漂珠在涂料行業(yè)中的應(yīng)用

辛銀花

(青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 山東 青島 266555)

粉煤灰是燃煤火力發(fā)電廠排出的固體廢棄物，漂珠是從粉煤灰中提取的一種空心微珠，約占粉煤灰中總量的1%～3%左右[1]。因其獨(dú)特的形成條件，具有表面封閉而光滑，壁薄中空，質(zhì)輕，強(qiáng)度高，熱導(dǎo)率小，耐火度高等多種功能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于建筑建材、化學(xué)工業(yè)、功能材料等眾多領(lǐng)域。其中在涂料工業(yè)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。漂珠應(yīng)用于涂料具有如下優(yōu)勢(shì)：可降低樹(shù)脂用量；改善流動(dòng)性和分散性；增強(qiáng)涂料的硬度、耐洗刷性能、耐磨性、耐侯性、耐腐蝕性和抗化學(xué)性能；耐高溫、阻燃、隔熱效果優(yōu)良；增加了涂料的遮蓋力；環(huán)保無(wú)污染等。目前已研制開(kāi)發(fā)應(yīng)用了隔熱保溫涂料，絕緣、防腐涂料，耐高溫防火涂料、防水涂料等。

1 粉煤灰漂珠的結(jié)構(gòu)與性能

1.1 漂珠的微觀結(jié)構(gòu)

圖1 漂珠的SEM圖像

圖2 漂珠的SEM圖像

漂珠是指密度小于1.0 g/cm3，能浮在水面上的球體。表面光滑、中空壁薄(見(jiàn)圖2)，顏色呈灰白色。Fe2O3等雜質(zhì)影響漂珠的白度，含雜量越高，顏色越深，最好的漂珠為銀白色。SEM圖像顯示其表面上還分布著部分針狀小孔。圖1，圖2是漂珠的SEM圖像。

1.2 漂珠的主要成分

漂珠的主要成分是SiO2和Al2O3，硅鋁含量高達(dá)90 %以上, 故其熔點(diǎn)較高, 耐熱性好。

表1是河北邢臺(tái)千佳漂珠產(chǎn)品公司生產(chǎn)的漂珠的主要成分表。

表1 漂珠的主要成分

1.3 漂珠的性能

漂珠的比重一般為0.4～0.8 g/cm3,體積密度≤ 0.5 g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.065w/m.k ，耐火度達(dá)1500 ℃，耐腐蝕性、耐化學(xué)性能好。漂珠在10%的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鉀等強(qiáng)酸堿溶液中反應(yīng)24h的質(zhì)量損失為1.07%～2.15%，在1%的氫氟酸中損失11.58%[2]，因此漂珠對(duì)一般強(qiáng)酸強(qiáng)堿均有很強(qiáng)的耐蝕性, 因而可用于耐酸堿(氫氟酸除外) 要求較高的特殊工程中。

2 漂珠用于涂料的主要產(chǎn)品

2.1 隔熱保溫涂料

由于粉煤灰漂珠的耐溫性高達(dá)1500℃，導(dǎo)熱系數(shù)又小，作為保溫隔熱材料加入到涂料中，能明顯的增加涂料的隔熱保溫效果。許多研究者對(duì)粉煤灰漂珠在隔熱保溫涂料的應(yīng)用方面做了深入的研究，取得了較好的成果。

陸洪彬、李文丹等[3-4]采用非均相沉淀法制備了TiO2包覆粉煤灰漂珠高熱反射率的外墻隔熱涂料。研究表明：TiO2包覆粉煤灰漂珠材料反射近紅外輻射與阻止熱傳導(dǎo)的效果顯著。反應(yīng)6 h所制備的包覆材料,其表面的TiO2分布均勻，且白度較高，漂珠加入量為3 g 時(shí)，所配制的涂料隔熱效果最佳,其熱反射率達(dá)94.3% 。

王宇飛[5]研究了采用三種工藝對(duì)粉煤灰微珠進(jìn)行表面改性處理，處理后的粉煤灰微珠對(duì)提高涂料保溫隔熱性能有不同程度的改善，可以顯著降低空白基板升高溫度24%～28%，涂料有很好的隔熱、保溫效果。

