CN105017822A - 一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料及其制备方法，该涂料包括液相组分、固相组分和助剂，其特征在于：固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，液相组分包括钠水玻璃。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供的涂料耐高温性能非常好，其热震性和与基材的结合强度均表现优异，在耐水、耐盐水上也表现出极佳的性能。

Description

一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及的是一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料的高温腐蚀是金属材料使用中面临急待解决的问题之一，现代石油、化工、冶金、航空航天、核能等工程技术也离不开高温防腐的问题，在电力工业中，对管材在高温下防腐保护，延长管材寿命显得尤为重要。研制耐高温涂料的目的在于对高温环境下的材料进行表面防护。随着现代工业技术的发展，化工、冶金、电力等行业的设备无时无刻不在经受高温的考验，在这样的恶劣条件下，设备的寿命降低，生产成本增加。并给安全生产带来大的隐患，虽然也有一些耐高温材料的报道，但总的说来应用上还是受耐温度或成本的限制。金属及其合金在高温下需要得到保护，为此工程界越来越关注耐高温涂料，对耐高温性能的要求也逐渐提高。

本发明从材料的易得程度、价格高低、是否环境友好及性能角度考虑，选择几种常见的无机材料为主原料，特别是空心微珠粉，以及采用硅酸盐系列的粘结剂作为主要成膜物质，使研制的涂料主要性能即耐高温性能得以实现，并充分发挥和挖掘其它功能，研制出新型的水溶性无机耐高温防腐涂料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，其特征在于：固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，液相组分包括钠水玻璃。

作为对上述方案的进一步改进，助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。

作为对上述方案的进一步改进，液相组分的用量等于固相组分与助剂用量之和。

作为对上述方案的进一步改进，钠水玻璃的模数为2.7。

作为对上述方案的进一步改进，固相组分中各组分的含量为：石英粉5～20份、空心微珠粉5～20份、钛白粉5份、云母粉5～20份、碳化硅10份、铬绿3份。

作为对上述方案的进一步改进，助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5～1.5份和催干剂0.25～1份。

作为对上述方案的进一步改进，固相组分包括石英粉20份、空心微珠粉10份、钛白粉5份、云母粉5份、碳化硅10份、铬绿3份；助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5份和催干剂0.5份；液相组分包括钠水玻璃54份。

本发明还提供了一种制备上述水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料的方法，步骤如下：

步骤一、将所有固态原料过筛；

步骤二、按配比称取石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，并将他们混合均匀；

步骤三、按配比称取钠水玻璃和助剂，并将助剂均匀的分散在钠水玻璃中；

步骤四、将步骤三获得的混合粉末与步骤四获得的混合物相混合，并通过机械搅拌使之混合均匀。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供的涂料耐高温性能非常好，其热震性和与基材的结合强度均表现优异，在耐水、耐盐水上也表现出极佳的性能。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿；液相组分包括钠水玻璃；助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。选用石英粉的目的是石英粉的活性比较大，即有较强的吸附性能，并起到涂料固化剂和填料的作用；空心微珠外观为灰白色或纯白色，是一种松散、流动性好的无机非金属粉体材料，空心玻璃微珠特点为：隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，导热系数低，分散性和流动性好，化学稳定性高，并且抗压强度高；钛白粉用于改善涂料的性能，较大幅度地降低材料的使用成本；碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,同时对涂料表面也具有一定的流平和润滑作用；云母粉绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，作为填料使用。

固相组分中包括：石英粉20份、空心微珠粉5份、钛白粉5份、云母粉10份、碳化硅10份、铬绿3份。

采用空心微珠作为涂料的一种组分，它具有分散性好、遮盖力高、悬浮性好、耐热温度高、密度小等特点。另外，在任何形状中，球形具有最小的比表面积，空心微珠的宽的粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，与不规则形状的颗粒不同，空心微珠很容易在彼此之间滚动。这使得在使用空心微珠的体系中具有较低的粘度，较好的流动性。

