首先,有机涂料耐热性有限,即便是耐高温的芳杂环树脂涂料也只能在200~350℃下持久使用;而无机涂料拥有良好的耐高温机能,持久耐热温度可达400~1000℃,短期耐热温度可达1500℃。
其次,有机涂料在耐候性方面并不梦想,且传染较严沉;而无机涂料在耐候性、耐溶剂性方面均很优异。
无机涂料所用的原资料直接来自于天然界,资源丰硕,价值也比力便宜,这是很多有机涂料难以达到的。
无机涂料对环境的传染幼,且能耗低、出产成本低、投资低。无机涂料的特点均切合涂料工业水性化、粉末化、无溶剂化、高固体化、辐射固化、无公害化、高机能化、特种职能化和节能、省能源化等的发展方向,因而,无机涂料具备辽阔的市场远景,得到了宽泛的工业利用,其经济、社会效益引起了人们的宽泛关注。
无机涂料的分类
无机涂料的分类步骤较多,常用的分类步骤有以下几种:凭据重要的成膜物质来分类(这也是目前国内宽泛选取的分类步骤),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;凭据无机涂料或成膜物质的性状、状态来分类,分为溶液涂料、乳液涂料、粉末涂料等;凭据涂膜的特殊职能来分类,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;ね苛稀⑽藁饣湍ネ苛系;凭据被涂物用处来分类,分为构筑用无机涂料、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重要组分是水玻璃、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反映形成硅酸溶胶,随着水分的蒸发,脱水形成无机硅氧链网状大分子。
水玻璃分子式通式M2O.mSiO2.nH2O,M可所以钠、钾、锂和铵4种离子,m为模数。水玻璃凭据M离子的分歧可分为钾水玻璃、钠水玻璃、锂水玻璃、铵水玻璃。锂水玻璃和铵水玻璃价值太高,实用价值不大;钾水玻璃价值中等;钠水玻璃因价值便宜,用处领域最广。目前国内重要产品随着水玻璃的类型分歧,大体能够分为钾水玻璃涂料,钠水玻璃涂料,钾、钠水玻璃涂料3种。
基料对涂料的机能起着决定性作用。水玻璃的重要个性有:优良的粘结机能;硬化时析出的硅酸凝胶有梗塞毛细孔隙而预防水渗入的作用;不点火,耐热、耐燃性好,耐酸性极好。因而水玻璃作为涂料基料使用时拥有很多利益,但水玻璃用作涂料基料时,由于碱金属以离子大局分散在涂膜中,当涂膜遇水时,涂膜会因碱金属离子的离解而粉碎,即造成涂膜的不耐水性。碱金属硅酸盐涂料耐水性不良是机能上的不及,能够通过一些改性措施来提高耐水机能,常用的改性步骤有:水玻璃的酸改性、与合成树脂乳液复合使用、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造而成的一种无机涂料。硅胶的分子式为H2SiO3,是以SiO2为根基单元在水中的分散体,其胶团颗粒轻微,粒径领域通常在5~100 nm,即处于纳米尺度。硅溶胶的造备通常以水玻璃为原料,用离子互换法造备而成,它的成膜机理是,在硅溶胶失去水分时,单体硅酸逐步聚合,随着水分蒸发,胶体分子增大,SiO2粒子间能形成牢固的Si-O键面,继而形成硅氧链网状结构,成为陆续涂膜。
硅溶胶作为涂料基料使用时拥有如下特点:
(1)因硅溶胶颗粒轻微,析胶时的SiO2拥有较高的活性,SiO2可能包裹住涂猜中的粉状颗粒,使粉状颗粒与某些无机盐类、金属氧化物天生新的硅酸盐无机高分子化合物,硬化成膜;轻微的颗粒对基层渗入力强,可通过毛细管作用渗到基层的内部,使涂料拥有较强的粘结力:
(2)硅溶胶中NaO2含量低,因而使涂膜拥有较好的耐水性;由于与基层反映缓慢可使涂料拥有较好的涂刷性,在产生无盐析景象时,色彩均匀,因而装璜成效比力好:
(3)硅溶胶拥有较大的比表表积,容易形成网状结构,并且这种结构是不成逆的,因而涂膜僵硬、附着力强、耐水、耐化学机能优异:
(4)硅溶胶涂膜不产生静电,不易吸灰,耐污性优异:
(5)涂膜拥有较好的不变性,耐候、耐高温机能好。
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别离为正整数,x、y为正实数,金属原子和磷原子之比即M / P通常在0.25~1的领域内。水性磷酸盐溶液能够直接用结晶状的磷酸氢盐产品溶于水造备而成,但较常用的是,磷酸与金属氧化物和氢化物在水溶液中反映而成。与硅酸和硅酸盐类似,磷酸及磷酸二氢盐拥有复杂的网状结构,可在肯定前提下产生脱水缩聚反映,天生高分子聚合磷酸盐,磷酸盐的成膜就基于此。然而,磷酸及磷酸盐耐水性好,它们的缩聚反映均在200℃以上,难以常温固化,因而用水溶性磷酸盐作基料造得的涂料通常需高温烘烤能力固化,在加热过程中形成固体的缩合磷酸盐而成膜。为解决磷酸盐涂料必须在高温环境下能力成膜的问题,能够使用参与固化剂的步骤来降低磷酸盐涂料的成膜温度并提高涂膜的耐水性,常用的固化剂通常有金属氧化物、金属盐、硅酸盐和硼酸盐等。
