Natri Methylsilicate(HLKNAL)
Cat:Natri Methyl silicat
Natri methyl silicat (model HLKNAL), sản phẩm này là chất chống thấm organosilicon, hoạt chất có trong cấu trúc ...
See Details
Trong bảo trì công nghiệp và chống ăn mòn, rất ít môi trường xử lý các lỗi trong công thức nhanh như dịch vụ ở nhiệt độ cao. Ống khói thép, ống xả, lớp lót lò đốt, vỏ lò nung, ống góp động cơ và đường ống xử lý đều có thể hoạt động tốt trên nhiệt độ phân hủy của nhựa hữu cơ thông thường. Khi lớp phủ trên một tài sản như vậy bị hỏng, hậu quả không phải là khuyết điểm về mặt thẩm mỹ mà là quá trình oxy hóa tăng tốc, nứt vỡ và mỏng cấu trúc.
Công thức phủ silicat chịu nhiệt độ cao đưa ra giải pháp cơ bản vô cơ cho vấn đề này. Màng silicat có bản chất là gốm sau khi đóng rắn hoàn toàn: chúng không cháy, bốc khói hoặc mềm đi và chúng có thể được thiết kế để hoạt động liên tục trong khoảng từ 400 đến 1000 C tùy thuộc vào chất kết dính, gói bột màu và chu trình đóng rắn đã chọn. Bài viết này trình bày một khuôn khổ để thiết kế một lớp phủ như vậy, bao gồm lựa chọn chất kết dính, kỹ thuật độn, các bước xử lý, quy trình bảo dưỡng, sửa lỗi và kiểm tra xác nhận.
Một silicat kiềm được tạo ra bằng cách nung chảy silica với oxit kiềm ở nhiệt độ cao và sau đó hòa tan thủy tinh thu được trong nước để tạo thành dung dịch nhớt, kiềm mạnh. Khi dung dịch này được sử dụng dưới dạng màng ướt, nước thoát ra và silicat hòa tan ngưng tụ thành mạng lưới siloxane ba chiều. Bởi vì mạng lưới này đã ở trạng thái khoáng chất bị oxy hóa cao nên nó không có giá trị nhiệt lượng để duy trì quá trình đốt cháy và không giải phóng các sản phẩm phân hủy hữu cơ dưới nhiệt.
Do đó, trần nhiệt thực tế của chất kết dính silicat được xác định không phải bằng cách nung mà bằng sự cô đặc, kết tinh và biến dạng nhớt cuối cùng. Các nghiên cứu so sánh về lớp phủ công nghiệp cho thấy màng silicat được thiết kế tốt chịu được nhiệt độ sử dụng cao hơn khoảng 30-40% so với màng polymer hữu cơ tương đương ở cùng độ dày màng khô.
Một màng silicat được thiết kế phù hợp sẽ không bị hỏng khi bị đốt cháy. Nó chỉ phân hủy khi cấu trúc lỗ rỗng, pha tinh thể hoặc chất độn hóa học vượt quá cửa sổ nhiệt được thiết kế.
Ba loại silicat kiềm chiếm ưu thế trong công việc thương mại ở nhiệt độ cao: natri silicat, kali silicat và lithium silicat. Chúng có chung đặc điểm hóa học ngưng tụ nhưng khác nhau về độ linh động của cation, độ hút ẩm, tốc độ đóng rắn và đặc tính bám dính, và những khác biệt đó dẫn đến việc lựa chọn công thức theo hướng ngược lại.
Đánh giá kỹ thuật gần đây của silicat vô cơ trong các ứng dụng nhiệt độ cao nhấn mạnh rằng nhận dạng cation, không chỉ hàm lượng silica, là biến số có tính quyết định nhất trong hiệu suất sử dụng.
Mỗi lớp phủ silicat nhiệt độ cao có thể được mô tả với cùng một cấu trúc: một hoặc nhiều chất kết dính silicat, nguồn silica phản ứng, chất độn và chất màu chịu lửa, chất đóng rắn hoặc chất làm cứng, chất phụ gia và nước làm chất mang.
