无机防火涂料、无机导电涂料、无机金属热处置维护涂料、无机润滑耐磨涂料等;根据被涂物用途来分类,分为建筑用无机涂料、船舶用无机涂料、汽车用无机涂料等。

  1.碱金属硅酸盐涂料

  碱金属硅酸盐涂料又称水玻璃基无机涂料,它是以硅酸钾和硅酸钠为粘结剂的一类涂料。水玻璃系无机涂料的主要组分是水玻璃、固化剂、填充料以及颜料和辅助剂等,其成膜机理为硅酸钠或硅酸钾与空气中的CO2反响构成硅酸溶胶,随着水分的蒸发,脱水构成无机硅氧链网状大分子。

  水玻璃分子式通式M2O.mSiO2.nH2O,M可以是钠、钾、锂和铵4种离子,m为模数。水玻璃根据M离子的不同可分为钾水玻璃、钠水玻璃、锂水玻璃、铵水玻璃。锂水玻璃和铵水玻璃价钱太高,适用价值不大;钾水玻璃价钱中等;钠水玻璃因价钱低廉,用途范围最广。目前国内主要产品随着水玻璃的类型不同,大致可以分为钾水玻璃涂料,钠水玻璃涂料,钾、钠水玻璃涂料3种。

  基料对涂料的性能起着决议性作用。水玻璃的主要特性有:良好的粘结性能;硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用;不熄灭,耐热、耐燃性好,耐酸性极好。因而水玻璃作为涂料基料运用时具有许多优点,但水玻璃用作涂料基料时,由于碱金属以离子方式分散在涂膜中,当涂膜遇水时,涂膜会因碱金属离子的离解而破坏,即构成涂膜的不耐水性。碱金属硅酸盐涂料耐水性不良是性能上的缺乏,可以经过一些改性措施来进步耐水性能,常用的改性方法有:水玻璃的酸改性、与合成树脂乳液复合运用、水玻璃的综合改性等。

  2.硅溶胶涂料

  硅溶胶涂料是以胶体二氧化硅的水分散液为成膜物质,混以颜料、填料、助剂搅拌研磨分散调制而成的一种无机涂料。硅胶的分子式为H2SiO3,是以SiO2为基本单位在水中的分散体,其胶团颗粒细微,粒径范围普通在5~100 nm,即处于纳米尺度。硅溶胶的制备通常以水玻璃为原料,用离子交流法制备而成,它的成膜机理是,在硅溶胶失去水分时,单体硅酸逐渐聚合,随着水分蒸发,胶体分子增大,SiO2粒子间能构成坚固的Si-O键面,继而构成硅氧链网状结构,成为连续涂膜。

  硅溶胶作为涂料基料运用时具有如下特性:

  (1)因硅溶胶颗粒细微,析胶时的SiO2具有较高的活性,SiO2能够包裹住涂料中的粉状颗粒,使粉状颗粒与某些无机盐类、金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物,硬化成膜;细微的颗粒对基层渗透力强,可经过毛细管作用渗到基层的内部,使涂料具有较强的粘结力:

  (2)硅溶胶中NaO2含量低,因而使涂膜具有较好的耐水性;由于与基层反响缓慢可使涂料具有较好的涂刷性,在发作无盐析现象时,颜色均匀,因此装饰效果比较好:

  (3)硅溶胶具有较大的比表面积,容易构成网状结构,而且这种结构是不可逆的,因此涂膜坚硬、附着力强、耐水、耐化学性能优秀:

  (4)硅溶胶涂膜不产生静电,不易吸灰,耐污性优秀:

  (5)涂膜具有较好的稳定性,耐候、耐高温性能好。

  3.磷酸盐涂料

  磷酸盐类无机涂料是以酸式磷酸盐(即磷酸二氢盐、磷酸倍半氢盐、磷酸一氢盐及他们的混合物)的水溶液为成膜物,配以颜料、填料、固化剂而成,是一种新型无机涂料。

  磷酸盐通式为MmOn.xP2O5.yH2O,式中M为金属原子,m和n分别为正整数,x、y为正实数,金属原子和磷原子之比即M / P普通在0.25~1的范围内。水性磷酸盐溶液可以直接用结晶状的磷酸氢盐产品溶于水制备而成,但较常用的是,磷酸与金属氧化物和氢化物在水溶液中反响而成。与硅酸和硅酸盐相似,磷酸及磷酸二氢盐具有复杂的网状结构,可在一定条件下发作脱水缩聚反响,生成高分子聚合磷酸盐,磷酸盐的成膜就基于此。但是,磷酸及磷酸盐耐水性好,它们的缩聚反响均在200℃以上,难以常温固化,因而用水溶性磷酸盐作基料制得的涂料普通需高温烘烤才干固化,在加热过程中构成固体的缩合磷酸盐而成膜。为处置磷酸盐涂料必需在高温环境下才干成膜的问题,可以运用参与固化剂的方法来降低磷酸盐涂料的成膜温度并进步涂膜的耐水性,常用的固化剂普通有金属氧化物、金属盐、硅酸盐和硼酸盐等。

