XXXXXXXX单位XX陶瓷涂料属于功能涂料领域,是一种新型的水性无机涂料。
它是以纳米无机化合物为主要成分,并且以水为分散质,涂装后通常经过低温加热方式固化,形成性能和陶瓷相似的涂膜。
其原料蕴藏丰富,便于开采且价格低廉,进而使其成本也相对传统涂料较低。
其中一些采用了硅烷偶联剂,氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料,具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。
经过各种新型的改良和增进后,其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。
而传统的有机涂料等,对环境的影响颇为巨大,不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖,而且还释放有毒物质于空气中,导致人或动植物的疾病和死亡,其在生产的过程之中也耗能大,不满足我国低碳的理念,并产生各种工业污水或有毒气体。
1陶瓷涂料概述1.1成膜机理一般由多种纳米级氧化物,通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应,并且在低温下,以水为分散介质,水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。
1.2原料来源陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物(如:石灰石、粘石英砂),而且生产工艺也不复杂,能耗相对较低。
因而原材料资源十分丰富,这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较,不仅具有很大的资源优势,而且更加符合低碳要求。
1.3应用领域炊具:金属不能直接作为炊具使用,附加的涂层非常重要,其中陶瓷涂料以其健康环保及卓越的性能深受越来越多的褒奖。
尤其是制作不粘锅时相较于“特氟龙”粘性更加大,不易脱落,并且无毒无害,在高温下长时间不易分解。
建筑幕墙:陶瓷涂料是纯无机成分,耐侯性极佳,并且防火阻燃。
此外由于其呼吸性,耐污染性,更可附加散热隔热功能是建筑幕墙的理想材料。
医疗器械:陶瓷涂料可赋予多种性能,如抗菌性,防静电,并且天生具有防火阻燃的作用。
天然气,石油储罐:利用陶瓷涂料耐侯性,耐污染性,这其中包括人工污染及自然污染。
金属加热设备:陶瓷涂料的多功能性中可以赋予涂层抗氧化功能,防水垢功能,是涂料在起到装饰作用的同时,具有丰富的功能性。
其它:电子领域中的电路板上需求的散热性好的金属基陶瓷涂层材料、军事设备中需要隔热性,散热性,摩擦性好的关键部件上进行涂层等。
2主要陶瓷涂料介绍2.1普通耐高温陶瓷涂料耐高温的特性是陶瓷涂料所具备的基本属性之一。
在高温之下,陶瓷涂料不易分解、形变、产生有害气体的稳定性能使其较于一般有机涂料而言是无法比拟的。
而在现代工业生产及日常生活之中,对于具有基本耐高温属性的陶瓷涂料的需求可以根据原料来源的不同可分为以下2种:2.1.1 无机纳米耐高温陶瓷涂料无机耐高温陶瓷涂料的原料来源主要是无机化合物,其在高温之下不易分解有害物质,并且通常可广泛应用于各种领域。
例如:李立锋主要通过水分散型纳米级氧化铝、颜料、填料、钛酸钾晶须、甲基三甲氧基硅烷等材料实现耐高温瓷膜涂料的制备。
该制备出的陶瓷涂料具有搪瓷表面的品质,耐燃,耐高温,并且硬度、致密度等都很高,完全可以取代现代通常使用于不粘锅表面的“特氟龙”。
2.1.2 无机和有机纳米杂化复合耐高温陶瓷涂料无机和有机纳米杂化复合耐高温陶瓷涂料的来源既有有机物(树脂等),又有无机化合物等填料。