| thành phần | Vai trò | Lựa chọn điển hình | Tác động chịu nhiệt |
|---|---|---|---|
| Chất kết dính sơ cấp | Sự hình thành và bám dính của màng | Kali silicat, natri silicat, lithium silicat | Đặt giới hạn dịch vụ trên |
| silica sol phản ứng | Mật độ mạng | Silica sol kiềm hoặc axit | Tăng điểm làm mềm, giảm độ co ngót |
| Chất độn chịu lửa | Rào cản nhiệt và gia cố | Alumina nung, mica, wollastonite, bột silica | Kiểm soát sự giãn nở nhiệt và chống nứt |
| Sắc tố chức năng | Màu sắc, kiểm soát ăn mòn, phản xạ nhiệt | Bụi kẽm, oxit sắt, titan dioxide, mảnh nhôm | Kéo dài tuổi thọ và khả năng chịu nhiệt |
| Chất đóng rắn | Tăng tốc ngưng tụ | Natri hexafluorosilicate, oxit kẽm | Cải thiện độ cứng sớm và khả năng chống nước |
| phụ gia | Làm ướt, khử bọt, đình chỉ | Chất hoạt động bề mặt không ion, chất khử bọt khoáng, chất biến tính lưu biến đất sét | Gián tiếp nhưng quan trọng đối với tính toàn vẹn của phim |
Chất kết dính tạo thành pha liên tục nên chất lượng và trạng thái hóa học của nó đáng được quan tâm nhất. Chất kết dính vô cơ chịu nhiệt độ cao được ổn định, được pha chế sẵn sẽ rút ngắn thời gian phát triển và giảm nguy cơ biến đổi theo lô vì silicat đã được xử lý đến mô đun, mức chất rắn và độ pH khả thi.
Thay vào đó, khi sử dụng silicat thô, người tạo công thức phải kiểm soát trực tiếp mô đun. Mô đun là tỷ lệ mol của silica và oxit kiềm; mô đun cao hơn tạo ra màng chống nước tốt hơn nhưng làm cho dung dịch khó hòa tan hơn và nhạy cảm hơn với sự tạo gel.
Việc lựa chọn cation kiềm là quyết định đầu tiên và quan trọng nhất trong công thức chế tạo ở nhiệt độ cao. Ba tùy chọn tạo thành một phạm vi liên tục về chi phí, độ phản ứng và hiệu suất nhiệt.
Natri silicat là thành viên có chi phí thấp nhất trong họ và tạo ra các màng cứng, bám dính mạnh, phát triển độ bền cơ học ban đầu tuyệt vời. Tuy nhiên, cation natri di chuyển dễ dàng trong điều kiện ẩm ướt, làm cho màng giàu natri dễ bị sủi bọt và làm mềm nước nếu phản ứng ngưng tụ không hoàn toàn. Trong dịch vụ nhiệt độ cao, natri silicat tốt nhất nên được giới hạn ở các hệ thống sơn lót, ngăn cháy và tiết kiệm hoạt động ở nhiệt độ dưới khoảng 500 đến 600 C, hoặc được biến tính nhiều bằng silica sol và chất độn chịu lửa.
Natri silicat(HLNAL-1) Thương hiệu: Hengli Model: HLNAL-1 Hình thức: Chất lỏng nhớt trong suốt hoặc mờ Quy cách đóng gói: 20L, 200L, 1000L. Bao bì có thể được thương lượng riêng... Xem sản phẩm → Kali silicat là đặc trưng của lớp phủ chịu nhiệt độ cao và chống cháy. Cation kali lớn hơn tạo ra màng ít hút ẩm hơn natri, phản ứng dễ dàng hơn với carbon dioxide trong khí quyển trong quá trình xử lý và tạo ra mạng lưới ngưng tụ có điểm làm mềm cao hơn. Hệ thống kali cũng bám chặt vào thép đã được làm sạch bằng phun hạt và ít bị nở hoa hoặc tiết ra ở nhiệt độ cao. Những đặc điểm này giải thích tại sao hầu hết các loại sơn chịu nhiệt, sơn phủ chống cháy và sơn lót silicat giàu kẽm đều được chế tạo trên nền kali silicat.
