簡(jiǎn) 介:
耐溫防腐涂料是指在高溫環(huán)境條件下,材料表面與各類環(huán)境介質(zhì)在介面之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng),在材料表面形成反應(yīng)物質(zhì),并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生破壞。隨著航空、航天、能源、化工、冶金、電力、機(jī)械、輕工等行業(yè)的發(fā)展,對(duì)材料的使用性能也越來(lái)越高,一些設(shè)備、管道由于腐蝕介質(zhì)的存在而發(fā)生腐蝕,尤其是一些設(shè)備的高溫部件,如燃燒器、加熱器、各種車輛的排氣管、消聲器、發(fā)動(dòng)機(jī)、熱交換器、石油裂解設(shè)備、高溫蒸汽管道等,在高溫和腐蝕介質(zhì)的作用下會(huì)發(fā)生迅速腐蝕。因此,對(duì)于材料,特別是一些金屬材料,如何在高溫腐蝕環(huán)境達(dá)到保障性能的目的是一個(gè)艱巨的任務(wù)。而在各種高溫防腐蝕技術(shù)中,使用涂料進(jìn)行防護(hù),由于其簡(jiǎn)易性和可操作性得到了各方的青睞,從而得到最廣泛的應(yīng)用。在這里定義的耐溫防腐涂料一般是指在200 ℃以上,漆膜不變色、不脫落,仍能保持適當(dāng)?shù)奈锢砹W(xué)性能的涂料。
分 類:
Ø 有機(jī)高溫防腐涂料
有機(jī)高溫防腐涂料根據(jù)基料的不同,主要包括雜環(huán)類聚合物涂料(如聚酰亞胺類、聚酰胺酰亞胺類、聚醚砜類等)和元素類有機(jī)聚合物涂料(如有機(jī)硅類、有機(jī)氟類、有機(jī)鈦類和聚硼硅氧烷類)兩大類。
Ø 無(wú)機(jī)高溫防腐涂料
目前無(wú)機(jī)高溫防腐涂料主要分為以聚硅酸乙酯為基料、以水溶性硅酸鹽為基料、以二氧化硅溶膠為基料及水溶性磷酸鹽為基料的四種體系。
Ø 有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合高溫防腐涂料
有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合高溫防腐涂料的作用原理是:當(dāng)有機(jī)硅涂層在受熱條件下分解、炭化,失去足夠的粘結(jié)性能時(shí),玻璃陶瓷料熔化并接替有機(jī)硅樹(shù)脂繼續(xù)起對(duì)顏料和填料的黏附作用。
配方設(shè)計(jì):
耐溫防腐涂料的使用環(huán)境是特定的,主要面對(duì)如何在高溫環(huán)境下阻隔腐蝕介質(zhì)侵蝕底材的要求。這就要求在設(shè)計(jì)配方時(shí)必須選擇既有良好的耐溫性又有兼顧防腐蝕性能的材料。
1. 基料的選擇
選擇耐溫防腐涂料的基料時(shí),由于其使用目的的限制,可供選擇的樹(shù)脂不多,得到大規(guī)模工業(yè)化使用的就更少。有機(jī)硅樹(shù)脂基于其優(yōu)異的耐溫性和施工性,成為國(guó)內(nèi)外涂料公司開(kāi)發(fā)這類涂料時(shí)共同的選擇。
有機(jī)硅樹(shù)脂作為耐溫防腐涂料最大的優(yōu)勢(shì)是良好的耐高溫性能,這主要是由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)所致。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)硅改性樹(shù)脂進(jìn)行了大量研究,對(duì)于不同結(jié)構(gòu)、不同比例的樹(shù)脂對(duì)最終性能的影響積累了大量的數(shù)據(jù)。
序號(hào) |
物理形態(tài) (固體含量)/% |
官能團(tuán) |
活性 |
典型應(yīng)用 |
1 |
片狀固體 (100) |
硅烷醇 |
可與含羥基的醇酸樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和其它有機(jī)樹(shù)脂反應(yīng) |
反應(yīng)性有機(jī)硅樹(shù)脂中間體,用于彩色保養(yǎng)和建筑面漆、乙基電器面漆、卷材漆和高溫裝飾性漆;與其它硅樹(shù)脂混合,用于改善硬度。有有機(jī)樹(shù)脂混合,改善耐候性和耐熱性 |
2 |
液體 (90) |
甲氧基 |
與活性羥基的有機(jī)樹(shù)脂體系反應(yīng) |
活性有機(jī)硅中間體,用于卷材漆、電器裝飾和其它需要提高耐熱性和耐候性的裝飾;通常與飽和聚酯或無(wú)油醇酸樹(shù)脂反應(yīng),形成有機(jī)硅改性共聚物 |
3 |
液體 (90) |
甲氧基 |
與活性羥基的有機(jī)樹(shù)脂反應(yīng) |
活性有機(jī)硅中間體,用于卷材漆、電器裝飾和其它需要提高耐熱性和耐候性的裝飾;通常與飽和聚酯反應(yīng),形成20 %-50 %有機(jī)硅含量的硅改性聚酯共聚物 |
4 |
液體 (100,活化) |
甲氧基 |
與含活性羥基的有機(jī)樹(shù)脂反應(yīng) |
用于提高丙烯酸乳液耐候性的活性有機(jī)硅中間體;與其它在堿性條件下穩(wěn)定的乳液系統(tǒng)一樣,表現(xiàn)良好 |
2. 顏料、填料的選擇及使用
顏料、填料在涂料上的應(yīng)用具有重要意義,通過(guò)添加不同種類的顏料、填料可以改善漆膜的某些性能,例如;提高漆膜力學(xué)性能、增加耐腐蝕性、耐候性、耐溫性等;同時(shí)添加顏料、填料還可以達(dá)到降低成本的目的。
顏料、填料對(duì)有機(jī)硅樹(shù)脂耐溫性的影響
顏色 |
顏料 |
涂膜性能 |
體質(zhì)顏料 |
云母粉 |
提高硅樹(shù)脂的耐溫性,耐溫星在300 ℃下超過(guò)1000 h |