其所制的漆膜在高温下从有机型转变为无机型,从而使无机和有机物的性能互补,扬长避短,对基体实现保护。
例如:李迎等以有机硅树脂为基料,配以耐高温颜料、金属氧化物和硝酸盐类填料以及溶剂混合而成,且通过漆膜在高温条件下由有机型到无机型的转变从而实现对基体的高温保护。
该涂层能够耐900-1200℃的高温,并且工艺简单,具有高温抗裂性和可循环使用等特点。
2.2 耐腐蚀陶瓷涂料耐腐蚀陶瓷涂料是陶瓷涂料的一种,随着现代工业等方面对抗化学、生物腐蚀性的需求的增加,逐渐对传统的陶瓷涂料的抗腐蚀性进行进一步提升,虽然还具有抗高温,高硬度等特点,但其主要以抗腐蚀性为主要性能。
以下为根据耐化学和耐生物2种腐蚀性的分类:2.2.1 耐生物腐蚀陶瓷涂料耐生物腐蚀陶瓷涂料主要是通过对附着于涂层表面的微生物的消灭或产生不利于其生存的表面来进行工作的。
而其根本作用的原理是利用了陶瓷涂料中添加某些金属氧化物填料,以其独特抗生物性能进行作用的。
例如:李力锋通过纳米级铝溶胶、光触媒体(二氧化钛或二氧化锌其中的一种或两种混合体)、颜料、填料、钛酸钾晶须、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷等制备出一种具有自清洁、杀菌、净化空气等功能的天然无毒性的环保型纳米瓷膜涂料2.2.2 耐化学腐蚀陶瓷涂料耐化学腐蚀陶瓷涂料主要是用于各种环境下,对于酸、碱、盐类等的抵抗。
以获得对于器材等的保护。
在工业特殊生产上,该种涂层为了获得综合性能的提高,进行大量的改进;而用于人们的日常生活中时,该种陶瓷涂料主要又以无机、水性等形式来获得绿色环保的性能,不但避免了传统有机涂料对人身安全和环境保护不利的缺点,又进一步对其自身进行改良,使其附着力、柔韧性、综合防腐性得以大大提高。
例如:殷跃军,韩长智制取的一种双组份(a:陶瓷粉、改性环氧树脂、稀释剂和分散剂;b;改性按类固化剂)的柔性陶瓷涂料。
该陶瓷涂层的表面硬度高,在三件环境下均有较高的防腐能力,解决了常规重防腐涂料的耐磨、耐酸性腐蚀和耐碱性腐蚀性能三者不能兼得的问题。
2.3 耐磨陶瓷涂料耐磨陶瓷涂料是陶瓷涂料的一种,它主要以相对较高的耐磨性能区别于其它类型的陶瓷涂料。
在现代工业领域中,许多情况下都会出现机械磨损疲劳等状况,而该种涂料的发明正是为了改良对机体的保护性能而孕育而生的。
它主要在陶瓷涂料的基础中,加入一些具有高耐磨性、高强度的无机物(诸如:耐磨骨料、纳米级金属微粉、棕刚玉等)有效提高了陶瓷涂料的耐磨性能。
例如:牟元全选用不同粒度的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉碳化硅电容碳化硅、氮化硅、碳化硼其中的至少一种作为辅料,并添加一些别的添加剂(减水剂、增强剂、结合剂等),制备出一种低廉、使用成本低、致密度及强度高的耐磨陶瓷涂料。
其在颗粒级配上具有足够的梯级层次,能够使颗粒互相间紧密填充,从而相对于普通耐磨陶瓷涂料有更好的整体耐磨性、刚度等特点。
2.4 不粘性陶瓷涂料不粘性陶瓷涂料主要是将陶瓷涂料的不粘性能进行了进一步改良而制备而得的一种涂料。
现今,通常应用于不粘锅金属烹饪等器具上,相对于传统的“特氟龙”(聚四氟乙烯)具有更加绿色环保、不易脱落、高温下不易分解以及较高的耐磨性能,并且越来越深受人们的热衷。
例如:胡金高制备的一种用于烹饪用具的不粘性紫砂陶瓷涂料,能够在金属或金属合金表面形成一层致密的陶瓷,大幅提高烹饪用具表面硬度,从而整个涂层更耐磨;另外涂层不粘附性能优异,能在400℃条件下,24小时无变化,不产生有害物质。
对人体及环境安全无毒无害。
2.5 隔热陶瓷涂料隔热陶瓷涂料主要作用于一些需要保温、隔热的器件上,从而使得受保护的器件与外界之间不发生热的传递。
