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功能性涂料是各種特殊用途涂料的總稱。所謂特殊用途,是指除了防腐蝕保護作用以外,這類涂料還同時有一些特別的功能,以滿足被涂覆產品設計上的需要及提升使用性能。可以說,正是一些在特殊環境里應用的產品功能方面的需要,促進了功能性涂料的研制和開發。隨著現代科技進步,已經開發出的具有特殊功能的涂料,由于這種涂料的輔助,使許多產品和設備的功能得以充分發揮,這種功能涂料成為了工業涂料中不可缺少的一部分,下面介紹幾種常用功能涂料。
1.反射隔熱節能涂料
1.1技術原理:
⑴反射隔熱,主要反射400-2500nm的可見光和紅外能量,不讓太陽的熱量在物體表面進行累積升溫。
⑵阻隔隔熱,以空心陶瓷微珠為隔熱材料,在被涂物表面形成一層致密的真空層,可有效的阻隔太陽光輻射熱和空氣中熱輻射的傳導,減少被涂物的內部和外部的熱量交換。
⑶輻射隔熱,通過輻射的,把吸收的太陽光線的熱量以一定波長的紅外線發射到外層空間,而達到良好的隔熱降溫的效果。
1.2主要特征
⑴光譜選擇特性,能高效地反射太陽熱,在400-1000nm反射率95%。
⑵能將吸收的輻射能在8-13.5μm波段內,輻射至外層表面。
⑶涂層耐老化,選用特種無機顏料,在最惡劣的自然環境中也會永久的保持炫麗色彩。
⑷以水為溶劑,安全環保,生產和使用過程最環境無任何污染。
⑸附著力強,涂層結合力好。
1.3推薦用途
以ZM99-01A17反射隔熱節能涂料為例,作為優異的隔熱涂層,適用于建筑,石油化工,冶金,交通運輸,軍事工程,航天工程等領域。主要用于隔熱場合,涂層具有良好的附著力,施工簡便,可用于鋼、鑄鐵、鍍鋅、鋁、銅、鎂、鋼筋混凝土,石材、木材、磚瓦、陶瓷、玻璃、紡織品、塑料、紙,及各種涂層表面。
2.減阻節能管道防結蠟涂料
減阻節能管道防結蠟涂料含有交替排列的多嵌段無機-有機聚合物和改善表面活性的填加劑,涂層表面平整光滑,具有突出的減阻防結蠟效果,涂層附著力高,化學穩定性好,耐磨。能承受管道的環境條件。
2.1技術原理
我國生產的原油大多是高粘、易凝、含蠟量高的原油。一般含蠟量為15-25%。在石油開采和儲運過程中,由于溫度、壓力等到條件變化,蠟會從原油中大量析出沉積在抽油桿表面和輸油管道和儲油容器內壁上,降低產油能力、輸油能力和儲油能力,同時增加生產和儲運過程中的能耗。
研究表明,輸油管道的結蠟現象除了受溫度這個重要因素影響之外,管壁溫差、原油成分、流速、管道表面特性等因素對輸油管道的結蠟現象也有較大影響。其中管道內壁的表面自由能對蠟的粘附起著絕對重要的作用。蠟晶在吸附力作用下,粘附在管道內壁,并不斷沉積,這種吸附力的大小取決于蠟晶與管壁之間的表面潤濕性。如果在管道內壁涂敷一層改變表面特性的涂層,用以形成疏油表面,就可以使所輸送的原油與管道內壁之間處于不潤濕狀態,極大地減小管壁與蠟晶間的吸附,防止從原油中析出的蠟在管道內壁的沉積。而且,涂層也減小了管道內壁與原油之間的相互作用力,明顯降低沿程阻力,降低輸油能耗。
2.2主要特性
⑴具有防腐、耐磨、抗沖擊和良好柔韌性等復合功能。
⑵涂層致密,無針孔。
⑶表面光潔度高,降低輸送阻力。
⑷耐侯性好填料中含有紫外線吸收劑,提高了涂層的耐候性,延長了涂層的使用壽命。
2.3推薦用途
主要適用于管道內壁,可以大大增加輸送量或降低管道輸送壓力,具有明顯的經濟效益。例如,鋼管內表面噴砂處理后粗糙度為40-50µm,內涂后為5-10µm(內涂層干膜度為65-75µm)摩擦系數相應降低,可提高輸量8%以上,同時大大降低了石蠟的體積。也可作為低表面能海洋防污涂料,用于船舶,石油鉆井平臺,及其他海洋工程中的鋼結構和鋼筋混凝土表面防止或減少海洋生物附著。