Kali silicat(HLKL-1) Thương hiệu: Hengli Model: HLKL-1 Hình thức sản phẩm: Chất lỏng nhớt trong suốt hoặc bán trong suốt Thông số đóng gói: 20L, 200L, 1000L có thể tùy chỉnh bao bì Manu ... Xem sản phẩm → Lithium silicat mang cation nhỏ nhất và phản ứng nhanh nhất trong ba loại. Nó xử lý ở nhiệt độ môi trường xung quanh thành một lớp màng dày đặc, có khả năng chịu nước cao, khiến nó có giá trị trong chất tăng cứng bê tông và sơn lót chống ăn mòn. Trong các lớp phủ nhiệt độ cao, lithium silicat hiếm khi được sử dụng một mình; những bổ sung nhỏ sẽ tăng cường độ cứng sớm và khả năng chống nước mà không làm loãng tính ổn định nhiệt của bazơ kali. Chi phí cao hơn và khả năng chịu tải sắc tố nặng thấp hơn khiến nó chỉ có vai trò sửa đổi.
| Tài sản | Natri silicat | Kali silicat | Liti silicat |
|---|---|---|---|
| Chi phí tương đối | Thấp | Trung bình | Cao |
| Độ nhạy nước | Caoer | Thấp | Rất thấp |
| Độ ổn định nhiệt | Trung bình | Cao | Cao |
| Độ bám dính vào thép | Tốt | Tuyệt vời | Tuyệt vời |
| Vai trò điển hình | Sơn lót, chống cháy | Sơn phủ chịu nhiệt và chống cháy | Công cụ sửa đổi chữa bệnh nhanh |
Các nhà pha chế công nghiệp thường trộn kali và natri silicat để tối ưu hóa chi phí mà không làm giảm biên nhiệt. Ví dụ, hỗn hợp chứa khoảng 70% kali silicat và 30% natri silicat sẽ bảo toàn được hầu hết lợi ích ổn định nhiệt đồng thời giảm đáng kể chi phí vật liệu.
Chất độn và chất màu không phải là chất mở rộng thụ động; chúng kiểm soát hệ số giãn nở nhiệt, cấu trúc lỗ rỗng, độ thấm oxy và độ bền cơ học của màng được xử lý. Mục tiêu là làm cho đặc tính giãn nở của lớp phủ phù hợp với chất nền để các chu kỳ gia nhiệt và làm mát lặp đi lặp lại không tạo ra sự phân tách.
Bột alumina và silica đã nung làm tăng điểm mềm của màng khô và giảm độ co ngót thể tích trong lần gia nhiệt đầu tiên. Các chất độn dạng tấm như mica và talc kéo dài đường khuếch tán oxy và nước, trì hoãn sự lan truyền vết nứt và cải thiện khả năng chống sốc nhiệt của màng. Chất độn dạng kim như wollastonite tăng cường độ uốn và ngăn chặn các vết nứt nhỏ trước khi chúng phát triển thành các khuyết tật có thể nhìn thấy được.
Phân bố kích thước hạt cũng quan trọng như nhận dạng hóa học. Sự phân bổ hai chiều gồm khoảng 70% hạt thô và 30% hạt mịn đóng gói hiệu quả hơn, giảm khoảng trống và độ co ngót. Việc đóng gói dày đặc cũng làm giảm khả năng thấm hơi nước của màng, giúp bảo vệ bề mặt bề mặt khỏi hư hỏng do ăn mòn.
Các sắc tố chức năng mở rộng nhiệm vụ phủ. Bụi kẽm ở mức tải cao tạo ra lớp bảo vệ điện và là lựa chọn tiêu chuẩn cho lớp sơn lót chống ăn mòn ở nhiệt độ cao. Mảnh nhôm phản chiếu nhiệt bức xạ và là thành phần cổ điển trong lớp phủ hệ thống ống xả. Các chất màu oxit sắt mang lại màu sắc tiết kiệm và rào cản nhiệt lên tới khoảng 500 C, trong khi các chất màu gốm oxit kim loại hỗn hợp được chỉ định khi nhiệt độ bề mặt đạt đến giới hạn trên của chất kết dính.
Duy trì dưới nồng độ khối lượng sắc tố quan trọng là điều cần thiết. Nếu chất kết dính không thể làm ướt hoàn toàn bề mặt bột màu, màng sẽ trở nên xốp, phấn và yếu về mặt cơ học sau khi tiếp xúc với nhiệt. Chất kết dính silicat thường chịu được nồng độ thể tích sắc tố thấp hơn so với nhựa hữu cơ vì màng vô cơ trước đây cứng và không thể chảy để chữa lành các khuyết tật vi mô.
Mặc dù thiết bị chính xác và mức độ cắt khác nhau tùy theo nhà máy, trình tự dưới đây thể hiện một quy trình chung mạnh mẽ để tạo ra lớp phủ silicat nhiệt độ cao gốc nước trong phòng thí nghiệm hoặc trong sản xuất.
