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]。因其獨特的形成條件，具有表面封閉而光滑，壁薄中空，質(zhì)輕，強度高，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：可降低樹脂用量；改善流動性和分散性；增強涂料的硬度、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)保無污染等。目前已研制開發(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90 %以上, 故其熔點較高, 耐熱性好。

表1是河北邢臺千佳漂珠產(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]，因此漂珠對一般強酸強堿均有很強的耐蝕性, 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，所配制的涂料隔熱效果最佳,其熱反射率達94.3% 。

王宇飛[5]研究了采用三種工藝對粉煤灰微珠進行表面改性處理，處理后的粉煤灰微珠對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，隔熱效果最佳。

李哲余、興國錢等[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。

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漂珠進行表面改性后，替代陶瓷空心微珠，提高了墻面的附著力，降低了成本；同時采用鈦白粉噴涂工藝,解決了漂珠的顏色問題，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，其運用范圍日益廣泛，如漂珠在輕質(zhì)莫來石制品、阻燃耐火涂料等產(chǎn)品的制造中也開始運用。

2.2 阻燃防火涂料

從近年來發(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 號文件”，對建筑內(nèi)外墻外保溫材料的燃燒性能進行了嚴(yán)格規(guī)定。而涂料的防火和阻燃能力對此有很大影響。因此，開發(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、不變形及無煙等特點，屬于高級耐火阻燃無機非金屬材料，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，使用時可用噴涂機從建筑物的頂部從下而上進行噴涂達到預(yù)定厚度，達到防火效果。

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。

荊桂花等[11]發(fā)明了一種輕質(zhì)無機硅酸鹽纖維增強防火涂料。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[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內(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,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、防銹涂料中進行了粉煤灰利用的研究和開發(fā), 取得了良好的效果。配制成的M C-3 屋面涂料通過了冶金部技術(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，漂珠會被粉碎，將添加漂珠的工藝推遲到制漆階段的后期進行，且低速攪拌，可保障漂珠的完好無損；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)品與國外同類產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)，且價格較低，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。

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)氧樹脂、丙烯酸樹脂、硼改性有機硅樹脂、聚四氟乙烯樹脂、改性漂珠(10～30份)等。涂料耐腐蝕性和耐高溫性好,附著力強,用于化工設(shè)備中,不易脫落,使用壽命長。

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，施工簡便，對滲漏顯現(xiàn)防護好，增加了整幢建筑物的使用壽命。

羅愛萍[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-無機材料相結(jié)合，填加粉煤灰漂珠等助劑進行科學(xué)配比，發(fā)明了一種有機-無機屋面復(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、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸堿能力,在涂層很薄時,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

中國涂料行業(yè)十三五規(guī)劃提出：要重點解決涂料的環(huán)保性和持續(xù)性。漂珠作為涂料填料的應(yīng)用開發(fā)符合國家的基本國策。進一步開發(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,對粉煤灰漂珠高附加值及在涂料行業(yè)中的利用開發(fā)具有重要的社會意義，發(fā)展前景廣闊。

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

(本文文獻格式：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.)