無(wú)機涂料有哪些優(yōu)勢?無(wú)機涂料的使用范圍有哪
無(wú)機涂料特點(diǎn)
無(wú)機涂料所用的原材料直接來(lái)自于自然界,資源豐富,價(jià)格也比較低廉,這是許多有機涂料難以達到的。
無(wú)機涂料對環(huán)境的污染小,且能耗低、生產(chǎn)成本低、投資低。無(wú)機涂料的特點(diǎn)均符合涂料工業(yè)水性化、粉末化、無(wú)溶劑化、高固體化、輻射固化、無(wú)公害化、高性能化、特種功能化和節能、省能源化等的發(fā)展方向,因此,無(wú)機涂料具備廣闊的市場(chǎng)前景,得到了廣泛的工業(yè)應用,其經(jīng)濟、社會(huì )效益引起了人們的廣泛關(guān)注。
無(wú)機涂料的分類(lèi)
無(wú)機涂料的分類(lèi)方法較多,常用的分類(lèi)方法有以下幾種:根據主要的成膜物質(zhì)來(lái)分類(lèi)(這也是目前國內廣泛采用的分類(lèi)方法),無(wú)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(wú)機涂料或成膜物質(zhì)的性狀、形態(tài)來(lái)分類(lèi),分為溶液涂料、乳液涂料、粉末涂料等;根據涂膜的特殊功能來(lái)分類(lèi),分為無(wú)機防腐涂料、無(wú)機防霉涂料、無(wú)機耐熱涂料、無(wú)機防火涂料、無(wú)機導電涂料、無(wú)機金屬熱處理保護涂料、無(wú)機潤滑耐磨涂料等;根據被涂物用途來(lái)分類(lèi),分為建筑用無(wú)機涂料、船舶用無(wú)機涂料、汽車(chē)用無(wú)機涂料等。建筑涂料采購網(wǎng)(jztl.net)無(wú)機涂料廠(chǎng)家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)無(wú)機涂料、真石漆、乳膠漆、內墻涂料、外墻涂料、品類(lèi)齊全,性?xún)r(jià)比高。
1.堿金屬硅酸鹽涂料
堿金屬硅酸鹽涂料又稱(chēng)水玻璃基無(wú)機涂料,它是以硅酸鉀和硅酸鈉為粘結劑的一類(lèi)涂料。水玻璃系無(wú)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反應形成硅酸溶膠,隨著(zhù)水分的蒸發(fā),脫水形成無(wú)機硅氧鏈網(wǎng)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(jià)格太高,實(shí)用價(jià)值不大;鉀水玻璃價(jià)格中等;鈉水玻璃因價(jià)格低廉,用途范圍最廣。目前國內主要產(chǎn)品隨著(zhù)水玻璃的類(lèi)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(zhù)決定性作用。水玻璃的主要特性有:良好的粘結性能;硬化時(shí)析出的硅酸凝膠有堵塞毛細孔隙而防止水滲透的作用;不燃燒,耐熱、耐燃性好,耐酸性極好。因而水玻璃作為涂料基料使用時(shí)具有許多優(yōu)點(diǎn),但水玻璃用作涂料基料時(shí),由于堿金屬以離子形式分散在涂膜中,當涂膜遇水時(shí),涂膜會(huì )因堿金屬離子的離解而破壞,即造成涂膜的不耐水性。堿金屬硅酸鹽涂料耐水性不良是性能上的不足,可以通過(guò)一些改性措施來(lái)提高耐水性能,常用的改性方法有:水玻璃的酸改性、與合成樹(shù)脂乳液復合使用、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(zhì),混以顏料、填料、助劑攪拌研磨分散調制而成的一種無(wú)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,粒徑范圍一般在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,用離子交換法制備而成,它的成膜機理是,在硅溶膠失去水分時(shí),單體硅酸逐漸聚合,隨著(zhù)水分蒸發(fā),膠體分子增大,SiO2粒子間能形成牢固的Si-O鍵面,繼而形成硅氧鏈網(wǎng)狀結構,成為連續涂膜。
硅溶膠作為涂料基料使用時(shí)具有如下特點(diǎn):
