耐熱涂料用顏料的選擇

中國新型涂料網(wǎng)訊：
        耐熱涂料廣泛用于高溫部位中的煙囪、排煙管道、高溫爐、石油裂解反應設(shè)備以及飛機、導彈、宇航設(shè)備等的涂裝保護。如航空工業(yè)中的噴氣式發(fā)動機裝置要求耐熱涂料具有耐高溫400 C~900°C，抗氧化、防腐蝕、耐高速氣流沖刷及要求涂料耐瞬間高溫。鍋爐過熱器管外壁上，需要有能達到400~ 600℃高溫的耐熱涂料進行保護，來消除鋼管外壁嚴重銹蝕的發(fā)生。

　　當前，研究應用的耐熱聚合物種類很多，如聚苯、聚四氟乙烯、聚芳砜（醚）、聚酰亞胺、聚苯撐、有機鈦、有機硅等聚合物，而有機硅聚合物是耐熱涂料中使用最多的一類。因有機硅聚合物長期受熱后，有機物質(zhì)發(fā)生氧化和揮發(fā)，但其中硅氧骨架會遺留下來并將顏料粘附于底材上，這就是有機硅聚合物特別適合制造耐熱涂料的主要原因，也是其它一些有機耐熱樹脂所不具備的特性。

　　涂料的耐熱性問題是一個復雜問題，它不僅與樹脂（基料）有關(guān)，同時與顏料、填充料等也有著緊密的關(guān)系。因在高溫下使用的涂料，其顏料的選用具有特殊性。如有機硅涂料可在200使用，300 C時間斷使用；但在加入耐熱性的顏料、填料后，其耐熱性可提高到400 C之間長期工作；加入有些顏填料，還可使有機硅涂料耐700 C~800C的高溫。在為耐熱涂料著色時，由于生產(chǎn)操作具有一定的局限性，又有一些在受熱時分解、升華、變色的顏料，顯然也是不適用的，這種局限性實際上又自然地排除了幾乎全部有機顏料和大部分無機顏料。因此，研究發(fā)展顏料、填充料在耐熱涂料中的應用，也是耐熱涂料發(fā)展中的一個重要基礎(chǔ)工作。

　　1顏料的分類
       1.1著色顏料白色：二氧化鈦、銻白、氧化鋅蘭色：鈷蘭、酞菁蘭、群青綠色：氧化鉻綠、鈷綠黃色：鎘黃、鍶黃、鈦黃紅色：鎘紅、氧化鐵紅黑色：鉻鐵黑、碳黑、石墨、氧化鎳、二氧化錳1.2體質(zhì)顏料滑石粉、云母粉、氧化鎂、超短纖維石棉粉、二氧化硅、硬質(zhì)高嶺土等。

　　1.3防銹顏料鍶黃、磷酸鋅、云母珠光粉
       1.4金屬顏料鋅粉、鋁粉、不銹鋼粉、鎳、鉻粉末等。

　　1.5硅酸鹽玻璃料紅白綠黑黃及其它多彩的玻璃色素、玻璃料。

　　1.6陶瓷顏料各種色彩的陶瓷色劑。

　　2顏料的功能
        為提高和改善涂層的耐溫性及其他性能，須將耐熱樹脂適當?shù)嘏c某些耐熱顏填料配合制成涂料。

　　下面簡要論述在工業(yè)實踐中可以選用的顏填料。

　　由于二氧化鈦的熔點高達1 830C，熱穩(wěn)定性良好，是最常用的白色著色顏料，常用于涂層的著色，搪瓷、瓷釉、陶瓷彩釉和作高溫涂飾之用。

　　氧化鋅的膨脹系數(shù)接近二氧化硅（玻璃質(zhì)和搪瓷的主要組分）和膨脹系數(shù)，因而它在陶瓷工業(yè)中應用占有重要地位，并被廣泛用于涂料行業(yè)中的著色及作耐熱涂料的顏料。