鄭楠等[6]在涂料中摻入粉煤灰漂珠，顯著改善了涂層的隔熱效果，當(dāng)摻量為9%時(shí)，隔熱效果最佳。

李哲余、興國(guó)錢(qián)等[7]研究了以粉煤灰漂珠為主要原料，制出低固含量的耐高溫隔熱噴涂料，具有質(zhì)輕、燒后收縮可控等特點(diǎn)。

朱士榮等[8]研究了用改性漂珠制備反射光熱和隔絕光熱涂料的方法。用改性漂珠專用漿料對(duì)漂珠進(jìn)行表面改性后，替代陶瓷空心微珠，提高了墻面的附著力，降低了成本；同時(shí)采用鈦白粉噴涂工藝,解決了漂珠的顏色問(wèn)題，涂料具有很好的反射隔熱的效果。

隨著粉煤灰漂珠在保溫隔熱涂料中應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，其運(yùn)用范圍日益廣泛，如漂珠在輕質(zhì)莫來(lái)石制品、阻燃耐火涂料等產(chǎn)品的制造中也開(kāi)始運(yùn)用。

2.2 阻燃防火涂料

從近年來(lái)發(fā)生的建筑物火災(zāi)事故分析，建筑保溫材料的易燃可燃性能已經(jīng)成為火災(zāi)隱患。為此，公安部下發(fā)“65 號(hào)文件”，對(duì)建筑內(nèi)外墻外保溫材料的燃燒性能進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。而涂料的防火和阻燃能力對(duì)此有很大影響。因此，開(kāi)發(fā)防火阻燃涂料已成為涂料行業(yè)的發(fā)展方向之一。漂珠具有高的耐火溫度，且高溫下具有不燃、不變形及無(wú)煙等特點(diǎn)，屬于高級(jí)耐火阻燃無(wú)機(jī)非金屬材料，是防火阻燃涂料生產(chǎn)的良好的填料。

宋志飛等[9]發(fā)明了一種防火涂料，填加7～10份的粉煤灰空心漂珠，使用時(shí)可用噴涂機(jī)從建筑物的頂部從下而上進(jìn)行噴涂達(dá)到預(yù)定厚度，達(dá)到防火效果。

鄧躍全等[10]發(fā)明了一種厚型鋼結(jié)構(gòu)防火底漆和涂料。該涂料由包括苯丙乳液等乳液,硅酸鋁纖維、粉煤灰漂珠等多種填料組分和硅酸鹽水泥混合組成。產(chǎn)品綜合成本低，涂層集防腐、防火一體，適用于航天、石油、化工等各類建筑物承重鋼結(jié)構(gòu)件的防腐、防火防護(hù)。

荊桂花等[11]發(fā)明了一種輕質(zhì)無(wú)機(jī)硅酸鹽纖維增強(qiáng)防火涂料。該防火涂料中添加漂珠5%～15%(重量百分比),是一種環(huán)保、耐酸堿、輕質(zhì)、不燃、絕熱、具有吸音功能的防火保溫涂料。

程瑤[12]馬慶海,賈天敏[13]等分別發(fā)明了防火保溫涂料。填加白漂珠質(zhì)量比分別為40%～50%、1%～60%，涂料具有良好的防火性能。

石小強(qiáng)[14]發(fā)明了一種隧道用防滲防火涂料。填加6～8份空心漂珠和其他15種原料按一定配比攪拌制成。產(chǎn)品不僅防火性能好，而且還具有防滲水功能，適用于交通隧道、人防及地下建筑等領(lǐng)域。

孫天寶，謝金彪等[15]研制出了一種用于噴涂?jī)?nèi)層的高鐵車輛阻尼涂料。填加漂珠60～65份與10余種原料混合制成。該涂料具有附著力優(yōu)異、阻燃效果好與降噪效果顯著優(yōu)點(diǎn),并且耐高低溫性能顯著。

2.3 工業(yè)防腐隔熱涂料

樓賢能[16]在屋面防腐、防銹涂料中進(jìn)行了粉煤灰利用的研究和開(kāi)發(fā), 取得了良好的效果。配制成的M C-3 屋面涂料通過(guò)了冶金部技術(shù)鑒定。該屋面涂料具有良好的防銹、防腐耐老化、防水等性能, 是壓型鋼板、 鍍鋅板、鋁板的良好防腐防銹涂料。