助剂包括固化剂氟硅酸钠1.5份和催干剂0.25份。

液相组分中钠水玻璃的质量等于固相组分与助剂的质量之和。

涂层在高温下，以SiO₄四面体为基本结构的钠水玻璃粘结剂在高温条件下失水并缩合成耐热性强、键能高、具有高的氧化稳定性的硅氧键，其耐高温性能好(可高达1500‐1700℃)。当涂层中成膜物质充分交联固化，涂层变成致密的网状结构，连续的涂层使氧气难以透入，阻止或减缓高温状态涂层下的基体受氧气氧化。其次，涂层对基体渗透、硬化粘结共同作用使得附着力加强，因而有良好的表面附着性。

水玻璃是多种聚硅酸盐(钠/钾/锂或有机碱盐)的复杂溶液，它的定义为硅酸盐在水溶液中、真溶液状态和胶体溶液状态并存的浓溶液，有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、季铵水玻璃和铷水玻璃，通式为M₂O·mSiO₂·nH₂O，式中M代表Na⁺,K⁺,Li⁺,NH₄ ⁺,Rb⁺；m俗称模数,是SiO₂与M₂O的摩尔比；n代表水量，n愈大则水玻璃的浓度C越小。常用的是钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃。钠水玻璃为例，m处在2‐4,C处在35％‐45％之间。水玻璃是无机涂料中最常用的粘结剂，主要起粘结和成膜作用，可以加热硬化(物理硬化)，也可以吹CO₂硬化(化学硬化)等。高模数的水玻璃与低模数的水玻璃相比，所含水溶性成份较少，低模数的水玻璃不能使涂层完全固化，水洗时起皮脱落。随着模数的提高，固化后的涂层硬度、结合力和耐蚀性均有提高。但模数也不能过高，过高后容易降低水玻璃的稳定性。所以本发明选用模数为2.7的钠水玻璃。

本发明选用水玻璃的目的:高温下具有不燃、无烟性且不产生有害气体；有优异的耐热性；膜层硬度高，不易受机械损伤；溶于水，易处理，资源丰富。其优点有：①用它做粘结剂可以防止涂层高温开裂；②价格相对便宜并且易得；③从粘结性角度出发，钠水玻璃优于钾水玻璃。

液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液，一方面：在水溶液中水解成硅酸；另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后，会与空气中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成；此外，由于硅酸具有自聚合的特性，再加之水分的不断蒸发，最后缩合成“‐Si‐O‐Si‐”，从而形成无机涂层。

当溶胶凝聚成凝胶时，先生成水合凝胶，水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水，胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附)，一般强吸附为离子吸附和氢键吸附，弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。

当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时，胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起，而是“粘合”起来的，只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶，胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na⁺在胶粒之间形成阳离子桥连接，涂料的成膜大致可分为3个过程，即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散，由于涂层中存在大量的Na⁺和OH^‐，导致涂层的耐水性较差，容易受潮泛碱，加上硅氧键的脆性，涂层容易开裂。为解决此问题，加大高活性二氧化硅的含量，使Na⁺介于不同聚合度的硅酸离子之间，正交一发明中石英粉含量的增加，涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料，使有机高分子均匀分散在“‐Si‐O‐Si‐”无机涂层的间隙中，以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足，提高涂层的抗干裂性能。

界面两侧原子间可能形成互相化学键合，化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂，可提供羟基(‐OH)，当涂敷于金属时，金属基体提供正离子，与羟基形成化学键合。

实施例2

一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿；液相组分包括钠水玻璃；助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。选用石英粉的目的是石英粉的活性比较大，即有较强的吸附性能，并起到涂料固化剂和填料的作用；空心微珠外观为灰白色或纯白色，是一种松散、流动性好的无机非金属粉体材料，空心玻璃微珠特点为：隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，导热系数低，分散性和流动性好，化学稳定性高，并且抗压强度高；钛白粉用于改善涂料的性能，较大幅度地降低材料的使用成本；碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,同时对涂料表面也具有一定的流平和润滑作用；云母粉绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，作为填料使用。

