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玄武巖鱗片是一種新型鱗片材料，是選用性能優(yōu)良的天然玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融、澄清、均化成型、篩選等特殊加工工藝而成的新型材料，呈現(xiàn)透明或深綠色片狀結(jié)構(gòu)，厚度一般在3μm左右，尺寸一般在25μm ~ 3 mm左右。玄武巖鱗片由于玄武巖鱗片中鐵氧化物、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鈣含量高而其中堿性氧化物含量較少，因此不僅能產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，而且在耐酸堿和耐腐蝕性能方面也有獨特的優(yōu)勢。玄武巖鱗片防腐涂料突出的物理化學(xué)性能，可以替代玻璃鱗片用于石化行業(yè)、海洋船舶、橋梁、建筑等防腐領(lǐng)域，尤其是玄武巖穩(wěn)定的耐高低溫性能，以及優(yōu)異的介電性和耐化學(xué)品性能，使其在國防軍工方向很有發(fā)展前景。國內(nèi)現(xiàn)在也僅在高速公路、鐵路、民用建筑等很有限的領(lǐng)域內(nèi)有部分實際應(yīng)用，玄武巖鱗片涂料的研制開發(fā)將會具有較大的市場應(yīng)用前景。玄武巖鱗片及重防腐玄武巖鱗片聚合物涂料，具有良好的綜合性能和性價比，其前景看好。目前，國內(nèi)尚無玄武巖鱗片的相關(guān)研究，國外也僅有俄羅斯、烏克蘭等少數(shù)國家開發(fā)出同類產(chǎn)品。我國玄武巖資源豐富，品質(zhì)好價格低，具有廣泛的行業(yè)應(yīng)用前景。
玄武巖鱗片與金屬、混凝土和樹脂類都具有較高的粘接強(qiáng)度，工作溫度最低可達(dá)-200 ℃，最高可達(dá)1 000 ℃，可以適應(yīng)溫差比較大、條件特別惡劣的特殊環(huán)境。另外，玄武巖鱗片添加到樹脂中還可以產(chǎn)生特殊的“迷宮效應(yīng)”，屏蔽性能好，耐酸堿性能優(yōu)良，是集資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、性能優(yōu)良型于一身的高性能新型材料，目前玄武巖纖維在復(fù)合材料應(yīng)用方面的研究較多，而玄武巖鱗片作為一種新型材料，國內(nèi)尚無相關(guān)方面的報道。
1 國產(chǎn)與俄羅斯玄武巖鱗片對比
當(dāng)前全世界只有俄羅斯、烏克蘭擁有玄武巖鱗片的制造技術(shù)，具有壟斷性的技術(shù)優(yōu)勢，俄羅斯產(chǎn)玄武巖鱗片片徑較小，其尺寸分布在幾微米到幾十微米之間，而國產(chǎn)玄武巖鱗片的片徑較大，相同放大倍數(shù)下的SEM照片視野內(nèi)可見鱗片數(shù)量較少。從SEM照片中我們還可以看出2種玄武巖鱗片的厚度都比較薄。玄武巖鱗片聚合物涂料可以降低金屬腐蝕速率8 ~ 9倍，水蒸氣透過率可降低5 ~ 9倍，在防水耐水防腐蝕領(lǐng)域具有廣泛的行業(yè)應(yīng)用前景。
由國產(chǎn)和俄羅斯產(chǎn)玄武巖鱗片能譜數(shù)據(jù)分析顯示：2種玄武巖鱗片化學(xué)成分非常接近，俄羅斯產(chǎn)玄武巖鱗片鐵的氧化物含量略高于國產(chǎn)玄武巖鱗片、鉀的氧化物也略高于國產(chǎn)玄武巖鱗片。
2 玄武巖鱗片的特性
玄武巖屬于無機(jī)非金屬材料，其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)給予了它自身獨特的優(yōu)良特性。
1）耐磨損：玄武巖鱗片涂層具有較高的顯微硬度，在與基體樹脂之間表面的互相摩擦運(yùn)動過程中，可以減輕材料表面的磨損程度。
2）耐高溫氧化：玄武巖具有較高的熔點而且耐高溫化學(xué)穩(wěn)定性良好，由其制得的涂層也具有良好的耐高低溫性能。
3）耐腐蝕：玄武巖是一種無機(jī)材料，由于鱗片中鐵氧化物含量比較高，耐酸、耐堿性能優(yōu)異。
4）低成本：玄武巖屬于天然礦石，在我國的儲量非常豐富并且價格較低，屬于綠色環(huán)保型新型材料，與金屬材料和金屬氧化物等其他熱相比經(jīng)濟(jì)成本較低。
3 玄武巖鱗片在涂料中的應(yīng)用
3.1 在防腐涂料中的應(yīng)用
玄武巖鱗片添加到樹脂中，可以將樹脂分割成很多小的空間，有效改善樹脂內(nèi)部應(yīng)力集中的現(xiàn)象，并且鱗片之間形成錯層排列，可以使介質(zhì)滲入變得迂回曲折，從而增加腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散到基體樹脂的路徑和滲入基體的時間，從而提高涂層的防腐性能，但是玄武巖鱗片作為無機(jī)填料加入到樹脂中，其密度大于樹脂，且由于其表面惰性使得在樹脂中的分散性和穩(wěn)定性都比較差，容易沉降，與樹脂間的界面作用比較差且玄武巖鱗片的排列方式難控制，會導(dǎo)致涂層的性能下降，因此，提高玄武巖鱗片在樹脂中的分散性和界面效應(yīng)，是提高玄武巖鱗片與樹脂復(fù)合材料性能的關(guān)鍵，也是玄武巖鱗片防腐涂料的研究熱點之一。