  此外,磷酸盐涂料具有酸性,故需参与缓蚀剂,否则会腐蚀金属基底,使涂膜起泡。

  磷酸盐涂料具有较好的附着力和耐热性,由于其在耐热、防腐、耐油、耐候性等方面性能优秀,已用作飞机发起机耐热防腐涂料、化工高温设备耐热防腐涂料及耐热防绣的导电涂料。目前已有磷酸盐涂料用于宇航耐热涂层、金属耐腐蚀维护涂层以及耐热电绝缘涂层等方面的报道。

  无机涂料的应用

  01

  建筑用无机涂料

  建筑用无机涂料具有维护、装饰作用以及一些特殊功用。无机建筑涂料的主要品种包括:以硅酸钾为主要基材的单组分或双组分无机外墙涂料,以硅溶胶为主要基料的单组分无机外墙涂料,以改性钠水玻璃为主要基料的建筑内墙涂料,无机防火涂料、无机防霉涂料、无机绝热涂料、无机防露涂料、无机防水涂料等。各国都有所侧重的展开建筑涂料品种,目前国内外建筑涂料展开呈现出2大特征:一是十分注重环保型产品的开发;二是注重改善建筑涂料的单调性和结膜机理,缩短单调成膜的时间,进步涂料的水溶性、耐磨性、耐腐蚀性、美观性等。

  02

  无机涂料的高温维护作用

  耐热涂料普遍用于高温场所的表面维护,例如钢铁厂的烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置、高温反响设备以及军工设备等外表装饰及维护,以防止钢铁等金属在高温下的热氧化腐蚀,保证设备能够在较长时间的高温条件下有效运用。因此,无机耐热涂料的耐高温、耐腐蚀和物化性能稳定等优点在工业方面(如火电厂和石化范畴等)的应用具有非常严重的理想意义和社会意义。如付晏彬等研制的以硅酸盐为主体制得的耐高温无机涂料可适用于900~1100℃的高温操作条件,且涂层不碳化、不龟裂;邹国华用无机非金属材料研制的高温隔热特种涂料关于处置电厂锅炉“四管”常存在的超温现象具有很好的效果,且该涂层还有一定的抗磨、耐腐蚀作用。

  03

  无机涂料的防腐蚀及维护作用

  就成膜基料的主要类别来说,防腐蚀涂料可以分为有机防腐蚀涂料和无机防腐蚀涂料。有机类的防腐蚀涂料品种较多;而无机类的防腐蚀涂料品种很少,目前主要应用的无机防腐涂料是无机富锌涂料。

  无机富锌涂料于1930年在澳大利亚开端研讨,到1959年,在美国、英国和日本等国度开端工业化消费及应用。20世纪70年代初,美国太空总署开发出水性无机富锌涂料,目前,它在市场上已构成诸多商品化产品,并逐步展开成为具有优秀防腐性、耐候性和耐热性的无机涂料。无机富锌涂料对钢铁具有电化学维护作用;防锈性能优秀;耐海水、耐油、耐盐类、耐大气腐蚀;导电性好,不影响焊接施工;可长期用于400℃以上的高温环境。因此,无机富锌涂料在船舶、海洋采油设备、热力管道、桥梁、石油化工设备管线及高架铁塔等的防腐蚀方面得到了普遍应用。如国内首创的ET-98无机磷酸盐富锌涂料,抑制了无机硅酸盐富锌涂料喷砂、抛丸的缺陷,除油后即可刷涂,并抵达优秀的防腐功用。

  04

  无机涂料的其他特殊作用

  除以上引见的几种主要用途之外,无机涂料还开发了许多除了维护作用以外,兼具某些特殊功用的新产品,这种无机涂料被称为特种涂料。特种涂料具有许多特殊功用,如能够发光、发热\抗菌、抗静电、防火、阻燃、防止海洋生物附着、耐核辐射、可指示温度以及屏蔽等功用,其应用范畴包括航天、航空、舰船、常规兵器、核工业等。特种功用涂料以其共同的性能使许多产品和设备的功用得以充分发挥,成为涂料工业中不可缺少的新品种。

  无机涂料的前景及展望

  “四E”(“四E”方针:Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology,即经济性、高效、节能、生态)已成为人类展开所共同遵照的基本准绳,近年来在世界范围内又提出了可持续展开的总准绳,这都将成为促进和推进无机涂料展开的强大动力。理论上,无机涂料的展开曾经遭到普遍注重,日本和欧洲一些国度还提出“涂料无机化”的观念,这些均标明无机涂料具有很大的展开优势和展开潜力。

  无机涂料虽具有诸多优点,但也存在一些性能上的缺乏,例如装饰效果欠佳,涂膜性脆易开裂,关于金属、塑料和木材等的附着力不强等;无机涂料的应用范围也遭到限制;某些无机涂料消费本钱较高等。针对无机涂料存在的一些问题;

  其处置方法有:

  (1)采用新技术来进步无机涂料的性能。如近年来国外在展开无机涂料方面曾经开端采用愈加先进的纳米材料制备技术、溶胶-凝胶技术来中止无机涂料的制备。

  (2)开发新型无机涂料,扩展无机涂料的应用范围。

  (3)降低涂料制备本钱。目前运用新技术制备的新型无机涂料,在各种性能上具有很大优势,但由于运用了一些价钱很高的原材料,使得涂料的制构成本很高,在一定程度上影响了无机涂料的展开应用。

  因而,降低本钱是无机涂料展开的无机涂料普遍应用于高温场所的表面维护重要课题。


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