固相组分中包括：石英粉5份、空心微珠粉10份、钛白粉5份、云母粉20份、碳化硅10份、铬绿3份。

采用空心微珠作为涂料的一种组分，它具有分散性好、遮盖力高、悬浮性好、耐热温度高、密度小等特点。另外，在任何形状中，球形具有最小的比表面积，空心微珠的宽的粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，与不规则形状的颗粒不同，空心微珠很容易在彼此之间滚动。这使得在使用空心微珠的体系中具有较低的粘度，较好的流动性。

助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5份和催干剂0.25份。

液相组分中钠水玻璃的质量等于固相组分与助剂的质量之和。

涂层在高温下，以SiO₄四面体为基本结构的钠水玻璃粘结剂在高温条件下失水并缩合成耐热性强、键能高、具有高的氧化稳定性的硅氧键，其耐高温性能好(可高达1500‐1700℃)。当涂层中成膜物质充分交联固化，涂层变成致密的网状结构，连续的涂层使氧气难以透入，阻止或减缓高温状态涂层下的基体受氧气氧化。其次，涂层对基体渗透、硬化粘结共同作用使得附着力加强，因而有良好的表面附着性。

水玻璃是多种聚硅酸盐(钠/钾/锂或有机碱盐)的复杂溶液，它的定义为硅酸盐在水溶液中、真溶液状态和胶体溶液状态并存的浓溶液，有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、季铵水玻璃和铷水玻璃，通式为M₂O·mSiO₂·nH₂O，式中M代表Na⁺,K⁺,Li⁺,NH₄ ⁺,Rb⁺；m俗称模数,是SiO₂与M₂O的摩尔比；n代表水量，n愈大则水玻璃的浓度C越小。常用的是钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃。钠水玻璃为例，m处在2‐4,C处在35％‐45％之间。水玻璃是无机涂料中最常用的粘结剂，主要起粘结和成膜作用，可以加热硬化(物理硬化)，也可以吹CO₂硬化(化学硬化)等。高模数的水玻璃与低模数的水玻璃相比，所含水溶性成份较少，低模数的水玻璃不能使涂层完全固化，水洗时起皮脱落。随着模数的提高，固化后的涂层硬度、结合力和耐蚀性均有提高。但模数也不能过高，过高后容易降低水玻璃的稳定性。所以本发明选用模数为2.7的钠水玻璃。

本发明选用水玻璃的目的:高温下具有不燃、无烟性且不产生有害气体；有优异的耐热性；膜层硬度高，不易受机械损伤；溶于水，易处理，资源丰富。其优点有：①用它做粘结剂可以防止涂层高温开裂；②价格相对便宜并且易得；③从粘结性角度出发，钠水玻璃优于钾水玻璃。

液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液，一方面：在水溶液中水解成硅酸；另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后，会与空气中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成；此外，由于硅酸具有自聚合的特性，再加之水分的不断蒸发，最后缩合成“‐Si‐O‐Si‐”，从而形成无机涂层。

当溶胶凝聚成凝胶时，先生成水合凝胶，水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水，胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附)，一般强吸附为离子吸附和氢键吸附，弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。

当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时，胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起，而是“粘合”起来的，只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶，胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na⁺在胶粒之间形成阳离子桥连接，涂料的成膜大致可分为3个过程，即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散，由于涂层中存在大量的Na⁺和OH^‐，导致涂层的耐水性较差，容易受潮泛碱，加上硅氧键的脆性，涂层容易开裂。为解决此问题，加大高活性二氧化硅的含量，使Na⁺介于不同聚合度的硅酸离子之间，正交一发明中石英粉含量的增加，涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料，使有机高分子均匀分散在“‐Si‐O‐Si‐”无机涂层的间隙中，以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足，提高涂层的抗干裂性能。

界面两侧原子间可能形成互相化学键合，化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂，可提供羟基(‐OH)，当涂敷于金属时，金属基体提供正离子，与羟基形成化学键合。