3.高溫節能遠紅外陶瓷涂料
ZM99-01A12高溫節能遠紅外陶瓷涂料是耐高溫、高輻射率,高耐蝕性和高耐磨性的特種功能涂料,是北京澤馬新技術有限公司采用納米技術,有機-無機IPN技術聚合而成,比現有的涂料能耐更高的溫度,節能效率高,更耐磨耐腐蝕而且與基體結合更牢的節能耐蝕特種功能涂料產品。
工業窯爐,通常是工作在1000℃以上的高溫爐,爐的結構材料主要是各種耐火材料如高磚磚、粘土磚、澆注料、陶瓷纖維等。它們既是爐體的結構材料,又是保溫隔熱材料,還參與輻射熱交換過程,它們的熱輻射性能和保溫性能決定了窯爐的熱效率。實踐證明,使用ZM99-01A12高溫節能遠紅外陶瓷涂料是提高耐火材料熱效率的可靠辦法,工業窯爐必須有這種涂料的協助,才能達到較高的能源利用率,實現節能降耗。
3.1技術原理
⑴采用過渡族元素氧化物和氧化鋯、硅酸鹽耐火材料,高溫摻雜形成固溶體,既增加了雜質能級,提高紅外輻射系數,又保持了相應的耐熱性、高強度、耐腐蝕性、耐磨性等優異性能。提高涂層的整體強度和致密性。
⑵稀土元素氧化物(如Y2O3)的摻入能提高反應物的活性,同時也是摻雜和穩定涂層結構的優選材料。
⑶基料:采用澤馬涂料公司自行研發的具有較高的可見光和近紅外光反射率、較高的熱紅外發射率和高溫穩定性等特殊性能,同時還具有良好的物理性能、化學性能和施工性能的基料。
3.2性能特點
⑴涂層結構致密,可隔開腐蝕氣氛。
⑵與基體結合力強,涂層能滲透基體形成過渡層和涂層的結構,耐機械沖擊和熱沖擊。
⑶高強度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫。
⑷提高涂料的黑度,使其在波長2.5-15μm的光譜區間,發射率都在0.9以上,并對增黑劑進行了穩定化處理,提高了抗老化性能,大大延長了使用壽命。
3.3推薦使用范圍
l⑴工作溫度:800-1700℃
l⑵適用爐體:陶瓷窯爐、水泥窯爐、軋鋼加熱爐、燒結爐、沸騰爐、鍋爐、反射爐等
l⑶適用基體:中性或酸性耐火磚、澆注料、陶瓷纖維等。
4.多頻譜隱身涂料
主要用于軍事工業,以防止艦船,飛機等被雷達發現。這種涂料能夠吸收射入的雷達波,使目標不至于暴露。
成膜物質:通過互穿網絡技術,制成以無機硅聚合物為主的無機-有機互穿網絡聚合物作為成膜物質。
陶瓷填料:以改善涂層的抗熱變性和附著力,納米微粉、陶瓷微珠。化硅、氧化硼,細晶氧化鋁(剛玉),超細氧化鋅,氧化鈦等微粉,制成金屬陶瓷功能填料提高涂層的耐磨,防蝕性能,使用無機纖維,增強涂層的抗沖擊性。與此相似的涂料品種還有:耐核輻射涂料、防火涂料、柔性陶瓷涂料等。
國內外功能性涂料發展概況
隨著高新技術各個產業的滲透,近十幾年來,涂料工業的技術水平已有了新的發展。涂料產品的專業化、多樣化、系列化和功能化的趨勢越來越明顯。特別是功能性涂料在航天、軍事及國民經濟各部門的應用成功。
美國在1991年海灣戰爭中大顯神通的“隱形飛機”,就是采用了防止雷達跟蹤的特殊涂料。美國在航天航空等軍用功能性涂料的研制開發方面,仍處于領先地位。
在功能涂料研發方面,北京澤馬新技術有限公司一直積極響應國家“節能減排”政策,致力于無機功能性涂料的研發。目前,澤馬涂料公司擁有獨立知識產權的專利產品,性能已達到國際先進水平,符合當今國際上涂料發展的“四E”原則,即經濟(Economy)、高效(Efficiency)、環保(Ecology)、節能(Energy)的原則。是代表涂料行業未來發展趨勢的高技術產品,澤馬涂料公司產品的科技領先性和使用的廣泛性,進一步確定了澤馬涂料公司作為功能性涂料系列產品研發領先者的地位。