郭鴻霖等[17]研究了漂珠在工業(yè)防腐隔熱涂料中的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)：高速攪拌30min后，漂珠會(huì)被粉碎，將添加漂珠的工藝推遲到制漆階段的后期進(jìn)行，且低速攪拌，可保障漂珠的完好無(wú)損；水性防腐隔熱涂料的中間層及面漆選用的配方相同，但所用的中空微珠的粒徑不同，中間層使用粒徑大的，利于隔熱保溫；面漆選用粒徑小的，有利于獲得高光澤，增強(qiáng)漆膜的抗污染性；微珠用量為10%～15%，漆膜顏色，隔熱性，耐老化、貯存穩(wěn)定性能等綜合指標(biāo)最佳。研制出的產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)，且價(jià)格較低，是一種高效節(jié)能的環(huán)保型新技術(shù)產(chǎn)品。

覃文清等[18]填加空心漂珠6～10份制成了一種非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料，主要用于工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐保護(hù)。

胡昌悌[19]發(fā)明了一種化工設(shè)備專用耐腐蝕耐高溫涂料。其原料包括：酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂、聚四氟乙烯樹(shù)脂、改性漂珠(10～30份)等。涂料耐腐蝕性和耐高溫性好,附著力強(qiáng),用于化工設(shè)備中,不易脫落,使用壽命長(zhǎng)。

2.4 防水涂料

漂珠的吸水率較低，約為5%，水滴在漂珠上呈露珠狀，說(shuō)明漂珠具有良好的防水性能，可作為防水涂料的填料。

苑金生[20]利用粉煤灰微珠和蒙脫土研制開(kāi)發(fā)了聚合物水泥基防水涂料。填加粉煤灰微珠，提高了水泥漿體的流動(dòng)性，降低了云母粉用量，降低了生產(chǎn)成本。生產(chǎn)中加入15 %的粉煤灰微珠，產(chǎn)品防水技術(shù)性能優(yōu)異。

李蛟業(yè)[21]填加粉煤灰漂珠2.3～4份制得建筑內(nèi)墻防水涂料，用于室內(nèi)防水，施工簡(jiǎn)便，對(duì)滲漏顯現(xiàn)防護(hù)好，增加了整幢建筑物的使用壽命。

羅愛(ài)萍[22]填加改性漂珠3～6份制成節(jié)能型建筑外墻涂料，改善了涂料的防水、耐污性、耐候性和隔熱性，節(jié)能環(huán)保。

何林道[23]采用有機(jī)-無(wú)機(jī)材料相結(jié)合，填加粉煤灰漂珠等助劑進(jìn)行科學(xué)配比，發(fā)明了一種有機(jī)-無(wú)機(jī)屋面復(fù)合多功能防水涂料，具有施工方便,成本低廉,涂膜彈性好,耐酸堿,抗老化,既有良好的防水性, 又具備保溫隔熱性,一涂多用,綠色環(huán)保。

傅有為[24]，彭利[25]，朱學(xué)軍等[26]等還研究了將改性粉煤灰作為功能性填料，制成的涂料各項(xiàng)綜合指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又具有良好的防水性能。

2.5 其他涂料產(chǎn)品

用粉煤灰漂珠或改性漂珠作填料，除開(kāi)發(fā)出上述涂料產(chǎn)品外，還研制出具有低熱傳導(dǎo)系數(shù)、高反射率、高耐磨、高阻燃以及高耐候性能的干粉反射隔熱保溫涂料[27]，耐候性強(qiáng)、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸堿能力,在涂層很薄時(shí),依然具有很好的抗雷擊性能的抗雷擊導(dǎo)電涂料[28]。熱反射船舶甲板涂料[29]，飛行器用阻燃隔熱涂料[30]，吸音保溫材料[31]等產(chǎn)品。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)涂料行業(yè)十三五規(guī)劃提出：要重點(diǎn)解決涂料的環(huán)保性和持續(xù)性。漂珠作為涂料填料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)符合國(guó)家的基本國(guó)策。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)漂珠在涂料行業(yè)的綜合利用，也是提高粉煤灰(漂珠)利用率和利用水平的重要內(nèi)容，因此,對(duì)粉煤灰漂珠高附加值及在涂料行業(yè)中的利用開(kāi)發(fā)具有重要的社會(huì)意義，發(fā)展前景廣闊。

[1] 邊炳鑫，宋志偉，艾淑艷. 粉煤灰空心微珠的特性及綜合利用研究[J].煤炭加工與綜合利用，1997 (3):38 -40.

[2] 徐鳳廣，蔣建萍. 漂珠理化性質(zhì)的研究及應(yīng)用[J]. 粉煤灰綜合利用，2002(4)：42-43.

