最近幾十年里,中國經濟迅速騰飛,運輸網絡和建筑項目大幅度擴張,采礦及金屬和水泥生產等重工業高速發展。與此同時,現有工程結構的普遍老化,也在加劇著這些產業中的材料腐蝕問題。日前,據英國《自然》報道,2014年,腐蝕及其影響給中國帶來3000億美元的損失,占國家GDP的3%。而非金屬填料在防腐工作中也是一員大將,它是如何來幫忙的呢?
一、材料腐蝕使中國每年損失數千億美元
中國科學院海洋研究所侯保榮團隊預計,中國一年的腐蝕損失高達2.1278萬億人民幣(約3.1千億美元),占國家GDP的3.34%。
有關專家表示,每年有1.15千億美元(7.747千億人民幣)的腐蝕損失可以避免——這一結論是基于其他研究發現作出的,表示其實有15%—35%的腐蝕損失,可通過相應的緩蝕措施加以避免。
二、關于材料腐蝕
所謂材料腐蝕,主要是指材料受周圍環境的作用而發生有害的化學變化、電化學變化或物理變化,進而失去其固有性能的過程。其中,較常見的是金屬材料的腐蝕。金屬界面上發生的反應會顯著降低材料的強度、塑性、韌性等力學性能,縮短設備使用壽命,甚至造成事故。
據悉,關于腐蝕帶來的直接和間接損失的評估顯示,運輸和電子是遭受打擊最重的兩個產業。
三、防腐涂料展神威
抑制材料腐蝕的最常用的方法就是涂層法,這種方法工藝簡單、成本低。在工藝過程中防腐涂料的抗滲透性、對腐蝕介質的穩定性及其附著力等優異性能發揮了巨大作用。
防腐涂料應用范圍非常廣泛,在新興海洋工程、現代交通運輸、大型工業企業、能源工業及市政設施領域都有非常重要的作用。
據悉,全球防腐涂料市場規模2019年可達265.83億美元,其中亞太地區是最大的防腐涂料市場,并且市場規模增長最快。我國防腐涂料2014-2018年均復合增長率在7%左右,2018年市場規模可達500億元。
四、無機非金屬填料在防腐涂料中的應用
1、碳酸鈣或白土:
CaCO3是最常用的填料,作用在于控制涂料的光澤、防霉、稠度和降低成本。
2、滑石:
大多數滑石粉產品基本是纖維狀或片狀。纖維狀滑石粉戶外耐久性最好,但在涂料中流動性較差,涂膜平整度也不足。片狀滑石粉能賦予涂料優異的可刷性、流平性、涂膜平整度和保光性,也能賦予涂料或油墨一種“潤滑”性能。粒狀滑石粉數量很少,但具有最好的粘附性和可磨性,這就表明其適用于可打磨的封閉漆或表層涂料。
3、高嶺土、瓷土:
高嶺土粒子形態絕大部分是薄片狀,或六角形片狀物,能增強涂膜機械力,能賦予涂膜柔軟性。用于房屋涂料,抗粉化性比滑石粉更強;用于金屬底漆,以提高其打磨性能。
在溶劑型涂料中,有些高嶺土容易沉底結塊,但經過煅燒和表面處理后即可克服。
高嶺土親水,是水性涂料用的良好的填料,它們在水性涂料中具有很好的懸浮性能,容易分散,且賦予涂膜良好的刷涂和流平性,通常與其它填料一起配用。
4、石膏:
色澤明亮,在涂料中分散良好,可用于一些有光涂料以及要求其特殊性能的其它類型產品中。
5、重晶石:
硫酸鋇的主要用途是工業底漆,包括汽車底漆。因為吸油量低,密度大,粒狀或球形結構,所以具有良好的填充性能,有助于光澤并具有良好的保光性。
6、二氧化硅、硅藻土:
實用的二氧化硅有三種不同類型:(1)將石英進行研磨和分級而制得的普通二氧化硅;(2)硅藻土;(3)合成二氧化硅
?。?)石英型或結晶型二氧化硅:用途相當有限。分散困難,容易沉底結塊、不耐磨,在輥磨或球磨中研磨時會嚴重變色、是木器填充劑中所用的主要填料。具有良好的綜合性能,吸油量低導致收縮性也低,與基料不起反應,涂膜粗糙度良好。
?。?)硅藻土或無定形二氧化硅:由于消光效果好,用途很廣。表觀密度低,吸油量高,加上不規則的結構,這些綜合因素使其產生很高的消光效應、增稠能力和良好的懸浮性能。硅藻土廣泛地應用于內用平光墻面涂料。由于孔隙多,質地脆,所以對平光墻面涂料的去污和耐擦洗性能有負面影響,但比其它多數填料在磨擦和洗滌之后更能增亮光澤。
(3)合成二氧化硅:這也是一種無定形二氧化硅,消光能力很強,適用于硝基噴漆、清漆和磁漆以降低光澤。
7、云母:
云母具有獨特的片狀結構,可增強涂膜的機械力,增加水份或濕氣滲透過涂膜所必須通過的路徑的長度。在油性房屋用漆中加入少量云母粉可防止產生裂紋;在墻用乳膠漆中也具有防裂和改進洗刷性功能。云母粉在涂料中的用量比例一般很低,只有顏填料總量的5%。少量云母可作為一些美國聯邦規格結構鋼材底漆的一種特殊組分,能提高耐鹽霧性和耐久性。在戶外涂料中,云母可通過反映光線而賦予涂膜亮光。
8、硅灰石:
硅灰石具有針狀結構,良好的亮度和很低的吸油量,適用于油性房屋涂料,平光或半光內用涂料和乳膠涂料。其pH約為9.9,在堿性條件下的乳膠漆中能起到緩沖作用。
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