由于许多关于玻璃鳞片的研究和开发工作，以及因此的理解，都是通过涂料进行的，因此通过这些材料，我们可以介绍将玻璃鳞片融入产品的大多数方面。188金宝搏bet官网
除了小部件的涂料外，大多数涂料都是基于有机树脂。然而，所有的有机涂层都会在某种程度上传递水汽并允许气体扩散;防止或抵制这种情况是可取的，正是在这一领域，玻璃片最初找到了它们的位置。
高展宽比的颗粒，例如低厚度比表面积的颗粒，例如片状或薄片，可以相互重叠，延长膜中扩散的路径长度，通过创建一个曲折的路径，为水分和气体的扩散提供了障碍。颗粒状或球形性质的粒子不重叠，只提供有限的阻力扩散通过薄膜。
因此，高纵横比填料被称为屏障填料，不仅是理想的填料或扩展剂，而且在其他领域也可提高性能。这些改进不仅可以扩展到抗扩散和机械加固领域，还可以扩展到其他领域，如耐火性能。
使用板状屏障填料的好处，如云母和云母氧化铁在防腐涂料中，以减少水汽传输(MVT)已经知道了很多年。其他具有不同属性的势垒填料，如铝片和锌片，也被用作阳极和势垒填料的组合，取得了不同程度的成功，但由于金属的氧化，可能存在问题。
1960年左右，玻璃片被引入涂料中，由于几个原因逐渐普及。玻璃片有一个大的展弦比，他们不氧化或腐蚀在正常意义上。它们完全不透水，作为合成材料，它们的成分和颜色一致，不像云母，它们没有阶梯。其他常用的屏障颜料是不透明的，颜色通常很浓。云母氧化铁尤其使涂料和油漆难以着色成浅色，而玻璃鳞片是透明的。不仅如此，由“C”或ECR玻璃制造的玻璃鳞片具有高水平的耐化学性，在大多数混合物和环境中是惰性的。它具有良好的机械性能，通常被认为是无害的或简单的机械粉尘危害，特别是与薄纤维和其他一些填料相比。
早期的玻璃薄片和它们所使用的涂层有些粗糙。薄片的厚度和板的大小差别很大;涂层是简单的泥铲或刷子应用材料，基本设计为玻璃纤维复合层，但用玻璃鳞片代替纤维。188金宝搏bet官网直到70年代中期，人们才有了良好的喷雾玻璃鳞片涂层，人们普遍认为这种涂层具有异国情调，不稳定，难以应用，而且昂贵。它们主要是用以前用于GRP手工铺层的聚酯树脂生产的，或作为乙烯基酯变体生产的，以提高耐化学性。含有玻璃鳞片的环氧树脂配方并不常见，直到更近的时间是很少的。
从80年代早期开始，玻璃鳞片涂层开始被更多地接受，因为它们的性能和长寿命的好处，因此整个生命周期的低成本变得明显。同时，与其他涂料相比，由于原材料的大规模生产，价格下降了。188金宝搏bet官网这使得这些涂料在市场上的接受度更高。正是在这一时期，人们开展了大量关于使用玻璃鳞片作为屏障颜料的研究，使用它的涂料类型显著增加。这项工作最终扩展到其他领域。
不幸的是，人们很少了解使用不同浓度的鳞片、鳞片长宽比、粒径分布、临界色素体积浓度以及对粘度的不同影响，在这方面的工作也很少。人们对玻璃在各种树脂基质中的粘合方式也知之甚少。
玻璃鳞片的品质
随着玻璃鳞片市场的发展，特别是在防腐涂料领域，许多不同质量的玻璃鳞片被开发出来，以适应不同的应用要求。质量可与不同的厚度，颗粒大小直径和玻璃组成，使鳞片的不同性能。了解鳞片厚度和玻璃成分对涂层整体性能的影响是很重要的。主要有两种制造工艺用于生产玻璃鳞片。第一种是气泡法，它已经被使用了40多年，尽管有过各种形式。第二种是纺丝法。
气泡法更具有成本效益，允许高通量生产，通常由预熔玻璃弹珠生产。这种方法的缺点是对产品参数的控制有限制。在早期，使用该技术生产的鳞片通常显示出1-18 μ m的产品厚度变化和高度的细粒，这是玻璃在生产和铣削过程中破碎产生的小颗粒/碎片。在最近的时间里，该工艺已经发展到生产具有典型的方差为2-9 μ m的产品。人们普遍认为，在经济上很难进一步改进这一过程。此外，该技术可导致弯曲的片状，其程度取决于气泡的大小。