实施例3

一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿；液相组分包括钠水玻璃；助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。选用石英粉的目的是石英粉的活性比较大，即有较强的吸附性能，并起到涂料固化剂和填料的作用；空心微珠外观为灰白色或纯白色，是一种松散、流动性好的无机非金属粉体材料，空心玻璃微珠特点为：隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，导热系数低，分散性和流动性好，化学稳定性高，并且抗压强度高；钛白粉用于改善涂料的性能，较大幅度地降低材料的使用成本；碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,同时对涂料表面也具有一定的流平和润滑作用；云母粉绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，作为填料使用。

固相组分中包括：石英粉10份、空心微珠粉20份、钛白粉5份、云母粉5份、碳化硅10份、铬绿3份。

采用空心微珠作为涂料的一种组分，它具有分散性好、遮盖力高、悬浮性好、耐热温度高、密度小等特点。另外，在任何形状中，球形具有最小的比表面积，空心微珠的宽的粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，与不规则形状的颗粒不同，空心微珠很容易在彼此之间滚动。这使得在使用空心微珠的体系中具有较低的粘度，较好的流动性。

助剂包括固化剂氟硅酸钠1份和催干剂1份。

液相组分中钠水玻璃的质量等于固相组分与助剂的质量之和。

涂层在高温下，以SiO₄四面体为基本结构的钠水玻璃粘结剂在高温条件下失水并缩合成耐热性强、键能高、具有高的氧化稳定性的硅氧键，其耐高温性能好(可高达1500‐1700℃)。当涂层中成膜物质充分交联固化，涂层变成致密的网状结构，连续的涂层使氧气难以透入，阻止或减缓高温状态涂层下的基体受氧气氧化。其次，涂层对基体渗透、硬化粘结共同作用使得附着力加强，因而有良好的表面附着性。

水玻璃是多种聚硅酸盐(钠/钾/锂或有机碱盐)的复杂溶液，它的定义为硅酸盐在水溶液中、真溶液状态和胶体溶液状态并存的浓溶液，有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、季铵水玻璃和铷水玻璃，通式为M₂O·mSiO₂·nH₂O，式中M代表Na⁺,K⁺,Li⁺,NH₄ ⁺,Rb⁺；m俗称模数,是SiO₂与M₂O的摩尔比；n代表水量，n愈大则水玻璃的浓度C越小。常用的是钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃。钠水玻璃为例，m处在2‐4,C处在35％‐45％之间。水玻璃是无机涂料中最常用的粘结剂，主要起粘结和成膜作用，可以加热硬化(物理硬化)，也可以吹CO₂硬化(化学硬化)等。高模数的水玻璃与低模数的水玻璃相比，所含水溶性成份较少，低模数的水玻璃不能使涂层完全固化，水洗时起皮脱落。随着模数的提高，固化后的涂层硬度、结合力和耐蚀性均有提高。但模数也不能过高，过高后容易降低水玻璃的稳定性。所以本发明选用模数为2.7的钠水玻璃。

本发明选用水玻璃的目的:高温下具有不燃、无烟性且不产生有害气体；有优异的耐热性；膜层硬度高，不易受机械损伤；溶于水，易处理，资源丰富。其优点有：①用它做粘结剂可以防止涂层高温开裂；②价格相对便宜并且易得；③从粘结性角度出发，钠水玻璃优于钾水玻璃。

液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液，一方面：在水溶液中水解成硅酸；另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后，会与空气中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成；此外，由于硅酸具有自聚合的特性，再加之水分的不断蒸发，最后缩合成“‐Si‐O‐Si‐”，从而形成无机涂层。

当溶胶凝聚成凝胶时，先生成水合凝胶，水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水，胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附)，一般强吸附为离子吸附和氢键吸附，弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。