　　氧化銻主要用于防火涂料中，在耐熱涂料中有時也加入這種白色顏料，但一般多與玻璃料配合使用。

　　氧化鐵系中氧化鐵紅是最具典型的一種防銹、耐熱的著色顏料，其使用范圍相當廣泛，在耐熱防腐底漆中使用較多。但氧化鐵黃并不很耐熱，在138C~204時由于脫水而變?yōu)榧t色。

　　鎘紅、鎘黃顏料具有優(yōu)異的耐熱性能，且色彩鮮艷，是耐熱涂料中最常用的著色顏料之一。

　　綠色顏料中，只有氧化鉻綠有著較高的耐熱性能，并有一定的耐酸堿性能，且對光穩(wěn)定。不足之處是顏料的色澤光亮度較差。目前仍是制造防腐蝕、耐熱涂料中常用的綠色著色顏料。

　　藍色顏料中鈷蘭顏料熔點可高達950是由氧化鈷、磷酸鈷與氫氧化鋁或氧化鋁混合后經(jīng)鍛燒制備而得，帶有綠光的藍色顏料。具有耐熱、耐光、耐酸、耐堿性能，用于油漆的著色顏料及制備玻璃與陶瓷的著色顏料。

　　群青顏料是一種半透明的藍色顏料，不溶于水，耐堿、耐候、耐光性較好。但其著色力、遮蓋力較差。

　　常用于橡膠、油漆、搪瓷等行業(yè)的著色顏料。

　　酞菁蘭顏料色彩鮮艷，特別是穩(wěn)定型酞菁蘭顏料，具有優(yōu)良的耐熱、耐光、耐酸堿、耐溶劑性能。然而，它是耐熱涂料中使用的很少的一種有機顏料，主要用于油漆、橡膠等工業(yè)的著色顏料。

　　黑色顏料中石墨有顯著的耐熱性，在特種耐熱涂料中有所應用，由于它有類似片狀的結(jié)構(gòu)，因而強了涂層對機械應力的抵抗作用和耐多種化學藥品性，常使用于防腐蝕、耐熱及特種涂料的制造。

　　碳黑和燈黑也有一定的耐熱性，它們含有一定量的揮發(fā)物質(zhì)，耐熱性可高達1000C以上，但其顏鋁粉是配制耐熱涂料中最有用途的顏料，被廣泛用于高溫涂料是由于它具有反射熱，本身耐熱及在高溫下能和鐵形成合金起長期保護作用，以及有遮蓋力強，成本低等綜合性能。因它的結(jié)構(gòu)呈磷片狀，故防熱氧化性能較好，但易受堿和無機酸的侵蝕，所以耐化學性能不佳。

　　鋅粉是一種防銹金屬顏料，可在鋼鐵表面作為陰極犧牲而起到保護作用。在這點上，比鋁粉優(yōu)越，但其耐熱性能不如鋁粉，因而不能用來制造耐溫更高的涂料。鋅粉最適合的用途就是配制耐熱、防腐蝕的有機或無機富鋅涂料及特種涂料。

　　在耐熱涂料中，功能顏料和體質(zhì)顏料有時也有一定的用途，但在配方中用量亦不太多。因這些顏料會降低涂層光澤。通常含硅質(zhì)材料如滑石、石棉、石英、云母是常用的，加入少量的二氧化硅亦可以改進涂層對鋼鐵表面的附著力，并可提高涂料的耐熱性能。

　　采用適當比例的高、中、低熔點的玻璃粉料配以陶瓷顏料，可制成高溫附著力好，有光澤、耐腐蝕、耐熱沖擊的涂層，且在加入不同顏料或采用不同色彩的玻璃色素，可得到一系列不同顏色，不同耐熱性能的耐高溫涂料品種。

　　3顏料在耐熱涂料中的應用
        3.1耐熱樹脂（如有機硅、有機鈦等）+耐熱顏料這是最基本的一類耐熱涂料。使用溫度一般在300C以下，如長期在400 C使用，涂層會逐漸粉化，附著力、彈性變差。通常在這類樹脂中加入部分玻璃料來提高其耐熱性能及與底材的附著力。