纺玻璃法的优点是产品控制更严格，通常给定产品的厚度偏差在+/-1微米，而且不会产生弯曲的鳞片。这种方法的缺点是成本高;通常会高出30%。纺丝法能够产生比气泡法更薄的玻璃鳞片。在商用水平下，厚度可低至100 nm，典型偏差为+/-25 nm，试验的下限为30-50 nm。
还应考虑到玻璃的成分。有许多不同类型的玻璃可用;为了防腐涂层，应采用耐化学腐蚀的玻璃(“C”玻璃)。大多数玻璃片是由电玻璃或“C”型玻璃生产的。在“C”型玻璃的范畴内，有许多变化，有不同程度的水解稳定性。在各种类型的玻璃中，“ECR”玻璃是一种改良的C玻璃，被认为是更稳定的一种。
随着厚度控制的改进，更耐化学腐蚀的玻璃组合物的成本更高。这是因为这些类型的玻璃是用原材料而不是预先熔化的大理石生产的，也因为这些化合物具有额外的耐化学性。188金宝搏bet官网
基本参数
重要的是要了解，虽然玻璃鳞片是不透水的水蒸气和气体扩散，它不呈现在树脂基质连续的屏障。因此，树脂载体也起着非常重要的作用，即，玻璃鳞片不能使一个低劣的树脂膜成为一个优秀的涂层，尽管它可以大大改善它。另一方面，即使是优秀的树脂也可以从薄片添加中受益。此外，与添加纤维相比，玻璃鳞片提供了不同的机械加固和防火性能。今天，许多不同类型的涂层树脂用于玻璃片，包括但不限于，聚酯，环氧树脂，氯橡胶，醇酸，煤焦油，乙烯基和水基丙烯酸。虽然片状的添加通常会提高几乎任何有机涂层或膜的耐MVT性能，但可能会带来新的性能或现有性能的改进。然而，玻璃鳞片的添加水平、粒径分布和确保与载体的粘附是最重要的。
尽管长弦比低至10:1的玻璃片会产生效果，但通常长弦比越高，屏障效果越好。然而，这一前提必须在一定程度上加以修正，因为不对齐的大展弦比薄片可以提供一条直接穿过薄膜的路径，当薄膜的厚度小于薄片的公称直径时，或导致裂纹扩展的应力增加。此外，当使用大薄片时，一些性能可能会受到不利影响，如弹性和伸长率断裂。此外，还需要考虑使用大薄片的实用性。例如，当涂层必须喷涂时，枪头的尺寸受到几个因素的限制，薄片必须足够小，才能通过喷雾尖端。因此，通常情况下，薄膜标称筛分尺寸(sdaf)在500 μm左右或以下的薄片用于喷涂，而高于此尺寸(sdaf) 1500 μm的薄片很少用于手工喷涂材料。188金宝搏bet官网对于大片的进一步考虑是表面破坏，因此大片往往产生粗糙的表面饰面。也有可能混合不同大小(sdaf)而不是厚度的薄片，例如将大量的微细化(平均直径30 μ m)薄片与大薄片混合。
薄片大小和厚度只是影响性能的两个问题;玻璃鳞片的加入量和颗粒分布也很关键。很明显，如果使用薄的玻片，其片数要比使用厚的玻片多得多，因此，用薄的玻片湿润的表面积要大得多。这意味着在厚度分布为2-9 μm的情况下，按重量计可以添加高达30%的鳞片，且不超过树脂中的色素体积浓度(CPVC)。需要注意的是，大多数被引用为Av. 5 +/-2 μ m的片状，其厚度分布通常为2-9 μ m。如果添加厚度为Av. 2 μ m，分布为1-3 μ m的质量较高的玻片，按重量计，其表面积至少是较厚玻片的2.5倍，可能导致表面树脂浸湿不足，从而超过CPVC水平。在任何情况下，从厚片到薄片的粘度可能很高，在同一水平上添加是不可能的。这是使用玻璃鳞片的陷阱之一。与任何配方一样，微小的修改可以带来显著的变化;玻璃鳞片复合尤其如此，有必要进行全面和往往耗时的评价，尽管这往往会带来有益的结果。
一旦选择了片状的厚度，优化颗粒大小和添加水平是很重要的。这取决于所使用的树脂的类型，其他成分，如表面活性剂，气泡释放剂等，以及其他颜料或填充物的使用。
一个进一步的考虑是是否使用偶联剂或粘结剂来提供更好的玻璃鳞片与树脂和基材的附着力附着力在有机材料的防腐蚀性能中起着重要的作用，填料与树脂的结合是获得耐腐蚀性能和机械性能的一个非常重要的方面。188金宝搏bet官网这尤其适用于湿性差的树脂，例如环氧树脂。