Thứ tự bổ sung không mang tính thẩm mỹ. Việc đưa chất đóng rắn quá sớm sẽ làm tăng độ nhớt không thể đảo ngược và phân tán chất độn trước khi các chất phụ gia hoạt động bề mặt hòa tan để lại các chất kết tụ lắng đọng tạo thành các khuyết tật thô, xốp ở nhiệt độ cao. Chất lỏng silicat có độ nhớt thấp, do đó, cánh quạt có độ cắt cao được thiết kế cho nhựa hữu cơ sẽ chỉ đẩy không khí vào dung dịch chứ không phân tán sắc tố.
Quá trình hình thành màng silicat diễn ra thông qua một chuỗi các sự kiện vật lý và hóa học: sự bay hơi của nước tự do, nồng độ của các loại silicat hòa tan, sự ngưng tụ của các nhóm silanol thành mạng lưới siloxane và trong quá trình sử dụng ở nhiệt độ cao, thiêu kết một phần mạng lưới đó. Mỗi giai đoạn đều có động học riêng và chế độ thất bại riêng nếu vội vàng.
Ở nhiệt độ phòng, màng kali silicat khô khi chạm vào trong vòng một giờ nhưng vẫn nhạy cảm với nước trong nhiều ngày vì quá trình ngưng tụ diễn ra chậm ở 20 đến 25 C. Các nhà pha chế có thể đẩy nhanh giai đoạn này bằng các chất đóng rắn như oxit kẽm hoặc natri hexafluorosilicate hoặc bằng cách gia nhiệt vừa phải.
Hai cách chữa bệnh phổ biến trong công nghiệp. Phương pháp xử lý xung quanh phụ thuộc vào carbon dioxide trong khí quyển và khử nước chậm; nó đòi hỏi điều kiện khô ráo, thông thoáng và thường đạt được khả năng chống nước thực tế sau bảy ngày. Quá trình xử lý bằng nhiệt mạnh mẽ hơn: tăng dần theo từng giai đoạn ở 60 C, rồi 120 C, rồi 250 C, sau đó tiếp xúc với nhiệt độ sử dụng dự kiến, đẩy nước hấp thụ ra ngoài trước khi thiêu kết và giảm đáng kể nguy cơ phồng rộp.
Độ dày màng khô là một đòn bẩy kiểm soát quan trọng. Một lớp phủ dày hơn 80 đến 100 micromet tạo thành một lớp da dày đặc có chức năng giữ nước bên dưới; khi đun nóng lần đầu, hơi nước bị mắc kẹt sẽ thoát ra qua màng dưới dạng vết phồng rộp. Nhiều lớp phủ mỏng từ 30 đến 50 micromet, với thời gian tắt giữa các ứng dụng, tạo ra một lớp màng dày đặc, không có lỗ rỗng giúp tồn tại trong chu kỳ nhiệt tốt hơn nhiều.
Khi lớp phủ silicat ở nhiệt độ cao bị hỏng, nguyên nhân cốt lõi thường có thể bắt nguồn từ một số quyết định về công thức và ứng dụng. Bảng dưới đây liệt kê các lỗi thường gặp nhất được quan sát thấy trong quá trình thử nghiệm và sản xuất phát triển.
| khiếm khuyết | Nguyên nhân có khả năng nhất | Sửa công thức |
|---|---|---|
| Nứt sau khi chữa khỏi | Tải sắc tố quá mức, chất độn thô, độ dày màng quá mức | Thấper pigment volume concentration, add lamellar filler, spray thinner coats |
| Phồng rộp khi nóng lên | Nước đọng, đường gia nhiệt quá nhanh | Kéo dài thời gian sấy, lập lịch trình xử lý, giảm độ dày màng |
| Độ bám dính kém với thép | Chất nền dính dầu hoặc bị ô nhiễm, sức căng bề mặt dung dịch cao | Thép nổ hoặc làm sạch bằng dung môi, thêm chất làm ướt, giảm mô đun silicat |
| Sự nở hoa và nở hoa | Chất kiềm hòa tan dư, bảo quản ẩm | Chuyển sang kali hoặc lithium silicat, thêm silica sol phản ứng, nâng cao mức chất đóng rắn |
| lỗ kim | Không khí bị cuốn vào, chất khử bọt không đủ | Trộn sẵn chất khử bọt vào pha nước, làm chậm tốc độ phân tán, cho phép khử khí trước khi đổ đầy |
| Phấn ở nhiệt độ | Sự đốt cháy chất kết dính, hàm lượng chất độn cacbonat cao | Tăng hàm lượng chất kết dính, thay thế cacbonat bằng alumina thiêu kết hoặc chất độn silica |
Việc xác nhận phải tái tạo môi trường dịch vụ dự định. Lớp phủ cho ống xả phải được thử nghiệm trên cùng chất nền, sự chuẩn bị bề mặt và độ dày màng khô như bộ phận sản xuất, vì độ bám dính và hành vi nứt phụ thuộc nhiều vào điều kiện bề mặt.
