孙宝华　姜艳平　赵元午　姜艳丽

摘 要：一些工业环境特殊的需要，促进了耐高温无机涂料的研制和开发，其独特性能使许多涂刷涂料的产品和设备的功能得以充分发挥。本文以水溶性硅酸盐为基料研制耐具有耐热性和优异的防腐蚀性能高温涂料，并对其进行XRD测试和孔隙率的测定，为工业上的推广应用提供了一定的参考。

关键词：高温涂料；耐高温；铝酸盐水泥

基金项目：广西科学研究与技术开发计划项目（桂科合1346011-5）

广西自然科学基金（2014GXNSFAA118330）

广西科学研究与技术开发计划项目（桂科合1346011-5）

随着世界工业的高速发展，生产工艺不断革新，对工业材料性能要求的不断提高，和对工业材料的创新更好的需求。其中，化工工业涂料界要迎接这全新的挑战中，必须把握住世界工业涂料工业发展的脉搏，敏锐地分析市场新动向，开发出高科技新型高温无机涂料，及时跟上和促进我国工业快速发展。可以说，正是一些在工业环境特殊的需要，促进了耐高温无机涂料的研制和开发，在现代科技进步为基础的前提下，已经开发出的志盛威华耐高温无机涂料，其独特性能使许多涂刷涂料的产品和设备的功能得以充分发挥，成为涂料中不可缺少的新品种。

1 耐高温涂料概述

耐高温涂料应用广泛，在高炉、焦炉、烧结机等设备的外表面抗氧化保护中起着重要的作用。另外，石油精制炉、铝精炼炉、发动机排气系统、农机、摩托车的消声器等都长期在很高的温度下工作，高温腐蚀严重，也需要采用耐高温涂料加以保护。

一般来说，耐高温无机涂料可以分为两大部分：民用耐高温无机涂料和工业耐高温无机涂料。按照一般的定义，耐高温无机涂料不仅涵盖汽车、建筑、冶金、制造、医药、交通、船舶和集装箱涂料、航天、交通标识系统涂料等众多领域，还包含在人们日常所使用的各种生活生产用品当中，例如燃气灶、热水器、电暖器等，可以说耐高温无机涂料与人们的日常生活、工业生产息息相关。

目前市场上耐高温涂料主要为无机耐高温涂料和有机耐高温涂料两大类。其中，无机耐高温涂料主要有陶瓷涂料、硅酸盐类涂料、磷酸盐类涂料和富锌底漆等，有机耐高温涂料主要有氟树脂涂料、杂环聚合物涂料和有机硅高温涂料等。无机耐高温涂料的硬度高，耐热可达400～1000℃甚至更高，但漆膜较脆，未完全固化前耐水性不好，对基材表面处理要求严格。市场上的大部分高温涂料，通过性能检测，综合技术指标达到了要求。具有较高的耐热性和完全不燃、不发烟的特点，原料易得、价格低廉、制备简单、着色自由、施工方便、无毒、无火灾危险等。涂料可在高温钢板、连铸板坯、热轧卷材上直接喷涂，且喷涂效果好，喷涂的标识不易脱落、褪色，可有效消除混钢事故，具有广阔的应用前景。

2 高温材料性能要求

金属材料在高温环境中易与空气中的氧气发生氧化反应，产生腐蚀现象，从而使金属材料逐渐失去强度而导致结构性能缺失，成为各种事故的隐患。例如压力锅炉，一旦出现严重的腐蚀现象，使锅炉壁强度达不到设计要求，就会导致锅炉爆炸等事故。因此，在高温设备上，一般都要涂装保护性涂层，防止金属材料的腐蚀，延长高温设备的使用寿命。总之，高温涂料是用在高温阶段的设备表面防御高温，保证设备正常运行。

一般來说耐高温涂料是指可长期耐受300℃以上，并能保持一定物理化学性能、使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料.随着有机高温涂料产业的迅猛发展，有机耐高温涂料因其良好的热稳定性、耐氧化性和特殊的结构而广泛应用于涂料行业。

3 高温涂料的研制

实验中以水溶性硅酸盐为基料得到的耐高温涂料，这种高温涂料用途也较广泛。在一些情况下，这类涂料除具有耐热性之外，还具有优异的防腐蚀性能。其配方如表2所示。将各种原材料混合均匀烧成，磨细后即得到耐高温涂料。

