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玄武岩鳞片在防腐防污涂料中的应用及发展

2019-10-22

玄武岩鳞片是一种新型鳞片材料,是选用性能优良的天然玄武岩矿石经高温熔融、澄清、均化成型、筛选等特殊加工工艺而成的新型材料,呈现透明或深绿色片状结构,厚度一般在3μm左右,尺寸一般在25μm ~ 3 mm左右。玄武岩鳞片由于玄武岩鳞片中铁氧化物、二氧化钛、氧化铝、氧化钙含量高而其中碱性氧化物含量较少,因此不仅能产生屏蔽效应,而且在耐酸碱和耐腐蚀性能方面也有独特的优势。玄武岩鳞片防腐涂料突出的物理化学性能,可以替代玻璃鳞片用于石化行业、海洋船舶、桥梁、建筑等防腐领域,尤其是玄武岩稳定的耐高低温性能,以及优异的介电性和耐化学品性能,使其在国防军工方向很有发展前景。国内现在也仅在高速公路、铁路、民用建筑等很有限的领域内有部分实际应用,玄武岩鳞片涂料的研制开发将会具有较大的市场应用前景。玄武岩鳞片及重防腐玄武岩鳞片聚合物涂料,具有良好的综合性能和性价比,其前景看好。目前,国内尚无玄武岩鳞片的相关研究,国外也仅有俄罗斯、乌克兰等少数国家开发出同类产品。我国玄武岩资源丰富,品质好价格低,具有广泛的行业应用前景。


玄武岩鳞片与金属、混凝土和树脂类都具有较高的粘接强度,工作温度低可达-200 ℃,高可达1 000 ℃,可以适应温差比较大、条件特别恶劣的特殊环境。另外,玄武岩鳞片添加到树脂中还可以产生特殊的“迷宫效应”,屏蔽性能好,耐酸碱性能优良,是集资源节约型、环境友好型、性能优良型于一身的高性能新型材料,目前玄武岩纤维在复合材料应用方面的研究较多,而玄武岩鳞片作为一种新型材料,国内尚无相关方面的报道。


1 国产与俄罗斯玄武岩鳞片对比


当前全世界只有俄罗斯、乌克兰拥有玄武岩鳞片的制造技术,具有垄断性的技术优势,俄罗斯产玄武岩鳞片片径较小,其尺寸分布在几微米到几十微米之间,而国产玄武岩鳞片的片径较大,相同放大倍数下的SEM照片视野内可见鳞片数量较少。从SEM照片中我们还可以看出2种玄武岩鳞片的厚度都比较薄。玄武岩鳞片聚合物涂料可以降低金属腐蚀速率8 ~ 9倍,水蒸气透过率可降低5 ~ 9倍,在防水耐水防腐蚀领域具有广泛的行业应用前景。


由国产和俄罗斯产玄武岩鳞片能谱数据分析显示:2种玄武岩鳞片化学成分非常接近,俄罗斯产玄武岩鳞片铁的氧化物含量略高于国产玄武岩鳞片、钾的氧化物也略高于国产玄武岩鳞片。

玄武岩鳞片厂家

2 玄武岩鳞片的特性


玄武岩属于无机非金属材料,其化学组成和结构给予了它自身独特的优良特性。


1)耐磨损:玄武岩鳞片涂层具有较高的显微硬度,在与基体树脂之间表面的互相摩擦运动过程中,可以减轻材料表面的磨损程度。


2)耐高温氧化:玄武岩具有较高的熔点而且耐高温化学稳定性良好,由其制得的涂层也具有良好的耐高低温性能。


3)耐腐蚀:玄武岩是一种无机材料,由于鳞片中铁氧化物含量比较高,耐酸、耐碱性能优异。


4)低成本:玄武岩属于天然矿石,在我国的储量非常丰富并且价格较低,属于绿色环保型新型材料,与金属材料和金属氧化物等其他热相比经济成本较低。


3 玄武岩鳞片在涂料中的应用


3.1 包头水性漆在防腐涂料中的应用


玄武岩鳞片添加到树脂中,可以将树脂分割成很多小的空间,有效改善树脂内部应力集中的现象,并且鳞片之间形成错层排列,可以使介质渗入变得迂回曲折,从而增加腐蚀介质扩散到基体树脂的路径和渗入基体的时间,从而提高涂层的防腐性能,但是玄武岩鳞片作为无机填料加入到树脂中,其密度大于树脂,且由于其表面惰性使得在树脂中的分散性和稳定性都比较差,容易沉降,与树脂间的界面作用比较差且玄武岩鳞片的排列方式难控制,会导致涂层的性能下降,因此,提高玄武岩鳞片在树脂中的分散性和界面效应,是提高玄武岩鳞片与树脂复合材料性能的关键,也是玄武岩鳞片防腐涂料的研究热点之一。


提高玄武岩鳞片在树脂中的分散性需要对玄武岩鳞片进行改性,改善玄武岩鳞片与树脂之间的界面相容性,使玄武岩鳞片与树脂之间发生化学键合,可以通过偶联剂化学改性或者物理-化学法对玄武岩鳞片进行改性。


吴宗汉等分别评述了玻璃鳞片、云母鳞片、石墨鳞片、玄武岩鳞片等防腐涂料的性能特点和应用情况。相比其他的鳞片涂料,玄武岩鳞片涂料中鳞片的片层结构使得腐蚀速率下降,相对于玻璃鳞片,玄武岩鳞片还由于较高的铁氧化物含量,具有更好的耐酸碱性能,特别是优异的耐高低温稳定性能,可以应用在工作温差比较大的恶劣环境中。


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