摘要 ABSTRACT

几十年来，工程涂料一直被用来保护钢材免受腐蚀。人们制作了许多配方，并对其防腐蚀能力进行了测试。配方的变化将包括不同的树脂、颜料、溶剂和添加剂。在本文中，我们将谈论三种特定的颜料，它们通常也被称为增强型颜料。这些增强型颜料是云母氧化铁、铝片和玻璃鳞片。这些填料用于高性能涂料时，将改善各种性能特性，包括涂膜强度、柔韧性、抗渗透性、耐温性、耐磨性、边缘成膜性、阴极保护、耐化学性和耐腐蚀性。

介绍 INTRODUCTION

增强型颜料对大多数着色涂料的性能有着深远的影响，而且在大多数情况下，从抗腐蚀性的角度来看，增强型颜料远比常规着色颜料更重要。这些颜料大多是无机的、相对惰性的材料，因此可以用于抗腐蚀涂料产品。增强型颜料有许多不同的粒径和形状，包括球状、针状、纤维状和片状。

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本文讨论的颜料是云母氧化铁、铝片和玻璃鳞片。这些颜料的形状都是以薄片状或片状的形式存在。它们的层状形状是提高涂层物理性能和改善涂层整体性能的关键。

云母氧化铁 MICACEOUS IRON OXIDE

云母氧化铁（MIO）是氧化铁（Fe

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）的结晶形式（图1）。它来自铁矿石，在世界不同的地方（澳大利亚、奥地利、土耳其、摩洛哥和美国）都有开采。它不溶于水、有机溶剂和碱性物质，在高温下只略微溶于强酸。它对大多数化学品没有反应，并且在熔点约为1500℃（2700℉）时具有热稳定性。具有无毒、不氧化、不腐蚀和不易燃的

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的特性。添加到涂料中的MIO将提高许多物理和性能的特性。

图1 – MIO层状结构的电子扫描显微镜（SEM）照片

涂膜增强 

MIO增强了粘合剂基体。涂层中较高的径长比（片状颗粒直径与片状厚度之比）以及MIO薄片的平面排列可增韧和增强涂层。这种增强提高了涂膜的机械性能并降低了涂膜内部应力。

耐热性和散热性

MIO具有非常好的热稳定性。它可以处理超过1000ºC的温度。MIO涂料的高颜料体积浓度（PVC）比和涂料中50微米尺寸的层状形式颜料碎片，使人们能够生产出一种具有散热功能的涂料。这种涂料的热发射率接近中等厚度涂料的热发射率。

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屏蔽性和抗起泡性

合适的MIO颜料为片状。这种片状颗粒会平行于表面排列并相互重叠，形成对基材的提供屏蔽效果（图2）。这个理论简单地说就是："屏蔽越好，耐腐蚀性就越好"。MIO在涂料中的配制方式会影响涂料的屏蔽性能。在配方中使用的其他填充颜料的选择也是如此。一种具有适度PVC的环氧涂料可能具有良好的阻隔特性，但同样的环氧系统在CPVC附近配以较高的PVC，会增加水蒸气的不透性。增加的不透水性也等于增加了抗水泡性。

图2 - (左) MIO在基材边缘的平行排列和（右）片状MIO颜料与圆形颜料的对比

根据涂层的用途，将决定涂料配方中所需的PVC。

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可以说，像MIO这样扁平的片状颜料确实可以形成良好的屏蔽涂膜，阻止了外部水分的渗透。我们确实也认识到，所有的涂膜都会有一些水分渗透。MIO片状结构的关键是它允许水蒸气渗透进入，但也允许水蒸气从涂膜中消散出来。由于能够让水汽渗透出涂膜，因此，MIO着色的涂层可以防止水泡的形成。

屏蔽效应和降低粉化

紫外线（UV）的渗透仅限于涂膜最上层的MIO薄片。环氧树脂涂层会因粘结剂的紫外线降解而粉化；但MIO的加入会延缓和防止额外的粉化发生。这以及一定程度的热反射将延长环氧涂层系统的使用寿命。

耐化学性

MIO被用于化学品和水下服务的衬里中。在最佳的颜料体积浓度下，颜料层形成一个坚韧的片状基质，作为一个有效的屏蔽层。配方设计师需要通过实验找到MIO和填充颜料的最佳组合，以获得适合其储罐使用的最佳涂膜性能。

提高涂层间的附着力

用环氧树脂和MIO配制的涂料具有更好的涂层间附着力。在涂层中充分加入MIO，在风化后，会产生一个具有优良物理特性的表面，使后续的涂层能够附着在上面。

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供应MIO

MIO的供应会因为铁矿的位置和提炼MIO的过程而在质量上有所不同。美国材料与试验协会ASTM 颜料规范D01.31小组委员会于1994年制定了一项标准。该标准以固定名称ASTM D5532-94发布。D5532标准将MIO的组成和特性定义为I型和II型。4 表1说明了这些特性。

（备注：ASTM D5532 已于2004年撤销）

产品性能

使用MIO的产品性能取决于许多因素。首先，最重要的是MIO的质量。使用适当的等级是最重要的。在美国，I型MIO是最高等级的质量。将MIO的大小与预期的涂膜结构相匹配。配方设计师需要注意适当的颜料加载量或PVC和添加的其它填充颜料。PVC可以在25%到60%之间，这取决于粘合剂和涂料的用途。MIO这个PVC比其他填充颜料，如铝片和滑石粉要高。请记住，配方中的CPVC随所用的颜料、其密度和对油的吸附性而变化，并在一定程度上与树脂类型有关。2所用MIO的PVC将决定涂层的用途。

片状MIO涂料的典型用途

下图是MIO片状强化涂层在各行业的典型应用概况。

Industry

Application

Metals & Mining

Structural steel, piping,  conveyors, mining, equipment

Municipal Building

Struc....