[3] 陸洪彬，陳建華，李文丹，等. 二氧化鈦包覆粉煤灰漂珠的研究. 現(xiàn)代化工，2007，27(Z2):200-202.

[4] 李文丹，陳建華，陸洪彬. TiO2包裹粉煤灰漂珠外墻隔熱涂料研究[J]．化工新型材料，2007(9)：69-71.

[5] 王宇飛. 基于建筑節(jié)能的粉煤灰微珠表面改性工藝、結(jié)構(gòu)和性能[D]. 華僑大學(xué)，2013.

[6] 鄭 楠，宋慧平，薛芳斌，等. 建筑外墻隔熱保溫涂料的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 山西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014,37(3)：461-468.

[7] 李 哲，余興國(guó)，錢(qián) 凡，等. 硅石含量對(duì)漂珠耐火保溫涂料性能的影響[C]. 第十五屆全國(guó)耐火材料青年學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，中國(guó)江蘇揚(yáng)州，2016-06-12.

[8] 朱士榮，等. 改性漂珠的制備方法及漂珠：CN，103865297A[P].2014-06-18.

[9] 宋志飛， 崔琴煥， 孫世國(guó)， 等. 一種建筑用防火涂料：CN， 103146236A[P]. 2013-06-12.

[10] 鄧躍全，鄭 蓉，董發(fā)勤，等. 一種厚型鋼結(jié)構(gòu)防腐、防火一體化涂層的制備方法，CN: 102249708A[P]. 2011-11-23.

[11] 荊桂花,劉 超,許妹華,等.輕質(zhì)無(wú)機(jī)硅酸鹽纖維增強(qiáng)防火涂料及其制法: CN, 101724302A[P]. 2010-06-09 .

[12] 程 瑤. 一種防火保溫材料:CN,104556843A[P]. 2015-04-29.

[13] 馬慶海，賈天敏. 一種含有粉煤灰漂珠的液體橡膠噴涂料:CN,102329565A[P]. 2012-01-25.

[14] 石小強(qiáng).一種隧道用防滲防火涂料: CN,103641422A[P]. 2014-03-19.

[15] 孫天寶，謝金彪.用于噴涂?jī)?nèi)層的高鐵車輛阻尼涂料及其制備方法:CN, 106433352A[P]. 2017-02-22.

[16] 樓賢能. 漂珠在屋面防腐防銹涂料中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑 , 1987 , 17 (12) :34-36.

[17] 郭鴻霖. 功能性中空微珠在工業(yè)防腐隔熱涂料中應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝 ，2007(9)：11-15.

[18] 覃文清，戚天游，蘭 彬. 非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料: CN,1948404[P]. 2007-04-18.

[19] 胡昌悌.一種化工設(shè)備專用耐腐蝕耐高溫涂料:CN,104946091A[P]. 2015-09-30.

[20] 苑金生.粉煤灰微珠和蒙脫土在聚合物水泥基防水涂料中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2007(6):48.

[21] 李蛟業(yè).一種改進(jìn)的建筑內(nèi)墻防水涂料:CN,103601436A[P]. 2014-02-26.

[22] 羅愛(ài)萍.一種節(jié)能型建筑外墻涂料: CN,103601436A[P]. 2014-02-26.

[23] 何林道.多功能防水涂料:CN, 1861712[P]. 2006-11-15.

[24] 傅有為，于國(guó)華，等. 粉煤灰高聚物防水涂料的研制[J]. 新型建筑材料,1999(5)：34-35．

[25] 彭 利.粉煤灰在聚氨酯防水涂料中的應(yīng)用探討. 中國(guó)建筑防水[J]. 2010(24)：12-14.

[26] 朱學(xué)軍，周大勇，鄧 俊，等. 粉煤灰防水涂料制備研究[J]. 煤炭工程，2012 (8)：110.

[27] 容七英.一種干粉反射隔熱保溫涂料:CN,106189404A[P]. 2016-12-07.

[28] 容七英.一種抗雷擊導(dǎo)電涂料:CN,106700895A[P]. 2017-05-24.

[29] 容七英.一種熱反射船舶甲板涂料: CN,106700901A[P].2017-05-24.

[30] 容七英. 一種飛行器用阻燃隔熱涂料:CN,106752887A[P]. 2017-05-31.

[31] 程 瑤.一種吸音保溫材料:CN,104556841A[P]. 2015-04-29.

(本文文獻(xiàn)格式：辛銀花.漂珠在涂料行業(yè)中的應(yīng)用[J].山東化工，2018，47(02)：70-72.)