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耐高溫陶瓷涂料

發(fā)布時間：

2020-09-24

來源：

郴州泰益

耐高溫陶瓷涂料：是指以水溶性硅酸鹽為基料制備的涂層，也被稱為水玻璃涂層，通常是以硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰、硅酸銨等為成膜物的一類涂層。其具有優(yōu)異的耐高溫性能，無毒無污染，涂膜強度硬度高等特點。

 

1 、耐高溫涂料的幾種型號

耐高溫涂料: 成膜物質(zhì)分子式的通式為M2O·mSiO2·nH2O，其中M可以是NH4+、Li+、Na+、K+四種離子，m為氧化硅和四種氧化物的摩爾比，通常稱為模數(shù)。

根據(jù)金屬離子的不同，涂料可分為硅酸銨涂層、硅酸鋰涂層、硅酸鈉涂層以及硅酸鉀涂層。由于銨和鋰的離子半徑較小，鈉和鉀的離子半徑較大，因而NH4+和Li+的電荷密度更高，其所相應(yīng)的水合離子半徑則更大，使水溶液中SiO2不容易聚集，所以硅酸銨和硅酸鋰涂料貯存穩(wěn)定性更好。但是由于兩者價格昂貴，并且硅酸銨涂層成膜性差，高溫時容易變色；硅酸鋰較難溶于水，不易得到較高的濃度，從而限制了硅酸銨涂層和硅酸鋰涂層的廣泛推廣。硅酸鈉易溶于水，涂層制備成本相對低，通常模數(shù)較低并且容易被碳化；而硅酸鉀比硅酸鈉溶解度高，容易得到較高的濃度，并且成膜性好，價格適中，涂層粘接強度高，耐熱性好。

 

2 耐高溫陶瓷涂料成膜機理

硅酸鹽涂層成膜性能與硅酸鹽水溶液的模數(shù)有較大的關(guān)系，模數(shù)是指硅酸鹽水溶液中二氧化硅和堿金屬氧化物（如Li2O、Na2O、K2O）的比例。通常硅酸鹽溶液為粘稠液體，無色透明，呈堿性（p H=11~13）。硅酸鹽溶液模數(shù)越高，

氧化硅含量越多，金屬離子含量越少，涂層的耐水性越好，但是與基底的結(jié)合強度就越差；模數(shù)越低，氧化硅含量越少，金屬離子含量越多，涂層的耐水性越差，與基底的結(jié)合強度就越好。不同模數(shù)的硅酸鹽水溶液具有不同的分子結(jié)構(gòu)，模數(shù)越高，硅氧鏈就越長，金屬離子在鏈的兩端。

硅酸鹽涂層在基底上成膜通常為硅酸鹽水解，產(chǎn)生正硅酸，正硅酸之間經(jīng)過脫水縮合形成長鏈以及硅氧網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜。涂覆在基底上的涂層，可以與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，促進水解。

以鉀水玻璃為例，通過 Si-O鍵與K+以及金屬基板中的金屬元素反應(yīng)，在基板表面形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)涂膜；同時涂層暴露在空氣中，CO2可促進反應(yīng)的進行，即在CO2的作用下，鉀水玻璃與CO2反應(yīng)產(chǎn)生硅酸凝膠，最后硅酸凝膠脫水成膜。CO2和硅酸鉀水溶液反應(yīng)后不僅生成了耐水能力更強的高模數(shù)硅酸鉀溶液，還生成了吸水性較差的飽和十水碳酸鈉，這些疏水性物質(zhì)覆蓋在涂層表面，將K+和OH-等親水性物質(zhì)包裹起來，提高了涂層的耐水性能。

 

3 、耐高溫陶瓷涂料的特性

硅酸鹽涂層中的成膜物硅酸鉀或硅酸鈉的制備工藝較長。溶劑可以用水，這與有機溶劑相比，不會產(chǎn)生揮發(fā)性有害氣體，環(huán)保性好，不會造成環(huán)境污染。此外水性無機硅酸鹽涂層具有較好的防霉效果，霉菌和微生物較難存活，對于有防霉要求的涂層，可以減少防霉劑的使用，從而降低成本。水性無機硅酸鉀涂層的

 

機械性能、耐溶劑性、耐熱性等比較優(yōu)異。

（1）機械性能

硅酸鹽涂層的硬度很高HV1100，耐磨性能優(yōu)異。與基底結(jié)合強度高10MPa，

且在溫度較高時不會出現(xiàn)漆膜回粘現(xiàn)象。

（2）耐溶劑性

由于硅酸鹽涂層是水性無機涂層，與有機溶劑不溶，如汽油、醇類和石油醚等，因此涂層具有較好的耐有機溶劑性。硅酸鹽溶液為堿性，所以在堿性環(huán)境中涂層不會受到影響。耐硫化合物、氮氧化合物之類的酸性物質(zhì)，。而耐水性一直是硅酸鹽涂層存在的問題，可以通過改性硅酸鉀溶液提升其耐水性，尤其通過固化劑改性后，涂層的耐水性能得到極大的提升。

（3）耐候性

硅酸鹽涂層在某些方面性能與硅酸鹽水泥較為相似，如溫度-體積變化系數(shù)，可以在不同變化的氣候條件下工作。硅酸鹽涂層在基底上形成硅氧網(wǎng)狀的涂膜，而硅氧鍵的鍵能較高，所以涂層對自然環(huán)境中的紫外線以及工業(yè)或機動車尾氣等有較好的耐侵蝕性。此外在陽光下長期暴曬也不會發(fā)生粉化、開裂、脫落等問題。因此硅酸鹽涂層具有較好的耐候性。

（4）耐熱性

硅酸鹽涂層徹底固化后，耐熱性能非常優(yōu)異。耐熱溫度通常在400°C到1500°C 之間，與有機涂層相比能耐更高的溫度，比乙酸乙酯涂層和磷酸鹽涂層耐溫性能高。

 

 

（5）其他性能

硅酸鹽涂層的保色性較好（硅酸鹽涂層一般不能制成有光的涂膜，因而不存在保光性），在自然條件下長期放置不黃變，具有優(yōu)異的耐輻射性能。此外涂料的溶劑是水，不會自燃或爆炸，在生產(chǎn)、運輸和施工過程中無需采取嚴(yán)格的防火

措施，提高了安全性能。并且涂料涂裝方法便捷、涂層干燥時間短以及對基材的含水率要求不高，這樣大大簡化了施工條件。