提高玄武巖鱗片在樹脂中的分散性需要對玄武巖鱗片進(jìn)行改性，改善玄武巖鱗片與樹脂之間的界面相容性，使玄武巖鱗片與樹脂之間發(fā)生化學(xué)鍵合，可以通過偶聯(lián)劑化學(xué)改性或者物理-化學(xué)法對玄武巖鱗片進(jìn)行改性。
吳宗漢等分別評述了玻璃鱗片、云母鱗片、石墨鱗片、玄武巖鱗片等防腐涂料的性能特點和應(yīng)用情況。相比其他的鱗片涂料，玄武巖鱗片涂料中鱗片的片層結(jié)構(gòu)使得腐蝕速率下降，相對于玻璃鱗片，玄武巖鱗片還由于較高的鐵氧化物含量，具有更好的耐酸堿性能，特別是優(yōu)異的耐高低溫穩(wěn)定性能，可以應(yīng)用在工作溫差比較大的惡劣環(huán)境中。
3.2 在防污涂料中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的防污涂料主要是通過使用有毒物質(zhì)的釋放將污損生物殺滅，比如添加殺菌劑、銅或鋅等。隨著環(huán)保要求和人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，通過改變材料表面形貌和物理化學(xué)性質(zhì)，尋找更加對環(huán)境友好的高效生物防污劑減少對海洋生物污損的方法越來越受到重視，也是未來防污涂料的研究重點。
表面微觀結(jié)構(gòu)是通過改變材料表面的微觀結(jié)構(gòu)降低表面能，使海洋污損生物難以附著或者即使附著也比較容易清除。構(gòu)建合適的微觀粗糙結(jié)構(gòu)可以降低表面能，一方面增加生物吸附的難度，另一方面使生物清除容易。
利用玄武巖鱗片的曲折滲透性能和極強(qiáng)的耐酸堿性能，通過化學(xué)鍵、氫鍵作用將玄武巖鱗片與樹脂復(fù)合，利用樹脂材料的微相分離與鱗片的片層結(jié)構(gòu)堆積組裝成具有微納米溝槽結(jié)構(gòu)，這種微觀溝槽結(jié)構(gòu)在一定尺寸內(nèi)可以使得材料表面微觀粗糙程度增加，這種粗糙程度可以將大量的空氣束縛在凸起處形成極薄的空氣層，使水滴只能停留在微觀結(jié)構(gòu)的頂端，有效阻止了水分子的滲入。對于制備無硅無氟，防水防污多功能一體化的材料具有實際意義，可用于石油、化工、船舶、橋梁、建筑、大壩等需要防污的領(lǐng)域。
因此，伴隨著玄武巖鱗片的表面改性，高性能樹脂的研發(fā)和改性也是玄武巖鱗片防污涂料技術(shù)進(jìn)步的一個新思路，因為具有微相分離的低表面能樹脂與玄武巖鱗片有效結(jié)合是獲得玄武巖鱗片防污涂層的技術(shù)關(guān)鍵。
玄武巖原料生產(chǎn)能耗較低，以玄武巖鱗片及重防腐玄武巖鱗片聚合物涂料代替相對高能耗、高碳排放的其他同類產(chǎn)品，對我國建筑材料的結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排具有重要的意義，并可替代國外同類產(chǎn)品，降低對國外同類產(chǎn)品的依存度。
4 存在的問題
玄武巖鱗片添加到樹脂基體中可以提高涂層的防腐和防污性能，但是玄武巖鱗片作為無機(jī)填料，親水疏油，密度也比基體樹脂大，在樹脂中的分散穩(wěn)定性比較差，易沉降，并且鱗片的排布方式很難控制，與樹脂間的界面作用也較差，提高玄武巖鱗片在基體樹脂中的分散性和界面相容性，是提高玄武巖鱗片防腐防污涂層性能的關(guān)鍵。
防腐涂層之所以能夠防腐，是因為高性能樹脂涂層的表面致密程度相對比較高，增加了介質(zhì)滲入的阻礙，對介質(zhì)的屏蔽作用好，因此也具有了很高的表面能，表面能高的涂層，防污效果比較差，表面浸潤性強(qiáng)，親水性好，涂層接觸角會下降。既保證防腐性能又具有一定的防污性能是目前存在的問題也是今后主要研究的關(guān)鍵。
鱗片防腐涂層的厚度對耐蝕性的影響也很大，當(dāng)厚度過薄或玄武巖鱗片的尺寸過大時，反而會增加更多的腐蝕性介質(zhì)擴(kuò)散到基體的通道，當(dāng)涂層逐漸增厚，鱗片形成的迷宮效應(yīng)起到主導(dǎo)作用，有效防護(hù)會增加很多。
5 應(yīng)用前景
由于玄武巖鱗片純天然、環(huán)保、性能獨特優(yōu)異，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是典型的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的新材料，科技含量及附加值較高，低碳化發(fā)展符合世界發(fā)展趨勢。
玄武巖鱗片制得的防腐涂料具有機(jī)械性能好、耐酸堿性能優(yōu)良、耐候性好、使用壽命長等優(yōu)勢，可解決玻璃鱗片涂料機(jī)械強(qiáng)度低、耐候性差、耐酸腐蝕性能低等諸多問題，與透明的玻璃鱗片相比，深綠色的玄武巖鱗片還具有良好的抗紫外線性能，能更好地屏蔽紫外線對涂膜的破壞。作為一種新型環(huán)保型材料，玄武巖鱗片復(fù)合材料將會在民用建筑、船舶等綠色防腐防污領(lǐng)域提供一種全新的嘗試，為節(jié)能降耗做出一定的貢獻(xiàn)。
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