一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料及其制备方法_2

文档序号:9299957阅读:来源:国知局
;③从粘结性角度出发,钠水玻璃优于钾水玻璃。
[0028]液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液,它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液,一方面:在水溶液中水解成硅酸;另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后,会与空气中的二氧化碳发生反应,也有硅酸生成;此外,由于硅酸具有自聚合的特性,再加之水分的不断蒸发,最后缩合成“ -S1-O-S1- ”,从而形成无机涂层。
[0029]当溶胶凝聚成凝胶时,先生成水合凝胶,水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水,胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附),一般强吸附为离子吸附和氢键吸附,弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。
[0030]当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时,胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起,而是“粘合”起来的,只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶,胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na+在胶粒之间形成阳离子桥连接,涂料的成膜大致可分为3个过程,即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散,由于涂层中存在大量的Na+和OH _,导致涂层的耐水性较差,容易受潮泛碱,加上硅氧键的脆性,涂层容易开裂。为解决此问题,加大高活性二氧化硅的含量,使Na+介于不同聚合度的硅酸离子之间,正交一发明中石英粉含量的增加,涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料,使有机高分子均匀分散在“ -S1-O-S1- ”无机涂层的间隙中,以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足,提高涂层的抗干裂性能。
[0031]界面两侧原子间可能形成互相化学键合,化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂,可提供羟基(-0H),当涂敷于金属时,金属基体提供正离子,与羟基形成化学键合。
[0032]实施例2
[0033]一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料,包括液相组分、固相组分和助剂,固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿;液相组分包括钠水玻璃;助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。选用石英粉的目的是石英粉的活性比较大,即有较强的吸附性能,并起到涂料固化剂和填料的作用;空心微珠外观为灰白色或纯白色,是一种松散、流动性好的无机非金属粉体材料,空心玻璃微珠特点为:隔音性、阻燃性、电绝缘性好,密度小,吸油率低,导热系数低,分散性和流动性好,化学稳定性高,并且抗压强度高;钛白粉用于改善涂料的性能,较大幅度地降低材料的使用成本;碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,同时对涂料表面也具有一定的流平和润滑作用;云母粉绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性,作为填料使用。
[0034]固相组分中包括:石英粉5份、空心微珠粉10份、钛白粉5份、云母粉20份、碳化硅10份、铬绿3份。
[0035]采用空心微珠作为涂料的一种组分,它具有分散性好、遮盖力高、悬浮性好、耐热温度高、密度小等特点。另外,在任何形状中,球形具有最小的比表面积,空心微珠的宽的粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中,与不规则形状的颗粒不同,空心微珠很容易在彼此之间滚动。这使得在使用空心微珠的体系中具有较低的粘度,较好的流动性。
[0036]助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5份和催干剂0.25份。
[0037]液相组分中钠水玻璃的质量等于固相组分与助剂的质量之和。
[0038]涂层在高温下,以S14四面体为基本结构的钠水玻璃粘结剂在高温条件下失水并缩合成耐热性强、键能尚、具有尚的氧化稳定性的娃氧键,其耐尚温性能好(可尚达1500 - 1700°C )。当涂层中成膜物质充分交联固化,涂层变成致密的网状结构,连续的涂层使氧气难以透入,阻止或减缓高温状态涂层下的基体受氧气氧化。其次,涂层对基体渗透、硬化粘结共同作用使得附着力加强,因而有良好的表面附着性。
[0039]水玻璃是多种聚硅酸盐(钠/钾/锂或有机碱盐)的复杂溶液,它的定义为硅酸盐在水溶液中、真溶液状态和胶体溶液状态并存的浓溶液,有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、季铵水玻璃和铷水玻璃,通式为M20.HiS12.ηΗ20,式中M代表Na+, K+, Li+, NH4+, Rb+;m俗称模数,是3102与M2O的摩尔比;n代表水量,η愈大则水玻璃的浓度C越小。常用的是钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃。钠水玻璃为例,m处在2-4,C处在35%-45%之间。水玻璃是无机涂料中最常用的粘结剂,主要起粘结和成膜作用,可以加热硬化(物理硬化),也可以吹CO2硬化(化学硬化)等。高模数的水玻璃与低模数的水玻璃相比,所含水溶性成份较少,低模数的水玻璃不能使涂层完全固化,水洗时起皮脱落。随着模数的提高,固化后的涂层硬度、结合力和耐蚀性均有提高。但模数也不能过高,过高后容易降低水玻璃的稳定性。所以本发明选用模数为2.7的钠水玻璃。
[0040]本发明选用水玻璃的目的:高温下具有不燃、无烟性且不产生有害气体;有优异的耐热性;膜层硬度高,不易受机械损伤;溶于水,易处理,资源丰富。其优点有:①用它做粘结剂可以防止涂层高温开裂;②价格相对便宜并且易得;③从粘结性角度出发,钠水玻璃优于钾水玻璃。
[0041]液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液,它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液,一方面:在水溶液中水解成硅酸;另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后,会与空气中的二氧化碳发生反应,也有硅酸生成;此外,由于硅酸具有自聚合的特性,再加之水分的不断蒸发,最后缩合成“ -S1-O-S1- ”,从而形成无机涂层。
[0042]当溶胶凝聚成凝胶时,先生成水合凝胶,水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水,胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附),一般强吸附为离子吸附和氢键吸附,弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。
[0043]当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时,胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起,而是“粘合”起来的,只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶,胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na+在胶粒之间形成阳离子桥连接,涂料的成膜大致可分为3个过程,即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散,由于涂层中存在大量的Na+和OH _,导致涂层的耐水性较差,容易受潮泛碱,加上硅氧键的脆性,涂层容易开裂。为解决此问题,加大高活性二氧化硅的含量,使Na+介于不同聚合度的硅酸离子之间,正交一发明中石英粉含量的增加,涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料,使有机高分子均匀分散在“ -S1-O-S1- ”无机涂层的间隙中,以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足,提高涂层的抗干裂性能。
[0044]界面两侧原子间可能形成互相化学键合,化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂,可提供羟基(-0H),当涂敷于
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