硅烷在玻璃纤维工业中已经使用了很多年，以提高粘接性能。这种性能的改善通常被看作是某些机械性能的提高和MVT速率的降低。在热固性树脂中，只要将所选硅烷添加到树脂组分中，就可以获得显著的性能提高，无论是在添加玻璃鳞片之前还是之后。然而，对于热塑性材料，这是不可行的，玻188金宝搏bet官网璃鳞片必须用硅烷预处理。值得注意的是，经过预处理的薄片不仅在热塑性塑料中，而且在热固性树脂中，通常会提高粘结性能，达到比在树脂中添加硅烷更高的水平。
当硅烷添加到树脂中时，存在一个临界水平，优化曲线往往非常陡峭。对于每一种特定的树脂、玻璃厚度、颗粒分布和添加水平都是如此。还应注意的是，其他填料或添加剂，如触变性剂，将影响最佳水平。如果通过预处理玻璃添加硅烷，则使用的硅烷水平不是临界的，前提是没有达到引起结块的薄片饱和。然而，可以观察到，用预处理玻璃，一个更高水平的玻璃鳞片可以添加到树脂，特别是在不超过CPVC水平的热固性树脂。使用预处理薄片的一个缺点是成本和在添加到树脂之前改变薄片的安全危害分类。
从上述看来，似乎相当明显的是，如果要获得良好的效果，高长径比的屏障填料，特别是玻璃鳞片，不能简单地以名义价值添加。含有玻璃鳞片的涂料的规格通常说明玻璃鳞片的最小负载2和产品的涂敷厚度，但是他们是根据什么知识得出这些信息的呢?什么类型的玻璃片?一个常见的缺陷是使用配方不佳的低等级玻璃鳞片，期望获得与高规格玻璃鳞片配方良好的系统类似的使用寿命。
即使已知特定树脂的特性和配方，产品配方规范而不是性能规范也可能是危险的。例如，规格可以规定“环氧树脂的玻璃鳞片重量最低为30%。在许多配方中，这一水平的添加可能超过CPVC水平，虽然有些涂料在这一水平的添加下可能表现良好，但其他涂料在较低的玻璃鳞片负载下会有更好的性能。此外，也没有规定鳞片厚度、粒径分布、粘附促进剂和玻璃类型。因此，一种性能非常高的涂层可能被排除在这种规格制度下使用。如果指定的是执行标准，而不是制定标准，这是更明智的做法。
利用现代生产方法，玻璃鳞片的厚度可以保持一致，根据不同的目的，其厚度可以从约10 μm到低至250纳米不等，颗粒大小分布几乎是无限的。由于人们对厚度、颗粒大小、添加量等的影响知之甚少，因此使用厚度和直径不同、颗粒分布不同的玻片，对玻片镀膜配方进行了评价。有些结果是令人惊讶的，有些则是意料之中的。由于测试涉及了广泛的性能范围，而不仅仅是扩散和耐蚀性，因此发现了一些有趣的参数。尤其令人感兴趣的是，当使用玻璃鳞片时，提供的耐火量，减少烟雾排放，提高聚合收缩率，热变形和蠕变。这些结果导致了非涂层应用和工程热塑性塑料的工作。
实验
对各种涂层材料、热固性树脂和复合材料进行了评估。188金宝搏bet官网测试涉及:水汽传输(MVT);水吸收;阿特拉斯冷壁(渗透水泡)检测;抗化学腐蚀;阴极disbondment;耐紫外线;火焰和火焰传播特性;耐磨性;玻璃化转变(Tg) (DSC)和热变形(DMTA); and a variety of other mechanical tests. Some of the test work and results are included, but for commercial reasons it is not possible to show the full set of test results.薄片直径与性能
在片状厚度为2.7 μm、两种不同公称直径(D50为200 μm(结果1)和D50为575 μm(结果2)的情况下，进行了玻璃片填充聚酯涂层体系的力学性能测试。在每种情况下，负载重量为15%;结果见表1。
