无机耐高温涂料的制备

无机耐高温涂料的制备

一、实验目的

1.了解无机耐高温涂料的性能和应用。

2.掌握无机硅酸盐耐高温材料的方法和操作的注意事项。

3.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。

二、实验原理

耐高温涂料，亦称耐热涂料，一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适当的物理机械性能的涂料，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。耐高温涂料一般由耐高温聚合物、颜填料、溶剂和助剂组成。同其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料以其大面积施工工艺性能良好、成本低、效果显著等优点受到人们的青睐，已被广泛用于高温场合的表面保护，例如：钢铁厂的烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置及高温反应设备等的装饰及防护。[1]

早期的耐高温涂料主要为无机类产品。目前，经过发展，耐高温涂料种类很多，但一般仍可分为有机和无机两大类。目前国内多使用有机硅耐高温涂料、酚醛树脂、改性环氧涂料、聚氨酯等高分子化学材料，其耐热温度一般都低于600℃，并且易燃烧，成本较高。相对而言，无机耐高温涂料却具有耐热温度高、耐热性好、硬度高、寿命长、污染小、成本低等特点，但是涂层一般较脆，在未完全固化之前耐水性不好，对底材的处理要强求较高。[2]本实验所制备的硅酸盐耐高温无机涂料是使用无机物硅酸钠、二氧化硅、二氧化钛等耐酸耐碱性好的氧化物，按一定比例混合均匀，涂于需要的底材上，在一定温度下烘烤后，可形成致密、均匀、耐高温、抗氧化、耐老化、耐酸耐碱性能较好的涂层。它是以硅酸钠和二氧化钛为成膜物质，通过水分蒸发和分子间硅氧键的结合所形成的无机高分子聚合物来实现成膜，对光、热和放射性具有稳定性，同时二氧化钛具有很好的着色力、遮盖力以及化学稳定性，故该涂料有优良的耐热和耐老化性能以及良好的附着力。

三、实验试剂及器材：

实验仪器：马弗炉；胶头滴管；烧杯（100mL）；电子天平；铁片；研钵；玻璃棒；钢尺；小刀；测试专用胶带。

实验试剂：Na2SiO3·9H2O（A.R）；SiO2(A.R)；TiO2(A.R)；蒸馏水；6mol/L的HCl溶液；40%的NaHO溶液。

四．实验过程

1.用砂纸底材表面打磨光滑，必要时可用酸处理底材表面以除去污物和氧化膜。

2.取1g Na2SiO3·9H2O、0.6g SiO2、0.8gTiO2固体于研钵中，研磨均匀后将其置于100 mL烧杯中，加入0.5mL水，搅拌混匀，得白色糊状物。

3.用刮涂法把白色糊状物均匀的涂于处理好的底材表面上，涂抹要平整，涂层要致密（若涂抹不平整，可在涂抹时蘸取少许水，这样涂抹可得到较平整的涂层）。

4.待涂层晒干后，将其放置于升温80℃的马弗炉中，烘烤20min，取出后至少在室温下放置5min。

5．将马弗炉温度升温至300℃，再把上一步制好的涂层放入其中，并在300℃下烘烤20min，取出，即可得到白色的耐高温涂料。

五、实验结果和处理

1、附着力测试（划格法）：

用美工刀和钢尺在涂层上划11条直线，横竖交叉，间距1mm的方格10个；用专用胶带（CTZ-05型），密实地粘在格子上，然后呈45°角用力将胶带揭下；如方格无脱落则判定附着力为100/100,1个脱落判定为99/100，依此类推。

2、耐酸性和耐碱性：

在涂层上用滴管分别滴加6mol/L盐酸溶液，40%的氢氧化钠溶液各2滴于不同地方，分别在5min后，观察涂层有无失光，起泡，脱落，变黄等现象。

涂层性能记录表

六、思考题

1. 如何进行底材的表面处理？

2. 无机耐高温涂料耐酸碱的原理是什么？

七、参考文献

[1] 徐忠苹，韩文礼等. 耐高温涂料研究进展. 全面腐蚀控制. 25(2011)8-12.

[2] 王季军，张荣伟等. 耐高温绝缘涂层的研制. 涂料工业. 34（2005）30