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一文读懂耐高温防腐涂料

所属分类:行业动态    发布时间: 2021-07-31    作者:admin
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一文读懂耐高温防腐涂料

随着现代科学技术的迅猛发展,施工工艺不断改进,很多热端部件需要材料在高温条件下服役。长时间的高温工作环境,会加剧金属与空气中的氧、磷、氮等发生化学反应,在其表面生成一层金属氧化物并 逐渐脱落,造成金属腐蚀,从而使材料丧失力学性能 直至破坏。据统计,在发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占全年经济总量的3%~3.5%,在发展中国家这个比例更高。因此,研究金属表面热防护技术,对于防止金属材料在高温条件下的氧化腐蚀、延长材料使用寿命、节约能源等具有重要意义,是当前世界各国的一个研究热点。

耐高温防腐涂料的分类及特性

耐高温涂料,又称耐热涂料,一般是指在 200 ℃以上的环境温度下,漆膜表面无龟裂、起皮、脱落等 现象,仍能保持良好的物理力学性能,使被保护的基材正常工作的一类功能性涂料。根据成膜物质的不同,耐高温涂料通常可以分为两大类,即有机耐高 温涂料和无机耐高温涂料,其具体分类形式见图1。此外,还有一种分类方法将有机和无机聚合产物作为成膜物质的涂料划分为第三类耐高温涂料,即有机无机复合耐高温涂料。




一、有机耐高温防腐涂料

1.纯有机硅树脂耐高温涂料

有机硅树脂,简称硅树脂,是一类以—Si—O—Si—键为主

链、Si原子上连接有机基团(甲基或苯基)·218·表面技术2017年3月的高度交联网状结构的聚有机硅氧烷。由于分子链中既含有有机基团,又含有无机键,所以硅树脂兼具有机物的耐候性、绝缘性、热塑性和无机物的耐高温性、耐磨性等。

2.改性有机硅树脂耐高温涂料

由于纯有机硅树脂价格昂贵,而且树脂分子间的作用力弱,导致涂膜抗溶剂性能差,与基材附着力不好,因此常用其他树脂进行改性。目前常用的改性树脂有丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂和醇酸树脂。

二、无机耐高温防腐涂料

1.硅酸乙酯耐高温涂料

硅酸乙酯(TEOS),常温下为浅黄色透明液体,水解后能生成致密的硅酸溶胶,是制作耐火粘合剂的 主要原料。以硅酸乙酯为基料,加入氧化铬绿、石英 粉以及其他助剂等,可以制备耐 300 ℃高温的涂料。以聚硅酸乙酯和硅中间体水解产物为基料,加入铝粉制备的涂料可耐600 ℃的高温。在改变颜填料及配方比时,如加入玻璃料和耐热颜填料,耐温限度可突破 800 ℃。

  2.硅酸盐耐高温涂料

水溶性硅酸盐,也称水玻璃,通式为R2O·nSiO2,R为 Li、Na、K 等各种碱金属元素,以硅酸盐水溶液为基料制备的耐热涂料,品种丰富,耐温限度高,应用广泛。

  3.磷酸盐耐高温涂料

磷酸盐耐高温涂料的成膜物质是磷酸盐的水溶 液(如磷酸锌和磷酸铝等),常加入固化剂(CrO3) 和耐热颜料(金属铝粉)等组分。该类涂料硬度高,不燃,能耐受 400~800 ℃的高温,常用于金属表面的热防护。

  4.硅溶胶耐高温涂料

硅溶胶是纳米级的SiO2颗粒在水溶液或溶剂中分散而成的胶体溶液,其分子式为SiO2·nH2O[41]。硅溶胶无机高分子涂料是近几年新兴的发展趋势,利用纯硅溶胶作为涂料基料,涂膜的附着力和柔韧性较差,往往不能满足使用要求。

三、有机-无机复合耐高温防腐涂料

有机和无机耐高温涂料各自表现出优异的耐热性和其他物理化学性能,但是也存在不同程度的缺 点,因此,新型的有机-无机复合耐高温涂料应运而生。关于复合涂料的成膜物质,有两种不同的理论。一种理论认为,有机-无机复合耐高温涂料是以有机 物(主要是各种树脂和乳液)作成膜物,然后加入大量的无机粉体作颜填料,即无机组分;另一种理论认 为,复合涂料的成膜体系是有机硅树脂和无机黏合剂 的复合体,常用的高温黏合剂有高岭土、云母、滑石 粉等硅酸盐填料。

应用

其中有机系列的耐高温防腐涂料多半以有机硅为载体,其.高温度一般不能超过400摄氏度,超过此温度就会发生碳化或者软化,而无机系列的耐高温粘合剂皆是能承受至少1000摄氏度的高温,其中无机硅酸锌耐高温2300度,用途广泛,薄涂层可以起到很好的防氧化防腐的效果,厚涂层不但可以起到很好的防氧化防腐的效果,还可以起到到隔热保温效果。可以作为陶瓷、玻璃、金属等涂层材料,广泛用于冶金窑炉、石英加热管镀白、燃煤电厂制粉系统抗冲腐蚀磨损涂层涂料、汽车发动机火花塞陶瓷涂层防积碳、钢材标识、钢化玻璃LOGO标识、耐高温玻璃油墨、航空航天等诸多工业领域。常温喷涂在玻璃、陶瓷、金属等物体表面,低温烘干或者常温自干,与表面的附着力非常好,坚硬耐磨耐划伤,不开裂,性能优良。

研究现状

我国耐热涂料产品的研发始于1952 年,早期发展缓慢,应用有限。从 20世纪80年代开始,耐热涂料在航天、汽车、化工等领域逐渐获得广泛应用,国内科学家关于耐高温涂料的研究不断取得新的进展。涂料在 800 ℃高温下具有良好的抗热性和抗氧化性,还表现出较好的耐化学腐蚀性。无机涂料的研究主要体现在磷酸盐和硅酸盐方面,以水溶性聚磷酸盐为成膜物,加入CuO作为固化剂,并添加多 种功能性填料制得了无铬环保磷酸盐基耐高温防腐涂料,在900 ℃高温条件下漆膜保持完好。以水溶性硅 酸作为成膜物质成为研究的热点,国产 C-2 型粘接剂以白色水基糊状硅铝酸为基料,制备的涂层耐温限度突破 1300 ℃,并且耐有机溶剂、油、水和氢氟酸以外的各种强酸的腐蚀。

发展趋势

早期的耐热涂料以无机类为主,主要是因为无机 耐热产品原料丰富、价格便宜、绿色无污染,而且耐高温性能好。但是在使用过程中也存在以下问题:1)漆膜较脆,涂层的韧性差,在高温下易开裂;2)涂膜 完全固化前的耐水性不好;3)粘结性能差;4)对基材的处理要求较严格,在一定程度上限制了其应用范围。

 

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