提高硅樹(shù)脂的耐溫性,耐溫星在300 ℃下超過(guò)1000 h |
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硅石 |
提高硅樹(shù)脂的耐溫性和機(jī)械強(qiáng)度,耐溫性在300 ℃下超過(guò)1000 h |
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黏土 |
耐溫性達(dá)250 ℃,在300 ℃下1000 h,劃格法顯示10/100面積脫落 |
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耐溫性可達(dá)250 ℃,在300 ℃下100 h后漆膜剝落 |
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可以提高漆膜的強(qiáng)度,但是溫度超過(guò)300 ℃后出現(xiàn)裂紋 |
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其它 |
碳酸鈣、硫酸鈣、氧化鎂可以被使用,但是耐溫性會(huì)下降 |
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白色顏料 |
二氧化鈦 |
漆膜(顏料/樹(shù)脂=1/1)在300 ℃下100 h產(chǎn)生裂紋和剝落,在250 ℃經(jīng)過(guò)1000 h,劃格法顯示70/100面積脫落。但是與氧化鋅聯(lián)合使用則顯示較好的結(jié)果 |
氧化鋅 |
遮蓋力較二氧化鈦弱,但是耐溫性能提高,可以經(jīng)受300 ℃下1000 h而不產(chǎn)生裂紋和剝落 |
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鋅鋇白 |
在250 ℃下顯示了氧化鋅相同的性能,但是超過(guò)300 ℃性能變差 |
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硫化鋅 |
耐熱性較差,在250 ℃下1000 h產(chǎn)生裂紋和剝落 |
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紅色顏料 |
鐵紅 |
耐熱性隨鐵含量的升高而降低;鐵含量在5 %時(shí),在300 ℃經(jīng)過(guò)400 h剝落產(chǎn)生;含量20 %時(shí),300 ℃經(jīng)過(guò)100 h產(chǎn)生;250 ℃則不發(fā)生 |
黑色顏料 |
300 ℃經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生褪色,根據(jù)不停的型號(hào)程度有所不同;涂料趨向于產(chǎn)生觸變性,炭黑在樹(shù)脂中不易分散 |
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石墨 |
溫度超過(guò)300 ℃時(shí)均顯示優(yōu)異的耐熱性 |
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氧化鐵 |
超過(guò)250 ℃后,鐵黑轉(zhuǎn)化為鐵紅,漆膜也轉(zhuǎn)為紅色 |
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二氧化錳 |
有極佳的耐熱性,能夠在300 ℃下使用,但色調(diào)不佳,漆膜呈現(xiàn)褐色 |
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黑色陶瓷 |
遮蓋力較差,但是色調(diào)較好,耐熱性可以達(dá)到300 ℃ |
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綠色顏料 |
鉻綠 |
250 ℃時(shí)無(wú)變化,300 ℃經(jīng)過(guò)100 h發(fā)生開(kāi)裂 |
鈷綠 |
250 ℃時(shí)無(wú)變化,300 ℃經(jīng)過(guò)100 h發(fā)生開(kāi)裂 |
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吉勒特綠 |
溫度升到200 ℃時(shí)顯示較佳的色調(diào),超過(guò)200 ℃時(shí)發(fā)生褪色 |
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黃色顏料 |
鈦黃 |
顯示優(yōu)異的耐溫性,300 ℃經(jīng)過(guò)500 h無(wú)剝落發(fā)生,但是有輕微的褪色發(fā)生;250 ℃時(shí)沒(méi)有變化 |
藍(lán)色顏料 |
鈷藍(lán) |
300 ℃時(shí)顯示優(yōu)異的耐熱性,顏色與光澤上的變化較小 |
普魯士藍(lán) |
降低樹(shù)脂的性能,在溫度超過(guò)250 ℃時(shí)顏色變黑 |
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酞菁藍(lán) |
雖然不會(huì)影響樹(shù)脂的性能,但是只能在200 ℃下使用,超過(guò)250 ℃時(shí),顯著的褪色發(fā)生 |
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銀色顏料 |
鋁粉 |
鋁粉可以顯著地改善樹(shù)脂的耐熱性和附著力;使用鋁粉的銀色涂料能夠在600 ℃的高溫下長(zhǎng)期使用。浮型和非浮型沒(méi)有明顯的不同,但是浮型有較佳的防腐性 |