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■ [原创] 无机硅酸盐涂料技术分析及其在工业防腐领域的应用 2020-08-02 15:36:47
无机硅酸盐涂料并不是一类新的产品,相反,它是最早发展和应用的一类。早期的硅酸盐涂料主要是指无机硅酸盐底漆。在前面文章中我也提到过,目前市面上的无机硅酸锌底漆有两类,一类是醇溶性的,一类是水性硅酸盐的。如果您是涂料下游应用方就一定要搞清楚,至少要问清楚。
醇溶性的无机硅酸就不多说了。这里来讲讲无机硅酸盐涂料,毕竟随着环保趋紧,作为真正的环保第一品类,无机硅酸盐涂料正在焕发新春,并重新受到行业内普遍关注。
目前,无机硅酸盐涂料正在建筑涂料领域获得越来越多的应用,而在工业防腐领域仍然局限在最早一代的水性无机硅酸锌底漆产品。说实在的,就拿第一代的水性无机硅酸锌底漆来说,其也只是一个孤例,因为除了这个产品外,再无其它水性硅酸盐涂料产品了。外行人可能不解,但是作为研究过水性硅酸工涂料的技术人员肯定明白其中的原因——那就是除了采用锌粉制备底漆之外,就很难再将硅酸盐开发出新产品了,因为太难了。先就技术层面来讲讲吧。
开发硅酸盐涂料的难点有很多,其中最为突出的有三方面:一是稳定性,二是耐水性,三是配套性。
在稳定性方面,硅酸盐自身是极度不稳定的,可以说是不管你将其与任何材料混合都需要仔细考量一下稳定性,因为稍不留神就会导致报废,而一个完整的涂料至少要将各种粉料、助剂混合到硅酸盐里面,真的很考验技术人员的理论底子和实践总结能力,以及百折不挠的恒心。除了硅酸盐化学性质的不稳定性之外,还有一方面是其贮存稳定性差,因为对硅酸盐涂料的增稠是非常困难的,对其流变控制并不像其它任何涂料产品那么容易。目前已知的适用流变材料主要是多糖类,黄原胶、瓜尔胶等是最为理想的,因为这些多糖类物质在水中的触变极强,并且几乎不受pH影响,即使在pH>12的硅酸盐体系中仍然能够保存出色的触变粘度。当然,多糖类的缺点也很明显,首先是容易腐败变质,其次是可能严重影响涂层的干燥和耐水性能。
关于耐水性能,前面已经提到了,使用多糖类增稠剂可能影响涂层的耐水性,其实硅酸盐涂料的耐水性更多是属于其自身性质。最早期的硅酸盐涂料都是直接使用硅酸钾溶液为成膜物质,耐水性很差,即使其模数达到3.5以上,涂层的耐水性也完全不行。后来才不断尝试使用乳液改性,并开始应用到建涂领域。近年来,得益于硅溶胶技术的成熟及产业规模化,目前较为流行的是使用硅溶胶改性,特别综合硅溶胶和乳液的双重改性是主流。只是此类产品仍然只能在建筑涂料领域应用。另外,乳液的应用,可能影响了对产品的VOC控制,当然也可以使用VAE等可再分散乳胶粉,但VAE无助于涂层的耐水性能,甚至可能影响涂层的耐水性。千万不要以为在水泥中应用VAE已经很成熟了,那是因为水泥本身就固化得好好的,你VAE再能溶解也不影响水泥的性质——但硅酸盐涂层的固化状态远不及水泥!
至于硅酸盐涂料的配套性(这里针对工业防腐而言),最早由于只有硅酸锌底漆这种产品,根本谈不上配套性,于是乎,只能与环氧进行配套——因为碱性过强的原因,一般先用环氧清漆进行封闭,再配套其它面漆涂层。
硅酸盐涂料的其它问题在于其材料自身的缺点,如对多种基材表面的附着力较差、脆性过高或柔韧性极差、表面无光等,特别是与许多颜料不相容。
如果一切仍如上所述,存在如此多的问题无法有效解决的话,那么硅酸盐涂料还能应用于工业防腐领域吗?好在,实际上很多问题已经逐渐获得解决,毕竟很多新技术的出现会带来新的解决办法和可能,例如硅溶胶和耐碱型丙烯酸乳液的应用。
先来谈一谈水性无机硅酸锌底漆这个产品吧。它之所以是一个特例,就在于使用锌粉至少有两大优势是其它任何材料都无法替代的,一是使用锌粉不需要事前分散研磨,只需要在临用前分散即可,这就有一个好处——即使是直接使用硅酸钾液与锌粉混合,即可制备出第一代的水性硅酸锌底漆,部分厂家对硅酸钾液使用少量纤维素醚类改善一下流变性已经是非常出色的产品了;二是锌粉可以有效固化硅酸钾并形成完全耐水的硅酸锌涂层。锌粉对硅酸钾的固化作用是确实存在的,这一点勿庸置疑,传统的理论或观点认为是形成了Si—O—Zn键或类似化学键,其实这是胡扯。真正的机理在于锌的脱水作用及其对钾离子自由性的限制作用,并且催化了桥氧的形成。
在硅酸盐涂料应用上,除了锌粉,数十年来,再没有其它材料能够与之媲美。很多人尝试将水泥技术那一套迁移到硅酸盐涂料上,结果都只能以失败告终,因为两者表面上非常相近,但实际上又完全不同。水泥熟料中各种钙类材料都可能对硅酸盐的稳定性造成严重影响,除非你想把硅酸盐涂料就做成白水泥那样——那还用得着再做吗。