Thí nghiệm hữu ích nhất là thử nghiệm chu trình nhiệt với tốc độ làm nóng và làm mát được kiểm soát. Nó không chỉ tiết lộ nhiệt độ hư hỏng mà còn cả dạng hư hỏng, điều này trực tiếp chỉ ra hành động khắc phục trong công thức.
Lớp phủ silicat gốc nước thuộc loại sơn công nghiệp có lượng phát thải thấp nhất vì chất mang là nước và màng được xử lý là khoáng chất. Trong quá trình thi công và sử dụng, phản ứng tạo màng không thải ra hơi hữu cơ nguy hiểm, đây là lợi thế mang tính quyết định trong không gian kín, đường hầm và các tổ hợp chống cháy.
Tuy nhiên, chất lỏng silicat có tính kiềm mạnh. Các dung dịch đậm đặc có thể gây kích ứng da và mắt, bụi từ nguyên liệu khô có thể gây kích ứng cơ học. Công việc pha chế đòi hỏi phải đeo găng tay chống hóa chất, bảo vệ mắt và thông gió đầy đủ, cùng với các chất trung hòa như dung dịch axit loãng có sẵn để dọn sạch chất tràn.
Hiệu suất bền vững là thuận lợi. Khoáng chất silicat rất phong phú, màng được xử lý không lọc chất độc hữu cơ và một số hệ thống nhiệt độ cao xử lý ở nhiệt độ môi trường xung quanh, tránh nhu cầu năng lượng của lò nướng. Các lô chất thải có thể được hợp nhất và xử lý như chất thải vô cơ có tính kiềm, một cách đơn giản và rẻ hơn nhiều so với việc xử lý bằng dung môi hữu cơ nguy hiểm.
Với chất kết dính kali silicat, chất biến tính silica sol và chất độn chịu lửa như nhôm nung và vi cầu gốm, có thể đạt được khả năng phục vụ liên tục ở nhiệt độ trên 900 C. Công thức chỉ chứa natri silicat thường đạt nhiệt độ cao nhất ở khoảng 500 đến 600 C. Giới hạn chính xác phụ thuộc vào loại chất kết dính, sự kết hợp chất độn, quy trình xử lý và độ dày màng.
Kali silicat tạo thành màng ít hút ẩm hơn, phản ứng nhanh hơn với carbon dioxide trong quá trình xử lý và tạo ra mạng lưới ngưng tụ có điểm làm mềm cao hơn. Nó cũng cho thấy độ bám dính tốt hơn với thép và xu hướng nở hoa hoặc sủi bọt thấp hơn, tất cả đều quan trọng khi lớp phủ phải tồn tại cả khi tiếp xúc với ngọn lửa và sốc nhiệt sau lửa.
Nó không được khuyến khích. Ở nhiệt độ sử dụng cao, lớp sơn lót hữu cơ bị phân hủy và giải phóng các khí dễ bay hơi làm phồng rộp lớp sơn phủ gốc silicat, phá hủy độ bám dính. Sử dụng lớp sơn lót silicat giàu kẽm vô cơ hoặc phủ trực tiếp hệ silicat lên bề mặt đã được chuẩn bị đúng cách.
Giảm độ dày màng khô trên mỗi lớp, kết hợp chất độn dạng phiến hoặc dạng kim, giảm nồng độ thể tích sắc tố và sử dụng đường gia nhiệt theo giai đoạn cho phép nước hấp thụ thoát ra ngoài trước khi quá trình thiêu kết bắt đầu.
Không phải lúc nào cũng vậy. Lithium silicat và natri silicat mô đun thấp có thể lưu hóa mà không cần chất đóng rắn riêng biệt. Tuy nhiên, việc bổ sung vật liệu phản ứng như oxit kẽm hoặc natri hexafluorosilicate sẽ cải thiện rõ rệt khả năng chống nước ban đầu, độ cứng và tính đồng nhất của mẻ, đặc biệt là khi lớp phủ được xử lý ở nhiệt độ môi trường.