耐磨陶瓷涂料的主要成分与性能特点

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耐磨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绝缘涂膜。现今国内的陶瓷绝缘涂料,主要功能绝缘、 耐高温,抗腐蚀,机械性能好等特点,通常使用不同的制备方法、一些具有独特性质的填料以及添加剂等来相应制备出具备相应功能的陶瓷涂料, 并予以加强其自身的性能。而由于现在绿色环保、低碳、价格低廉、制备工艺简单等理念已广泛地普及,一些具备这些性质的陶瓷涂料会在将进一步提升和研发。

环氧树脂有较好的耐化学药品性,尤其是耐碱性突出,对各种基材有极好的黏结性,极好的韧性、硬度和柔软性,优良的耐水性,被广泛用于涂层材料,并且已经在工业中已大量使用,但由于其固化后形 成较致密 的芳香结 构,交联密度 大,内聚力高,变形能力差,往往呈脆性状态,用其制备的耐磨涂料往往无法满足性能上的要求,尤其是在较高的温度下。为进一步提高耐磨涂料的高温下耐磨性能,研发人员经过大量实验, 终于找到了合适的解决方法:将环氧树脂与有机硅氧烷结 合。 由于—Si—O—键具有很 高的键能,其聚合物分子链具有高度卷曲性。利用有机硅对环氧树脂进行改性,可使其热稳定性、耐候性、脆性等得到明显改善,同时因低表面自由能的聚有机硅涂 覆于树脂 表面,使环氧树 脂的防水、防油性能得以改善。环氧树脂作为有机高分子成膜物质,制成的涂料在附着力、柔韧性、耐冲击性、施工性及成品储存等方面都相当优越,但是在耐高温、耐溶剂性、耐氧化性介质、抗高浓度电介质渗透方面存在着难以克服的弱点。采用特制的刚性无机填料改性环氧树脂,如:玻璃鳞片、云母、耐蚀金属片陶瓷微粉等,可以降低树脂的流动性、收缩性和固化时引起的温升,同时也提高了涂料的耐酸性、耐磨性、耐热性和导热性。 这是因为特制合成的无机填料本身硬度很高,耐磨性好,与环氧树脂、溶剂等不发生反应,在固化过程中不会有新的物质生成,且在固化中无机填料收缩很小,内应力小,再加上与环氧树脂紧密结合,形成致密保护层,从而达到增强耐磨性及硬度的目的。

陶瓷耐磨涂料主要由耐磨骨料和结合系统组成,密度非常大,无大的宏 观缺陷,强度可达150MPa,是一般混凝土和耐火浇注料无法 企及的,主要是采用了离子化合物和部分人工合成共价化合物,其离子键结合牢固,所以强度和刚度很大,可有效抵御物料的冲击力和剪切应力。而结合系统由于采取复合强化措施和特殊处理,形成化学结合,致使其强度很高。

由于陶瓷耐磨涂料采用无定向钢纤维和定向网状增强措施,通过耦合进一步改善韧性,具有优良的韧性和抗震性,所以抗断裂、韧性强,可有效防止冲击力造成的破损和剥落。另一方面, 由于离子键和其 共价键为 强结合键,键能比较 高,低温对其影响很小,而且它的振动频率极高, 常温难以对其构成威胁,不会产生热震损毁。由于耐磨陶瓷涂料采取了双重补强措施,有的甚至采取了多种补强措施,有效地改善了材料性能, 而且陶瓷材料低的线胀系数,使其体积稳定,不可能产生裂缝,因而整体性好,另外施工为整体施工,无接缝出现,因而整体性进一步提高。由于采用了耐酸和耐碱的人工合成原料,不会和矿渣发生反应,同时由于这种材料多为高温合成原料,环境相容性好,晶体发育好,结构完整,环境温度不会对它造成大的影响,属环境惰性材料, 因而对环境敏感性差。

耐磨陶瓷涂料无机非金属材料,主要成分为硅酸盐和氧化铝,和地球岩石层成分相近,不会造成土质恶化 和重金属 离子污染,不会影响 环境。耐磨陶瓷涂料性能指标见表1。

由于具有上述特点,常温耐磨陶瓷涂料的耐磨性能是16Mn钢的9倍、65Mn钢的8倍、耐火浇注料的45倍。耐磨陶瓷涂料为耐高温无机涂层,可以用在铁、钢、铝、陶瓷、玻璃表面,广泛用于冶金、石油工业、天然气开采、航空航天等工业领域,最高可以耐1500℃甚至更高的温度。其不仅耐高温,还有耐热冲击和耐磨等性能,通过涂层,可对金属表面,各种耐火材料表面进行表层改性,以达到提高基体材料的使用性能,同时节省能源,提高金属基体材料使用寿命1~2倍以上。耐磨陶瓷涂料应用于高温电熨斗,电饭锅, 微波炉,烤盘等产品上,与金属的附着力非常好, 非常坚硬,高温煅烧后强度更加显著,而且不开裂。具有良好的 耐油性能 和耐酸耐 碱性,颜色多彩。