簡 介:
耐溫防腐涂料是指在高溫環境條件下,材料表面與各類環境介質在介面之間發生化學反應或電化學反應,在材料表面形成反應物質,并對材料的結構性能產生破壞。隨著航空、航天、能源、化工、冶金、電力、機械、輕工等行業的發展,對材料的使用性能也越來越高,一些設備、管道由于腐蝕介質的存在而發生腐蝕,尤其是一些設備的高溫部件,如燃燒器、加熱器、各種車輛的排氣管、消聲器、發動機、熱交換器、石油裂解設備、高溫蒸汽管道等,在高溫和腐蝕介質的作用下會發生迅速腐蝕。因此,對于材料,特別是一些金屬材料,如何在高溫腐蝕環境達到保障性能的目的是一個艱巨的任務。而在各種高溫防腐蝕技術中,使用涂料進行防護,由于其簡易性和可操作性得到了各方的青睞,從而得到最廣泛的應用。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,仍能保持適當的物理力學性能的涂料。
分 類:
Ø 有機高溫防腐涂料
有機高溫防腐涂料根據基料的不同,主要包括雜環類聚合物涂料(如聚酰亞胺類、聚酰胺酰亞胺類、聚醚砜類等)和元素類有機聚合物涂料(如有機硅類、有機氟類、有機鈦類和聚硼硅氧烷類)兩大類。
Ø 無機高溫防腐涂料
目前無機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-無機復合高溫防腐涂料
有機-無機復合高溫防腐涂料的作用原理是:當有機硅涂層在受熱條件下分解、炭化,失去足夠的粘結性能時,玻璃陶瓷料熔化并接替有機硅樹脂繼續起對顏料和填料的黏附作用。
配方設計:
耐溫防腐涂料的使用環境是特定的,主要面對如何在高溫環境下阻隔腐蝕介質侵蝕底材的要求。這就要求在設計配方時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,由于其使用目的的限制,可供選擇的樹脂不多,得到大規模工業化使用的就更少。有機硅樹脂基于其優異的耐溫性和施工性,成為國內外涂料公司開發這類涂料時共同的選擇。
有機硅樹脂作為耐溫防腐涂料最大的優勢是良好的耐高溫性能,這主要是由于其獨特的分子結構所致。
近年來,國內外對有機硅改性樹脂進行了大量研究,對于不同結構、不同比例的樹脂對最終性能的影響積累了大量的數據。
序號 |
物理形態 (固體含量)/% |
官能團 |
活性 |
典型應用 |
1 |
片狀固體 (100) |
硅烷醇 |
可與含羥基的醇酸樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂和其它有機樹脂反應 |
反應性有機硅樹脂中間體,用于彩色保養和建筑面漆、乙基電器面漆、卷材漆和高溫裝飾性漆;與其它硅樹脂混合,用于改善硬度。有有機樹脂混合,改善耐候性和耐熱性 |
2 |
液體 (90) |
甲氧基 |
與活性羥基的有機樹脂體系反應 |
活性有機硅中間體,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油醇酸樹脂反應,形成有機硅改性共聚物 |
3 |
液體 (90) |
甲氧基 |
與活性羥基的有機樹脂反應 |
活性有機硅中間體,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,形成20 %-50 %有機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樹脂反應 |
用于提高丙烯酸乳液耐候性的活性有機硅中間體;與其它在堿性條件下穩定的乳液系統一樣,表現良好 |
2. 顏料、填料的選擇及使用
顏料、填料在涂料上的應用具有重要意義,通過添加不同種類的顏料、填料可以改善漆膜的某些性能,例如;提高漆膜力學性能、增加耐腐蝕性、耐候性、耐溫性等;同時添加顏料、填料還可以達到降低成本的目的。
顏料、填料對有機硅樹脂耐溫性的影響
顏色 |
顏料 |
涂膜性能 |
體質顏料 |
云母粉 |
提高硅樹脂的耐溫性,耐溫星在300 ℃下超過1000 h |
提高硅樹脂的耐溫性,耐溫星在300 ℃下超過1000 h |
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硅石 |
提高硅樹脂的耐溫性和機械強度,耐溫性在300 ℃下超過1000 h |
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黏土 |
耐溫性達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250 ℃,在300 ℃下100 h后漆膜剝落 |
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可以提高漆膜的強度,但是溫度超過300 ℃后出現裂紋 |
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其它 |
碳酸鈣、硫酸鈣、氧化鎂可以被使用,但是耐溫性會下降 |
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白色顏料 |
二氧化鈦 |
漆膜(顏料/樹脂=1/1)在300 ℃下100 h產生裂紋和剝落,在250 ℃經過1000 h,劃格法顯示70/100面積脫落。但是與氧化鋅聯合使用則顯示較好的結果 |
氧化鋅 |
遮蓋力較二氧化鈦弱,但是耐溫性能提高,可以經受300 ℃下1000 h而不產生裂紋和剝落 |
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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300 ℃性能變差 |
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硫化鋅 |
耐熱性較差,在250 ℃下1000 h產生裂紋和剝落 |
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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,在300 ℃經過400 h剝落產生;含量20 %時,300 ℃經過100 h產生;250 ℃則不發生 |
黑色顏料 |
300 ℃經過較長時間發生褪色,根據不停的型號程度有所不同;涂料趨向于產生觸變性,炭黑在樹脂中不易分散 |
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石墨 |
溫度超過300 ℃時均顯示優異的耐熱性 |
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氧化鐵 |
超過250 ℃后,鐵黑轉化為鐵紅,漆膜也轉為紅色 |
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二氧化錳 |
有極佳的耐熱性,能夠在300 ℃下使用,但色調不佳,漆膜呈現褐色 |
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黑色陶瓷 |
遮蓋力較差,但是色調較好,耐熱性可以達到300 ℃ |
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綠色顏料 |
鉻綠 |
250 ℃時無變化,300 ℃經過100 h發生開裂 |
鈷綠 |
250 ℃時無變化,300 ℃經過100 h發生開裂 |
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吉勒特綠 |
溫度升到200 ℃時顯示較佳的色調,超過200 ℃時發生褪色 |
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黃色顏料 |
鈦黃 |
顯示優異的耐溫性,300 ℃經過500 h無剝落發生,但是有輕微的褪色發生;250 ℃時沒有變化 |
藍色顏料 |
鈷藍 |
300 ℃時顯示優異的耐熱性,顏色與光澤上的變化較小 |
普魯士藍 |
降低樹脂的性能,在溫度超過250 ℃時顏色變黑 |
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酞菁藍 |
雖然不會影響樹脂的性能,但是只能在200 ℃下使用,超過250 ℃時,顯著的褪色發生 |
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銀色顏料 |
鋁粉 |
鋁粉可以顯著地改善樹脂的耐熱性和附著力;使用鋁粉的銀色涂料能夠在600 ℃的高溫下長期使用。浮型和非浮型沒有明顯的不同,但是浮型有較佳的防腐性 |