当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时，胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起，而是“粘合”起来的，只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶，胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na⁺在胶粒之间形成阳离子桥连接，涂料的成膜大致可分为3个过程，即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散，由于涂层中存在大量的Na⁺和OH^‐，导致涂层的耐水性较差，容易受潮泛碱，加上硅氧键的脆性，涂层容易开裂。为解决此问题，加大高活性二氧化硅的含量，使Na⁺介于不同聚合度的硅酸离子之间，正交一发明中石英粉含量的增加，涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料，使有机高分子均匀分散在“‐Si‐O‐Si‐”无机涂层的间隙中，以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足，提高涂层的抗干裂性能。

界面两侧原子间可能形成互相化学键合，化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂，可提供羟基(‐OH)，当涂敷于金属时，金属基体提供正离子，与羟基形成化学键合。

实施例4

一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿；液相组分包括钠水玻璃；助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。选用石英粉的目的是石英粉的活性比较大，即有较强的吸附性能，并起到涂料固化剂和填料的作用；空心微珠外观为灰白色或纯白色，是一种松散、流动性好的无机非金属粉体材料，空心玻璃微珠特点为：隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，导热系数低，分散性和流动性好，化学稳定性高，并且抗压强度高；钛白粉用于改善涂料的性能，较大幅度地降低材料的使用成本；碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,同时对涂料表面也具有一定的流平和润滑作用；云母粉绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，作为填料使用。

固相组分中包括：固相组分包括石英粉20份、空心微珠粉10份、钛白粉5份、云母粉5份、碳化硅10份、铬绿3份。

采用空心微珠作为涂料的一种组分，它具有分散性好、遮盖力高、悬浮性好、耐热温度高、密度小等特点。另外，在任何形状中，球形具有最小的比表面积，空心微珠的宽的粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，与不规则形状的颗粒不同，空心微珠很容易在彼此之间滚动。这使得在使用空心微珠的体系中具有较低的粘度，较好的流动性。

助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5份和催干剂0.5份；液相组分包括钠水玻璃54份。

涂层在高温下，以SiO₄四面体为基本结构的钠水玻璃粘结剂在高温条件下失水并缩合成耐热性强、键能高、具有高的氧化稳定性的硅氧键，其耐高温性能好(可高达1500‐1700℃)。当涂层中成膜物质充分交联固化，涂层变成致密的网状结构，连续的涂层使氧气难以透入，阻止或减缓高温状态涂层下的基体受氧气氧化。其次，涂层对基体渗透、硬化粘结共同作用使得附着力加强，因而有良好的表面附着性。

水玻璃是多种聚硅酸盐(钠/钾/锂或有机碱盐)的复杂溶液，它的定义为硅酸盐在水溶液中、真溶液状态和胶体溶液状态并存的浓溶液，有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、季铵水玻璃和铷水玻璃，通式为M₂O·mSiO₂·nH₂O，式中M代表Na⁺,K⁺,Li⁺,NH₄ ⁺,Rb⁺；m俗称模数,是SiO₂与M₂O的摩尔比；n代表水量，n愈大则水玻璃的浓度C越小。常用的是钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃。钠水玻璃为例，m处在2‐4,C处在35％‐45％之间。水玻璃是无机涂料中最常用的粘结剂，主要起粘结和成膜作用，可以加热硬化(物理硬化)，也可以吹CO₂硬化(化学硬化)等。高模数的水玻璃与低模数的水玻璃相比，所含水溶性成份较少，低模数的水玻璃不能使涂层完全固化，水洗时起皮脱落。随着模数的提高，固化后的涂层硬度、结合力和耐蚀性均有提高。但模数也不能过高，过高后容易降低水玻璃的稳定性。所以本发明选用模数为2.7的钠水玻璃。

本发明选用水玻璃的目的:高温下具有不燃、无烟性且不产生有害气体；有优异的耐热性；膜层硬度高，不易受机械损伤；溶于水，易处理，资源丰富。其优点有：①用它做粘结剂可以防止涂层高温开裂；②价格相对便宜并且易得；③从粘结性角度出发，钠水玻璃优于钾水玻璃。