相较于传统的隔热涂层更为环保,各项性能更为优异。
例如:卓文东,余兴亮等人制备的纳米陶瓷隔热膜,该产品包括一汽隔热作用的隔热层,隔热层外侧并覆有一具有抗冲击性的安全层。
相较于以往的隔热膜使用寿命更长。
3陶瓷涂料涂装3.1 基材前处理本系列产品适用于以下种类基材:铝、不锈钢、铜等金属基材,此涂料对基材和前处理要求严格。
在喷涂前应对基材表面进行除尘、除油和喷砂,可采用80#~120#金刚砂,使基材粗糙度Ra2.0μ~3.0μ,最后清洗除尘。
3.2 涂料预备1、此陶瓷涂料属三液型。
2、A组分使用前充分滚动或搅拌,速度120rpm~200rpm,时间30min以上,使其无沉降物为止。
3、把B组分加到A组分中混合,进行滚动熟化。
滚动速度为120rpm,环境温度22℃~30℃滚动4h,环境温度14℃~21℃滚动6h,环境温度5℃~13℃滚动9h,再加入C组分滚动10min 后即可。
4、混合过程中有热量产生,所以要经常开口释放气体,避免产生压力。
开口时小心气体或液体喷出。
5、单层涂料及双层涂料底油A、B、C三组分混合比例为10:5:1。
双层涂料面油A、B、C 三组分混合比例为10:5:5。
6、涂料混合完后请在保质期内用完(参阅以下涂料的保存),避免涂料过期,建议在24小时内用完,所以在使用前要计算使用量再混。
3.3喷涂及干燥烧结(1)喷涂方式空气喷涂:选普通喷枪(重力式、压力式、虹吸式)即可;条件如下所示:1、喷枪口径:0.8~1.2mm;2、喷枪压力:2.0Kgf/cm2~4.0kgf/cm23、喷涂距离:15~25cm。
2)喷涂工艺1、喷涂环境应相对干燥,通风,无尘,降低因环境因素影响到喷涂的质量。
2、涂料使用前滚动30min~60min,确保涂料均匀。
单层涂料或双层涂料底油用200~400目滤网过滤,双层涂料面油用100~200目滤网过滤。
涂料直接喷涂,无需稀释。
3、单层涂喷涂:基材温度在50℃左右进行喷涂(根据实际情况调整预热温度),喷涂后工件在80℃~150℃保温流平烘干10min,放入280℃~300℃中,保温10min,控制干膜膜厚40±5μm。
双层涂喷涂:基材温度在50℃左右进行喷涂底油(根据实际情况调整预热温度),然后再直接喷涂面油(即湿碰湿的方式喷涂面油),喷涂后工件在80℃~150℃保温流平烘干10min,然后放入280℃~300℃中,保温10min,控制干膜膜厚45±6μm(其中底油35±3μm,面油10±3μm)。
4、喷涂时要注意涂膜均匀、平整、涂膜厚度,过薄遮盖不好,过厚易流挂,起泡。
干燥箱(或隧道炉)开始炉温不能过高,升温不能太快。
烧结时应根据基材的大小和材料的传热性,适当调整保温时间。
5、涂料可用指定溶剂(醇类)或水清洗,建议使用专用喷枪。
3.4 涂料的保存1、涂料混合前应密封保存在阴凉、干燥、通风、远离火源的环境中,5℃~25℃可保存3个月,禁止高于30℃或低于0℃保存。
2、涂料混合后5℃~15℃可保存36h。
保存温度在15℃~30℃时,保质期会缩短至24h,保存温度在5℃左右时,保质期会延长到72h(建议将混合后未使用完的涂料放置在5℃左右的环境中保存),禁止高于30℃或低于0℃保存。
3、A组分混合前长时间不用应每2天滚动一次(时间60min以上),滚动速度为120rpm~200rpm,避免色料沉淀、变质、结粒。
3.5 安全注意事项1、使用本产品前,请参阅有关的MSDS资料。
2、使用本产品时要配戴好合适的防护用具。
3、使用本产品时应遵守GB 7691—1987中有关安全卫生规程。
4、处理废弃物时要遵守当地的法律法规。
3.6 应急措施1、涂料溅入眼睛时,即用大量清水冲洗至少15min,然后接受医生治疗。
2、吸入分解的气体时,应立即到有新鲜空气的地方。