(1)因硅溶膠顆粒細微,析膠時(shí)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(wú)機鹽類(lèi)、金屬氧化物生成新的硅酸鹽無(wú)機高分子化合物,硬化成膜;細微的顆粒對基層滲透力強,可通過(guò)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;由于與基層反應緩慢可使涂料具有較好的涂刷性,在發(fā)生無(wú)鹽析現象時(shí),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,容易形成網(wǎng)狀結構,而且這種結構是不可逆的,因此涂膜堅硬、附著(zhù)力強、耐水、耐化學(xué)性能優(yōu)異:
(4)硅溶膠涂膜不產(chǎn)生靜電,不易吸灰,耐污性?xún)?yōu)異:
(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(lèi)無(wú)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(wú)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(shí)數,金屬原子和磷原子之比即M / P一般在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(chǎn)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應而成。與硅酸和硅酸鹽相似,磷酸及磷酸二氫鹽具有復雜的網(wǎng)狀結構,可在一定條件下發(fā)生脫水縮聚反應,生成高分子聚合磷酸鹽,磷酸鹽的成膜就基于此。然而,磷酸及磷酸鹽耐水性好,它們的縮聚反應均在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一般需高溫烘烤才能固化,在加熱過(guò)程中形成固體的縮合磷酸鹽而成膜。為解決磷酸鹽涂料必須在高溫環(huán)境下才能成膜的問(wèn)題,可以使用加入固化劑的方法來(lái)降低磷酸鹽涂料的成膜溫度并提高涂膜的耐水性,常用的固化劑一般有金屬氧化物、金屬鹽、硅酸鹽和硼酸鹽等。
此外,磷酸鹽涂料具有酸性,故需加入緩蝕劑,否則會(huì )腐蝕金屬基底,使涂膜起泡。
磷酸鹽涂料具有較好的附著(zhù)力和耐熱性,由于其在耐熱、防腐、耐油、耐候性等方面性能優(yōu)異,已用作飛機發(fā)動(dòng)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、金屬耐腐蝕保護涂層以及耐熱電絕緣涂層等方面的報道。
無(wú)機涂料的應用
1.建筑用無(wú)機涂料
建筑用無(wú)機涂料具有保護、裝飾作用以及一些特殊功能。無(wú)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(wú)機外墻涂料,以硅溶膠為主要基料的單組分無(wú)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(wú)機防火涂料、無(wú)機防霉涂料、無(wú)機絕熱涂料、無(wú)機防露涂料、無(wú)機防水涂料等。各國都有所側重的發(fā)展建筑涂料品種,目前國內外建筑涂料發(fā)展呈現出2大特色:一是十分重視環(huán)保型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā);二是注重改善建筑涂料的干燥性和結膜機理,縮短干燥成膜的時(shí)間,提高涂料的水溶性、耐磨性、耐腐蝕性、美觀(guān)性等。
2.無(wú)機涂料的高溫保護作用
耐熱涂料廣泛用于高溫場(chǎng)合的表面保護,例如鋼鐵廠(chǎng)的煙囪、高溫管道、高溫爐、石油裂解裝置、高溫反應設備以及軍工設備等外表裝飾及保護,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(cháng)時(shí)間的高溫條件下有效使用。因此,無(wú)機耐熱涂料的耐高溫、耐腐蝕和物化性能穩定等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)方面(如火電廠(chǎng)和石化領(lǐng)域等)的應用具有非常重大的現實(shí)意義和社會(huì )意義。如付晏彬等研制的以硅酸鹽為主體制得的耐高溫無(wú)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(wú)機非金屬材料研制的高溫隔熱特種涂料對于解決電廠(chǎng)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。