　　3.2金屬耐熱涂料由耐熱樹脂+金屬顏料形成的涂料是耐熱涂料中最有代表性的一種，其中以鋁粉顏料應用最廣。以金屬顏料制成的耐熱涂料受熱后附著牢固，不粉化。但鋁粉漆用有機硅、有機鈦等高溫樹脂作粘接劑時，在600 C以上溫度長期使用會逐漸失去粘接力，如在普通耐熱漆中加入鋅粉或鎳粉、鉻粉、鐵粉、不銹鋼粉、玻璃粉料，就能改善其附著力和提高涂層的抗粉化性能。

　　色在H時就逐漸HealEleeiePublishl涂g料配方中中使用量較大亦可單獨使甩也底漆bookmark2鋅粉由于密度較大和具有防腐蝕性能，因而在使用。

　　3.3有機硅酸鹽玻璃搪瓷涂料600C或更高溫度下長期使用時，由于耐熱樹脂受熱分解對顏料的粘附性降低。如果在涂料中加入適當熔點的玻璃料，可制備出耐熱600C~700C的高溫涂料，或更高的耐熱800C以上的耐熱涂料。因為玻璃粉在高溫下熔融，可起到二次成膜的作用，以代替有機硅樹脂繼續(xù)起到顏料和基體金屬粘附成膜的作用。涂料中如再加入云母粉、滑石粉、高嶺土、石英粉等高溫填料，即就形成有機硅硅酸鹽涂料。該涂料熱穩(wěn)定性好，所以，無機耐熱填料的加入，大大提高了涂層的使用溫度和壽命，使用溫度可達760C以上。如調(diào)整玻璃陶瓷材料的組成和用量，其使用溫度還可提高。

　　3.4陶瓷金屬涂料用金屬顏料，如不銹鋼粉、鎳、鉻粉和玻璃料與耐熱樹脂一起可制得陶瓷金屬涂料。這種涂料能經(jīng)受更高的溫度，能獲得高溫附著力好，有光澤耐腐蝕，耐熱沖擊的涂層。受熱保留下來的涂層可視為陶瓷和金屬粉末組成的涂料，相當于Cermet涂層（即陶瓷金屬涂層）如日本用有機硅樹脂，加入一些高溫顏料、玻璃粉，少量陶瓷玻璃助熔劑，所制得的涂料可在600C/100h附著力保持100%涂層光亮，能經(jīng)受600C至室溫交變4次，可作為表面溫度在600C~700C的石油裂解爐和各種熱交換器保護涂料。

　　目前，用于耐熱涂料的基料基本上是合成高聚物，但無論是有機的還是無機的，制造耐熱涂料時，一般都必須與耐高溫顏填料配合，如有機硅樹脂加入耐高溫顏填料后可耐溫500C~ 600C.含硅酸鹽的有機硅耐熱涂料可耐溫700C~800C耐熱涂料中選擇顏填料的研究工作是很重要的，為了提高涂料的耐高溫性能，滿足工業(yè)中特殊性能的要求，國外對于耐熱顏填料作了較為系統(tǒng)的研究，并取得了較大的成績。例如在日本，他們從機理上研究了顏填料對涂層性能的影響。比如鎘系顏料和鋁粉等能抑制有機硅樹脂的聚合，使涂層干燥較慢。鋁、鉻、硅能提高涂層的耐熱性和附著性，這是由于鉻、鋁、硅可與底材鐵形成復合氧化物，防止Fe2+的擴散。此外，日本還研究了十九種顏填料對有機硅樹脂漆膜的影響。國內(nèi)某些顏料生產(chǎn)廠家也作了許多研究工作，且己有部分耐熱顏料，各種色彩的玻璃粉料及玻璃色素，彩色陶瓷顏料等產(chǎn)品相繼問世并有產(chǎn)品供應市場。如湖南湘譚市化工研究院和天津市同生化工廠研制生產(chǎn)的鎘系列耐熱顏料，上海玻搪化工廠研制生產(chǎn)的各色玻璃色素及本溪市第二玻璃廠生產(chǎn)的玻璃粉料、搪瓷瓷釉色劑等。隨著今天耐熱涂料的應用日益擴大，其耐熱顏料的作用就像在整個耐熱涂料領(lǐng)域里進行的研究那樣，將具有越發(fā)重要的作用。