耐高温标志涂料的研制与应用

吴伟明1，2程明焱1    （1.江西理工大学材料与化学工程学院，赣州341000；2.北京科技大学材料科学与工程学院100083）          摘要：研制了一种水性耐高温标志涂料，其耐热温度可达700℃，在工业生产中有望消除因标志不清造成的混钢事故。该涂料无毒、无污染、成本低廉，工业应用前景广阔。
    关键词：高温涂料；硅酸盐；磷酸盐
    0前言
    随着钢铁工业的迅猛发展，金属铸件处在高温工况条件下的应用越来越广泛，在炼钢、连铸、轧钢等钢铁生产过程中，通常要在刚出炉的高温钢件表面做标记，以消除因标志不清造成的混钢事故。另外，还有许多长期在高温环境中工作的高温炉、发动机等制件，都需要采用耐高温涂料加以保护。耐高温涂料一般是指200℃以上使用时涂膜不变色、不脱落，仍能保持适当的物理机械性能的涂料。国内目前使用的耐高温涂料一般为
[color=]酚醛
、改性环氧涂料、有机硅涂料等，耐高温性都不是太好，并且易燃烧，不能满足实际生产的需要。
    本文通过大量实验，研制了一种水性耐高温涂料，并测试了产品的性能，有望在多家冶金企业推广应用。
    1实验部分
    1.1仪器与原料
    硫酸铝，天津福晨化学试剂厂；硫酸镁，上海塔美兴化工厂；硅酸钠，天津百世化工有限公司；
[color=]硫酸钡
，广东台山市台城化工厂；羧甲基
[color=]纤维素
钠，天津瑞金特化学品有限公司；磷酸二氢钠，广东汕头市红卫化工厂；硼砂，均为分析纯；
[color=]钛白粉
（TiO2），市售化学纯。
    仪器:马弗炉、搅拌装置、电炉加热装置，天平等。
    1.2实验方法
    按配方将原料称量加入到水中，搅拌，分散均匀，用磷酸二氢钠调节pH值至3左右，制得所需涂料成品。
将钢板工件除锈、除油处理后，除去水分、
[color=]溶剂
等，然后将工件置于马弗炉中加热至700℃以上，小心将高温工件取出，将所制备的涂料喷涂或刷涂于其表面，观察涂层情况，后放于马弗炉中加热数小时，如涂层厚度不够可重复上述操作，观察涂料颜色，粘度，检测涂层流动性、耐磨性等性能。
    2结果与讨论
    2.1涂料组成及配方设计原则
    尽管耐热涂料的种类繁多，但是以有机硅涂料和无机涂料最为常见，表1为几种耐高温涂料的性能比较。
    实验中，考虑诸方面的因素，对于
[color=]颜填料
，溶剂，成膜物质，助剂等都进行了筛选，基于环境友好性及涂料性能的兼顾，我们选择了硅酸盐和磷酸盐，与镁的化合物在高温条件下成膜，形成无机高分子物质，再加入硫酸铝及其它
[color=]水性助剂
，高速分散后过滤，制得产品（表2）。
    表1几种耐高温涂料的特性

                                
登录/注册后可看大图    耐高温涂料的参考配方见表2，其中混合液是无机盐与适量的水溶解而成。
表2耐高温涂料的参考配方

                                
登录/注册后可看大图    以水溶性的磷酸盐作为主要成膜物质，与硫酸铝溶液在高温固化过程中，超量的磷酸及产物磷酸二氢盐不但与金属基材反应，而且对表面的氮化层、氧化层的破坏具有积极影响，提高了液态铝的融合、扩展、流平等，增加了铝膜与底材的附着力。硼砂是
[color=]防火涂料
添加剂的重要组成之一，能够增加涂层的阻燃性和改善涂层的性能，在高温下形成似釉膜封闭保护基材，与空气隔绝使之不能燃烧，且能经得住高温的烘烤。
    2.2涂料的性能检验
    所得涂料产品的主要性能指标见表3。
表3产品的性能指标

                                
登录/注册后可看大图    3结语
    通过大量试验方案的设计，制备了耐高温标识涂料，通过性能检测，综合技术指标达到了要求。具有较高的耐热性和完全不燃、不发烟的特点，原料易得、价格低廉、制备简单、着色自由、施工方便、无毒、无火灾危险等。涂料可在200~700℃钢板、连铸板坯、热轧卷材上直接喷涂，且喷涂效果好，喷涂的标识不易脱落、褪色，可有效消除因标志不清造成的混钢事故，具有广阔的应用前景