3.無(wú)機涂料的防腐蝕及保護作用
就成膜基料的主要類(lèi)別來(lái)說(shuō),防腐蝕涂料可以分為有機防腐蝕涂料和無(wú)機防腐蝕涂料。有機類(lèi)的防腐蝕涂料品種較多;而無(wú)機類(lèi)的防腐蝕涂料品種很少,目前主要應用的無(wú)機防腐涂料是無(wú)機富鋅涂料。
無(wú)機富鋅涂料于1930年在澳大利亞開(kāi)始研究,到1959年,在美國、英國和日本等國家開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)及應用。20世紀70年代初,美國太空總署開(kāi)發(fā)出水性無(wú)機富鋅涂料,目前,它在市場(chǎng)上已形成諸多商品化產(chǎn)品,并逐步發(fā)展成為具有優(yōu)異防腐性、耐候性和耐熱性的無(wú)機涂料。無(wú)機富鋅涂料對鋼鐵具有電化學(xué)保護作用;防銹性能優(yōu)良;耐海水、耐油、耐鹽類(lèi)、耐大氣腐蝕;導電性好,不影響焊接施工;可長(cháng)期用于400℃以上的高溫環(huán)境。因此,無(wú)機富鋅涂料在船舶、海洋采油設施、熱力管道、橋梁、石油化工設備管線(xiàn)及高架鐵塔等的防腐蝕方面得到了廣泛應用。如國內首創(chuàng )的ET-98無(wú)機磷酸鹽富鋅涂料,克服了無(wú)機硅酸鹽富鋅涂料噴砂、拋丸的缺點(diǎn),除油后即可刷涂,并達到優(yōu)異的防腐功能。
4.無(wú)機涂料的其他特殊作用
除以上介紹的幾種主要用途之外,無(wú)機涂料還開(kāi)發(fā)了許多除了保護作用以外,兼具某些特殊功能的新產(chǎn)品,這種無(wú)機涂料被稱(chēng)為特種涂料。特種涂料具有許多特殊功能,如能夠發(fā)光、發(fā)熱\抗菌、抗靜電、防火、阻燃、防止海洋生物附著(zhù)、耐核輻射、可指示溫度以及屏蔽等功能,其應用領(lǐng)域包括航天、航空、艦船、常規兵器、核工業(yè)等。特種功能涂料以其獨特的性能使許多產(chǎn)品和設備的功能得以充分發(fā)揮,成為涂料工業(yè)中不可缺少的新品種。
無(wú)機涂料的前景及展望
“四E”(“四E”方針:Ecomomy、Efficiency、Energy、Ecology,即經(jīng)濟性、高效、節能、生態(tài))已成為人類(lèi)發(fā)展所共同遵循的基本原則,近年來(lái)在世界范圍內又提出了可持續發(fā)展的總原則,這都將成為促進(jìn)和推動(dòng)無(wú)機涂料發(fā)展的強大動(dòng)力。實(shí)際上,無(wú)機涂料的發(fā)展已經(jīng)受到普遍重視,日本和歐洲一些國家還提出“涂料無(wú)機化”的觀(guān)點(diǎn),這些均表明無(wú)機涂料具有很大的發(fā)展優(yōu)勢和發(fā)展潛力。
無(wú)機涂料雖具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也存在一些性能上的不足,例如裝飾效果欠佳,涂膜性脆易開(kāi)裂,對于金屬、塑料和木材等的附著(zhù)力不強等;無(wú)機涂料的應用范圍也受到限制;某些無(wú)機涂料生產(chǎn)成本較高等。針對無(wú)機涂料存在的一些問(wèn)題;
其解決方法有:
(1)采用新技術(shù)來(lái)提高無(wú)機涂料的性能。如近年來(lái)國外在發(fā)展無(wú)機涂料方面已經(jīng)開(kāi)始采用更加先進(jìn)的納米材料制備技術(shù)、溶膠-凝膠技術(shù)來(lái)進(jìn)行無(wú)機涂料的制備。
(2)開(kāi)發(fā)新型無(wú)機涂料,擴大無(wú)機涂料的應用范圍。
(3)降低涂料制備成本。目前使用新技術(shù)制備的新型無(wú)機涂料,在各種性能上具有很大優(yōu)勢,但由于使用了一些價(jià)格很高的原材料,使得涂料的制造成本很高,在一定程度上影響了無(wú)機涂料的發(fā)展應用。
因而,降低成本是無(wú)機涂料發(fā)展的無(wú)機涂料廣泛應用于高溫場(chǎng)合的表面保護重要課題。
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