无机耐高温涂层的制备

1、 一般涂料在高温条件下会发生热降解和碳化作用，导致涂层破坏，不能起到保护作用。耐高温涂料在高温条件下不龟裂、不起泡、不剥落，仍能保持一定的物理机械性能，使物件免受高温化学腐蚀，热氧化。耐高温涂料广泛应用于烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、石油裂解设备等方面。有机耐高温涂料：有机硅、酚醛树脂、改型环氧、聚氨酯，耐热温度低于600度，易燃烧，成本高。无机耐高温涂料：耐热温度高、耐燃性好、硬度高、寿命长、污染小、成本低。 无机耐高温涂料的性能和应用：一、实验目的一、实验目的u1. 了解无机耐高温涂料的性能和应用。了解无机耐高温涂料的性能和应用。u2. 学习一种无机硅酸盐耐高温涂料的制备方法。学习

2、一种无机硅酸盐耐高温涂料的制备方法。 3通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。的能力。二、实验原理二、实验原理 本实验所制备的硅酸盐耐高温无机涂料是使用无机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，可形成温度下烘烤后，可形成致密、均匀、耐高温、抗氧化、致密、均匀、耐高温、抗氧化、耐老化、耐酸耐碱耐老化、耐酸耐碱性能较好的涂层。性能较好的涂层

3、。它是以硅酸钠和二氧化钛为成膜物质，通过它是以硅酸钠和二氧化钛为成膜物质，通过水分蒸水分蒸发和分子间硅氧键发和分子间硅氧键的结合所形成的无机高分子聚合物来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钛具有很好的着色力、遮盖力以及化学稳定性，故该涂着色力、遮盖力以及化学稳定性，故该涂料有料有优良的耐热和耐老化性能以及良好的附着力优良的耐热和耐老化性能以及良好的附着力。成膜原理成膜原理 首先，液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它首先，液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它具有一定聚合度硅酸的胶质溶

4、液具有一定聚合度硅酸的胶质溶液 一方面：在水溶液中水解成硅酸：一方面：在水溶液中水解成硅酸：NaO2.mSiO2+(2m+1)H2O2 NaOH+mSi(OH)4 另一方面：当钠水玻璃涂料布于物体表面之后，会与空气另一方面：当钠水玻璃涂料布于物体表面之后，会与空气中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成：中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成：NaO2.mSiO2+2mH2O+CO2 Na2CO3+mSi(OH)4由于硅酸具有自聚合的特性：由于硅酸具有自聚合的特性： nSi(OH)4 Si(OH)4n其中聚合度其中聚合度n不等于模数不等于模数m，一般，一般nm,而且随着模数而且随着模数m的增加，而的增加

5、，而n更快地增加。更快地增加。 Si(OH)4 SiO2+2H2O再加之水分的不断蒸发，最后缩合成再加之水分的不断蒸发，最后缩合成“-Si-O-Si-”，从，从而形成无机涂层。而形成无机涂层。网状结构的涂层网状结构的涂层三、仪器与试剂三、仪器与试剂u仪器：仪器： 托盘天平托盘天平 研钵研钵(2只只) 马弗炉马弗炉 磁力搅拌器磁力搅拌器 烧杯（烧杯（100mL）铁片）铁片 量筒（量筒（10mL） 玻璃棒玻璃棒 钢尺钢尺 小刀小刀 胶头滴管胶头滴管 胶带胶带u试剂：试剂： Na2SiO3.9H2O（A.R） SiO2 (A.R) TiO2 (C.R) 6mol/L的盐酸溶液的盐酸溶液 40% 的氢

6、氧化钠溶液的氢氧化钠溶液研钵中研钵中研磨研磨1gNa2SiO39H2O0.6gSiO2 0.8gTiO2 80恒温箱恒温箱0.5mL水水烧杯内烧杯内白色糊白色糊状物状物白色的白色的耐高温耐高温涂层涂层搅拌均匀搅拌均匀至少至少5min置于置于室温室温20min涂于底涂于底材表面材表面20min四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤300马弗炉马弗炉配料比的改变对涂层的附着力、固化效果、配料比的改变对涂层的附着力、固化效果、耐热性均会产生影响。如增加耐热性均会产生影响。如增加Na2SiO39H2O、SiO2的用量，使固化效的用量，使固化效果变差，不耐水；增加果变差，不耐水；增加TiO2的用量会使附的

7、用量会使附着力差；减少着力差；减少Na2SiO39H2O、SiO2的用的用量，会导致附着力变差；减少量，会导致附着力变差；减少TiO2的用量，的用量，则涂层不耐水，附着力差。则涂层不耐水，附着力差。 涂层在涂层在300 - 600300 - 600间的任何温间的任何温度下烘烤，对涂层性能影响不大。若度下烘烤，对涂层性能影响不大。若涂层自然晾干或烘干的最高温度低于涂层自然晾干或烘干的最高温度低于300300时，所得到的涂层固化效果不好，时，所得到的涂层固化效果不好，附着力差，易脱落。耐酸，耐碱，耐附着力差，易脱落。耐酸，耐碱，耐水性能差。水性能差。涂层性能检测涂层性能检测u1、附着力测试（划格法

8、）：、附着力测试（划格法）： 用美工刀和钢尺在涂层上划用美工刀和钢尺在涂层上划1111条直线，横条直线，横竖交叉，间距竖交叉，间距1mm1mm的方格的方格1010个；用专用胶带密个；用专用胶带密实地粘在格子上，然后呈实地粘在格子上，然后呈4545角用力将胶带揭角用力将胶带揭下；如方格无脱落则判定附着力为下；如方格无脱落则判定附着力为100/100,1100/100,1个脱落判定为个脱落判定为99/10099/100，依此类推。，依此类推。 2、耐酸性和耐碱性：、耐酸性和耐碱性：在涂层上用滴管分别滴加在涂层上用滴管分别滴加6mol/L盐酸溶液，盐酸溶液，40%的氢氧化钠溶液各的氢氧化钠溶液各2滴

9、于不同地方，分别滴于不同地方，分别在在5min、5h后观察涂层有无失光，起泡，脱落后观察涂层有无失光，起泡，脱落，变黄等现象。，变黄等现象。五、实验结果五、实验结果涂层性能记录表涂层性能记录表 测试性能测试性能 测试结果测试结果附着力附着力73/100耐酸性（耐酸性（5min）基本无变化基本无变化耐碱性（耐碱性（5min）基本无变化基本无变化耐碱性（耐碱性（5h）涂层表面完好涂层表面完好耐酸性（耐酸性（5h）涂层有些许失光、脱涂层有些许失光、脱落现象落现象由记录表能够明显由记录表能够明显看出，本实验的产物附看出，本实验的产物附着力较好，耐碱性良好，着力较好，耐碱性良好，但是耐酸性不足但是耐酸性不足。七、实验心得七、实验心得 通过这次试验，很好地培养了本人的耐心、通过这次试验，很好地培养了本人的耐心、细心程度。砂纸打磨的时候力道要足而均匀，细心程度。砂纸打磨的时候力道要足而均匀，次数要多到使表面发光。研磨的时候亦是如此次数要多到使表面发光。研磨的时候亦是如此，要使样品细腻均匀，水量适中，才能够使接，要使样品细腻均匀，水量适中，才能够使接下来的涂层涂抹得厚薄得宜、均匀平整。涂抹下来的涂层涂抹得厚薄得宜、均匀平整。涂抹的时候要力道适中，将玻璃板尽量平放，涂抹的时候要力道适中，将玻璃板尽量平放，涂抹方向尽量一致，这样才能减少纹理，使其