濕法云母顆粒(片材)直徑與厚度(徑厚比)達到80-120倍,片材厚度在幾十納米到100納米之間。這類產品具有高遮蓋率和紫外線吸收功能,可對漆膜形成有效的阻隔作用,使腐蝕性物質在漆膜中的擴散、滲透和遷移變得極其迂回(屏蔽和迷宮效應),并可將漆膜穿透時間延長至3倍,從而大大提高防腐涂料的性能。
云母粉末在涂料中的作用介紹:
一、阻隔效應。
涂層當然更是如此。水中,空氣中的氧和其他各種腐蝕性物質,還有硫酸,鹽酸,燒堿等,都是分子非常小的物質,要穿透漆膜,沒有太大的困難。在穿透后,接觸到基體(金屬和其他材料)并使之腐蝕。提高漆膜的致密性有兩種方法:(1)采用高致密性樹脂(漆料、粘結劑),但這種特種樹脂往往是昂貴的,其使用受到了限制,其使用受到了經濟成本的制約;(2)采用片狀填料,阻止腐蝕性物質的滲入,防止其在漆膜上滲入,使其每一道工序都必須繞過云母粉晶片,使腐蝕性物質穿透漆膜的路徑十分迂回迂回,滲透時間大大延長。對于防腐涂料而言,這種阻隔作用又稱為“屏蔽效應”和“迷宮效應”。應用高質量云母粉(片材徑厚比至少50倍,最佳70倍以上),一般穿透時間延長3倍。因為云母粉的填料比專用樹脂的價格低很多,所以具有很高的技術經濟價值。(另一種方法是加入腐蝕抑制劑,以中和掉滲入漆膜的腐蝕性物質,問題在于,一旦腐蝕抑制劑被消耗,這種作用也就終止了)
綜合來看,使用優質云母粉是提高防腐涂料、外墻涂料等產品質量和性能的重要手段。涂漆時,云母芯片在漆膜固化前受到表面張力的作用而平放,自動形成相互平行且與漆膜表面平行的結構。這一層排列,其取向正好與腐蝕性物質穿透漆膜的方向垂直,阻隔效果最好。但問題在于,云母粉的片狀結構必須完滿,國外工業企業的標準是,其徑厚比至少應達到50倍,最好是70倍以上,否則,效果并不理想,因為片狀結構越薄,有效阻隔的面積就越大,而芯片越厚,幾個阻隔層就不能形成,而顆粒裝的填料就不能形成。另外,假定云母芯片有穿孔、撕裂,也會嚴重影響這種阻隔效果(腐蝕性物質容易泄漏)。云母粉片越薄,單位填充量所組成的阻隔面積越大,粒度適中(不宜追求過細過細),效果越好。
很多專利文獻提到可以使用云母粉、滑石粉、高嶺土等多種填料,用量的范圍也很廣(如2-90%),這只不過是為了擴大專利權的掩蓋范圍,掩蓋技術秘密和訣竅?;?、高嶺土等的徑厚比僅為2-6倍,即使是干法云母粉,其徑厚比也僅為10倍左右,遠未達到50倍或70倍的要求,不具有工業應用價值。實際工業應用中的片狀填料,理論上是濕法云母粉末。
改進了漆膜的物理力學性能;
用片狀和纖維狀填料制成的復合材料有很多優良的性能,如分散應力、提高沖擊和抗拉強度、提高尺寸穩定性和抗變形能力,以及改變許多物理模量等,其機理就像混凝土中的鋼筋一樣,有關原理已經廣為人知。綜合來看,濕法云母粉能改善漆膜的物理、力學性能。其關鍵在于填料的形態特征,即片狀填料的徑厚比和纖維狀填料的長徑比,顆粒填充物就像混凝土中的沙石,對鋼筋沒有增強作用。
三是提高漆膜耐磨性。
其自身的硬度都是有限的,其中有許多填料(如滑石粉)強度不高。云母則是花崗巖的組分之一,具有較高的硬度和機械強度。因此,加入云母粉作涂料的填料,其耐磨性可明顯提高。汽車用漆、路面漆、機械防腐漆、墻面漆等都喜歡使用云母粉,就是這個道理。
四、絕緣特性。
具有極高電阻(1012-15歐姆-cm)的云母本身就是最好的絕緣材料。使用云母粉改進漆膜絕緣性能是一項眾所周知的技術,故不多說。使人興奮的是,它與硅酮或硅硼樹脂的復合,在高溫下,會轉變成具有良好機械強度和絕緣性能的陶瓷性物質,因此,用這種絕緣材料制成的電線電纜,即使在火中燒毀后,仍保持原來的絕緣狀態。對于礦山、隧道、特殊建筑物、特殊設備等,都具有重要意義。
五、防火。
以云母粉作為阻燃填料,假定與有機鹵系阻燃劑配合,可制得阻燃防火涂料。
六、抗紫外線,紅外性能。
云母具有優異的防紫外線、紅外線等特性。因此在外用涂料中加入濕法云母粉,可大大改善漆膜抗紫外線的性能,延緩漆膜老化。其屏蔽紅外光的性能被用來配制絕緣,絕緣材料(如涂料)。
七、減少沉淀。
以上說明,濕法云母粉的懸浮性很好。這種微細薄片可以在不產生沉降層的情況下,持久地懸浮在介質中。因此,用云母粉代替易沉淀的填料,使涂料的貯存穩定性明顯提高。
八、熱輻射及高溫涂層。
云母具有很好的紅外輻射能力,如與氧化鐵配合,可形成極佳的熱輻射效果。最為典型的例子是在航天器表面涂裝(向陽面溫度下降了幾十度)。很多熱鍍層的原始材料,以及高溫設備的鍍層,需要使用含有云母粉的特殊鍍層。這種涂料可以在極高的溫度下工作,比如1000℃左右,此時鋼材曾是紅熱的,但涂料卻沒有受損。
九、光亮作用。
云母具有很好的珠光性,所以,在使用大尺寸片狀云母粉產品時,可以給涂料等材料賦予光澤、閃光或反射等效果。而極細的云母粉則會對材料內部形成反復的相互反射作用,從而產生消光效應,所以使用小粒徑的云母粉制品時會產生消光作用。
十、隔聲減震。
云母能顯著改變材料的物理模量范圍,構成或改變材料的粘彈性。這種材料能有效地吸收振動能量,減弱振動波和聲波。此外,振動波和聲波構成了云母芯片間的重復反射,也起到了減弱其能量的作用。采用云母濕法粉體還可制備消聲、隔音、減振涂料。
上面介紹的是云母粉在涂料中的作用。
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