实验中所用仪器有：马弗炉、搅拌装置、电炉加热装置，天平等。

4 高温涂料的表征

采用日本Rigaku公司生产的UltimaⅢ型X射线衍射仪分析样品的物相结构，测试条件为：Cu靶Kα，λ=0.15406 nm，工作电压为40 kV，工作电流为40 mA，扫描范围2θ为10～80°，扫描速度为10°/min。采用深圳新威尔电子有限公司生产的 BTS电池测试系统分析样品的首次充放电性能、循环稳定性能， 电压范围为3.5–1.5V vs. Li/Li+，电流密度为0.15mA/g （基于样品的质量）。

当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。这就是X射线衍射的基本原理 。衍射线空间方位与晶体结构的关系可用布拉格方程表示：2dsinθ=nλ，式中d为晶面间距；n为反射级数；θ为掠射角；λ为X射线的波长。布拉格方程是X射线衍射分析的根本依据。

实验步骤：

（1）将研磨成的高温涂料设备成标准压片；

（2）将压片放入扫描台进行实验；

（3）利用仪器软件进行分析；

最终得到的XRD图像如图1所示。XRD显示：高温涂料含有Ca，Al，Mg，O，F，Na，Si等元素。

5 孔隙率的测定

多孔材料的孔隙率也称为孔率、孔隙度或气孔率， 是指多孔材料中孔隙所占的体积与多孔材料的总体积之比， 可用百分数或小数表示。多孔体中的孔隙有开口贯通孔隙和闭合孔隙等形式（介于其间的还有半通孔隙， 其一般具有闭合孔隙的形态）， 故孔率也可相应地分为开孔率和闭孔率。各种孔率的总和就是总孔率， 即平时所说的“孔率”。该指标既是多孔材料中相对容易测量获得的基本参量， 同时也是决定多孔材料导热性、导电性、光学行为、声学性能、拉压强度、蠕变率等物理、力学性能的关键因素。因此，孔隙率可以作为材料质量的一个控制指标。

测试方法：浸泡介质法测量采用流体静力学原理： 将被测试样浸泡于液体介质（使用纯水作为工作介质， 对试样不反应、不溶解） 中使其饱和后再进行液中称重来确定试样的总体积， 进而测算得出多孔体的孔率。其主要步骤是：先用电子天平称量出试样在空气中的质量m1，然后浸入介质（实验采用蒸馏水） 使其饱和， 采用加热鼓入法或减压渗透法使介质充分填满多孔材料的孔隙。浸泡一定时间充分饱和后取出试样，小心擦去表面的介質， 再用天平称出其在空气中的总质量m2。然后将饱含介质的试样放在吊具上浸入工作液体中称量， 此时试样连同吊具的总质量为m3，而无试样时吊具悬吊于工作液体中的质量为m4。由此可得多孔体开口孔隙率为： θ= 1-（m2-m1）/（m3-m4）×100% ，所得数据如表3所示：

6 高温涂料的研究方向

尽管有机硅高温涂料具有许多优异性能，但也存在一些问题：固化时间长，大面积施工不方便；对基材的附着力差，耐有机溶剂性差，温度较高时漆膜的机械强度不好，价格较贵等。为克服这些缺点，有机硅树脂用其他树脂改性，或使用特殊的颜料、填料，使改性后的树脂具有良好的施工性能、干燥性能及涂膜物理化学性能，得到了广泛应用。改性后的涂料主要有冷混型有机硅涂料、化学改性有机硅涂料以及共缩聚冷混型有机硅涂料等。

高温涂料高温下性能比较稳定，除能满足一定的高温度要求外，还必须满足以下综合性能：有良好的热物理和热化学性，有良好的加工性；在较高的温度和使用工作条件下，有较高的粘结强度和较好的物理机械性能并在规定的时间内能保持这种性能。工业耐高温涂料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的技术改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。总之，这些工业涂料可以帮助企业提高工业生产技术，优化生产工艺，提高产品质量，节约成本，延长工作设备使用寿命，给企业创造出更多利润价值，同时也减少污染排放。

参考文献

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