此表,磷酸盐涂料拥有酸性,故需参与缓蚀剂,不然会侵蚀金属基底,使涂膜起泡。
磷酸盐涂料拥有较好的附着力和耐热性,由于其在耐热、防腐、耐油、耐候性等方面机能优异,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、金属耐侵蚀;ね坎阋约澳腿鹊缇低坎愕确矫娴谋。
无机涂料的利用
1.构筑用无机涂料
构筑用无机涂料拥有;ぁ⒆拌饔靡约耙恍┨厥庵澳。无机构筑涂料的重要种类蕴含:以硅酸钾为重要基材的单组分或双组分无机表墙涂料,以硅溶胶为重要基料的单组分无机表墙涂料,以改性钠水玻璃为重要基料的构筑内墙涂料,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。列都城有所侧沉的发展构筑涂料种类,目前国内表构筑涂料发展出现出2大特色:一是十吩祺沉环保型产品的开发;二是注沉改善构筑涂料的干燥性和结膜机理,缩短干燥成膜的功夫,提高涂料的水溶性、耐磨性、耐侵蚀性、美观性等。
2.无机涂料的高温;ぷ饔
耐热涂料宽泛用于高温场所的表表;,例如钢铁厂的烟囱、高温管路、高温炉、石油裂解装置、高温反映设备以及军工设备等表表装璜及;,以预防钢铁等金属在高温下的热氧化侵蚀,保障设备可能在较长功夫的高温前提下有效使用。因而,无机耐热涂料的耐高温、耐侵蚀和物化机能不变蹬着点在工业方面(如火电厂和石化领域等)的应器拥有极度沉大的现实意思和社会心理。如付晏彬等研造的以硅酸盐为主体造得的耐高温无机涂料可合用于900~1100℃的高温操作前提,且涂层不碳化、不龟裂;邹国华用无机非金属资料研造的高温隔热特种涂料对于解决电厂锅炉“四管”常存在的超温景象拥有很好的成效,且该涂层还有肯定的抗磨、耐侵蚀作用。
3.无机涂料的防侵蚀及;ぷ饔
就成膜基料的重要类别来说,防侵蚀涂料能够分为有机防侵蚀涂料和无机防侵蚀涂料。有机类的防侵蚀涂料种类较多;而无机类的防侵蚀涂料种类很少,目前重要利用的无机防腐涂料是无机富锌涂料。
无机富锌涂料于1930年在澳大利亚起头钻研,到1959年,在美国、英国和日本等国度起头工业化出产及利用。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,它在市场上已形成诸多商品化产品,并逐步发展成为拥有优异防腐性、耐候性和耐热性的无机涂料。无机富锌涂料对钢铁拥有电化学;ぷ饔;防锈机能良好;耐海水、耐油、耐盐类、耐大气侵蚀;导电性好,不影响焊接施工;可持久用于400℃以上的高温环境。因而,无机富锌涂料在船舶、海洋采油设施、热力管路、桥梁、石油化工设备管线及高架铁塔等的防侵蚀方面得到了宽泛利用。如国内初创的ET-98无机磷酸盐富锌涂料,克服了无机硅酸盐富锌涂料喷砂、抛丸的弊端,除油后即可刷涂,并达到优异的防腐职能。
4.无机涂料的其他特殊作用
除以上介绍的几种重要用处之表,无机涂料还开发了很多除了;ぷ饔靡员,兼具某些特殊职能的新产品,这种无机涂料被称为特种涂料。特种涂料拥有很多特殊职能,如可能发光、发热\抗菌、抗静电、防火、阻燃、预防海洋生物附着、耐核辐射、可批示温度以及屏蔽等职能,其利用领域蕴含航天、航空、舰船、通例刀兵、核工业等。特种职能涂料以其怪异的机能使很多产品和设备的职能得以充分阐扬,成为涂料工业中不成短缺的新种类。
无机涂料的远景及瞻望
“四E”(“四E”方针:Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology,即经济性、高效、节能、生态)已成为人类发展所共同遵循的根基准则,近年来在世界领域内又提出了可持续发展的总准则,这都将成为推进和推动无机涂料发展的壮大动力。现实上,无机涂料的发展已经受到普遍器沉,日本和欧洲一些国度还提出“涂料无机化”的概想,这些均批注无机涂料拥有很大的发展优势和发展潜力。
无机涂料虽拥有诸多利益,但也存在一些机能上的不及,例如装璜成效欠佳,涂膜性脆易开裂,对于金属、塑料和木材等的附着力不强等;无机涂料的利用领域也受到限度;某些无机涂料出产成本较高档。针对无机涂料存在的一些问题,
其解决步骤有:
(1)选取新技术来提高无机涂料的机能。如近年来国表在发展无机涂料方面已经起头选取越发先进的纳米资料造备技术、溶胶-凝胶技术来进行无机涂料的造备。
(2)开发新型无机涂料,扩大无机涂料的利用领域。
(3)降低涂料造备成本。目前使用新技术造备的新型无机涂料,在各类机能上拥有很大优势,但由于使用了一些价值很高的原资料,使得涂料的造作成本很高,在肯定水平上影响了无机涂料的发展利用。因而,降低成本是无机涂料发展的无机涂料宽泛利用于高温场所的表表;こ烈翁。
作者:焦方方 陈效华 卢磊 王秀田 严 伟
奇瑞汽车股份有限公司中央钻研院