液体钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的胶体溶液，一方面：在水溶液中水解成硅酸；另一方面:当钠水玻璃涂料涂布于物体表面之后，会与空气中的二氧化碳发生反应，也有硅酸生成；此外，由于硅酸具有自聚合的特性，再加之水分的不断蒸发，最后缩合成“‐Si‐O‐Si‐”，从而形成无机涂层。

当溶胶凝聚成凝胶时，先生成水合凝胶，水合凝胶的立体结构内充满可以流动的自由水，胶粒表面吸附着强吸附水(化学吸附)和弱吸附水(物理吸附)，一般强吸附为离子吸附和氢键吸附，弱吸附为偶极距力和诱导偶极距力吸附。

当硅凝胶处于水合凝胶、部分失水凝胶、半脱水凝胶或甚至脱水凝胶时，胶粒和胶粒之间并非是“熔合”在一起，而是“粘合”起来的，只有当它失去结构水后才熔合。含钠离子的硅凝胶，胶粒与胶粒即存在表面联结也存在连接桥。Na⁺在胶粒之间形成阳离子桥连接，涂料的成膜大致可分为3个过程，即颗粒密堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散，由于涂层中存在大量的Na⁺和OH^‐，导致涂层的耐水性较差，容易受潮泛碱，加上硅氧键的脆性，涂层容易开裂。为解决此问题，加大高活性二氧化硅的含量，使Na⁺介于不同聚合度的硅酸离子之间，正交一发明中石英粉含量的增加，涂料的性能越好。另外通过加入少量有机材料，使有机高分子均匀分散在“‐Si‐O‐Si‐”无机涂层的间隙中，以有机物较好的弹性弥补硅氧键的韧性不足，提高涂层的抗干裂性能。

界面两侧原子间可能形成互相化学键合，化学键的形成对于提高涂层的附着力具有重要的贡献。本发明采用钠水玻璃作为粘结剂，可提供羟基(‐OH)，当涂敷于金属时，金属基体提供正离子，与羟基形成化学键合。

实施例5

一种制备上述水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料的方法，步骤如下：

步骤一、将所有固态原料过筛；

步骤二、按配比称取石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，并将他们混合均匀；

步骤三、按配比称取钠水玻璃和助剂，并将助剂均匀的分散在钠水玻璃中；

步骤四、将步骤三获得的混合粉末与步骤四获得的混合物相混合，并通过机械球磨搅拌分散使之混合均匀。尽可能采用机械搅拌分散方式，通过补充能量，改变粒子的表面能，使其充分润湿，这样，一则可以减少劳动强度，二则使各组分混合均匀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，包括液相组分、固相组分和助剂，其特征在于：所述固相组分包括石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，所述液相组分包括钠水玻璃。

2.如权利要求1所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：所述助剂包括固化剂氟硅酸钠和催干剂。

3.如权利要求1所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：液相组分的用量等于固相组分与助剂用量之和。

4.如权利要求1所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：所述钠水玻璃的模数为2.7。

5.如权利要求1所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：所述固相组分中各组分的含量为：石英粉5～20份、空心微珠粉5～20份、钛白粉5份、云母粉5～20份、碳化硅10份、铬绿3份。

6.如权利要求2所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：所述助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5～1.5份和催干剂0.25～1份。

7.如权利要求2所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料，其特征在于：所述固相组分包括石英粉20份、空心微珠粉10份、钛白粉5份、云母粉5份、碳化硅10份、铬绿3份；所述助剂包括固化剂氟硅酸钠0.5份和催干剂0.5份；所述液相组分包括钠水玻璃54份。

8.一种制备如权利要求1所述一种水溶性无机耐高温硅酸盐防腐涂料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、将所有固态原料过筛；

步骤二、按配比称取石英粉、空心微珠粉、钛白粉、云母粉、碳化硅和铬绿，并将他们混合均匀；

步骤三、按配比称取钠水玻璃和助剂，并将助剂均匀的分散在钠水玻璃中；

步骤四、将步骤三获得的混合粉末与步骤四获得的混合物相混合，并通过机械搅拌使之混合均匀。