尽管预期是有趣的注意到，在使用较大的薄片时，发现收缩的实质性减少，在抗压强度和断裂伸长率的显著差异。这些影响是由改变薄片的长宽比引起的。
进行了试验，以评估不同鳞片浓度所带来的MVT变化。采用预加速乙烯基酯树脂作为载体树脂，所测试材料的唯一区别是玻璃鳞片的添加水平。188金宝搏bet官网测试最初在临界区域进行到零，然后使用14%、15%和16%的水平进行主要评价(表2)。
从这些结果可以看出，添加量与渗透率的曲线非常陡峭，添加量变化1%，渗透率从10.61变化到3.46。进一步的补充(这里没有显示)表明，随着CPVC水平的接近，MVT逐渐恶化，随后的补充表明，当CPVC超过时，MVT迅速增加。
正如预期的那样，结果显示了与MVT测试相似的模式，只是在这种情况下，16%的结果几乎与14%水平的结果一样糟糕，再次表明添加水平可能是多么关键。
MVT性能曲线的陡度并不总是那么高。在某些情况下，曲线两端呈逐渐倾斜，底部平坦。这种类型的添加/性能曲线是首选的，因为它不仅允许生产公差的一些偏差，而且还允许配方商查看其他特性，例如机械性能或耐火性能，而不影响其他方面。
为了评价粘合剂的添加水平和临界性，使用了标准乙烯酯玻璃片配方，硅烷黏附促进剂水平不同。然后进行测试，以评估每个固化样品的性能。
从表4可以看出，0.6%硅烷的添加大大提高了涂层的性能。值得注意的是，尽管在0.95%的水平上粘结强度稍好，但其他方面的性能与0.2%添加水平非常相似。一些测试工作显示，与未添加硅烷相比，添加硅烷最初的结果更差，直到进一步增加硅烷的含量。
粒度分布
通过改变粒径分布来评估性能的变化。在树脂配方中使用厚度约2.2 μm、公称直径80 μm、D50为50 μm的微晶玻璃鳞片进行试验。将其与含有相同数量薄片但颗粒分布不同的配方进行了比较，例如D50为35 μm。
使用Atlas冷壁电池进行性能评估，使用自来水，薄膜温度梯度约为60°C。
试验结果表明，玻璃鳞片粒径(D50 = 35 μm)越小，镀膜性能越差。这可以通过渗透起泡的程度来说明。然后用混合的玻璃生产出配方。当玻璃的比例约为60/40(60%的D50 = 50 μm, 40%的D50 = 35 μm)时，性能得到显著提高。测试面板显示没有渗透起泡发生的地方，以前两个面板显示起泡。
触变性性能的评价
评价了厚度约为5μm和1.3 μm的玻璃鳞片的标准涂层配方的粘度和触变性性能的差异。从以前的测试工作中可以明显看出，玻璃片越薄，其表面反应性就越强。厚度在1 μm以下的薄板可以通过轻压缩载荷简单地粘接干燥。当玻璃鳞片第一次制造时，表面没有水分，这是在硅烷粘合剂添加到玻璃鳞片，如果有任何使用。
随着玻璃经过几天的陈年，水分被吸附到表面，重量会轻微增加，反应性会下降。这种水分只能在超过340°C的温度下被排出，但在冷却时，如果暴露在大气中，水分会在几天内重新附着。吸湿量会随表面面积和表面羟基的数量而变化，所以重量的增加可以用来衡量表面反应性。评价表明，较薄的玻璃鳞片具有比较厚的玻璃鳞片更大的反应性，独立于表面积。虽然没有被认为是触变性剂，但人们认为可能有一些协同效应可以用来促进触变性，例如减少涂膜内气相二氧化硅或其他触变性物质的数量。
第二种配方的玻璃鳞片含量比含5 μm玻璃的配方降低了4%，但表面积是原配方的两倍以上。在第二种配方中，触变剂气相二氧化硅减少了50%，证明了薄片的触变性能，并赋予其价值。
处理/混合时间
玻璃鳞片涂料
从上面可以明显看出，使用玻璃鳞片有很大的好处，这与涂料尤其相关。玻璃鳞片涂层常因其柔韧性而受到批评。玻璃鳞片的加入更经常，虽然不是总是，增加硬度和减少伸长率;然而，仔细选择涂层厚度可能在许多情况下消除任何相关的问题。我们使用弯曲试验台通过拉伸和压缩弯曲模式对涂覆钢板进行了1mm和3mm涂层的测试。钻机在固定周期的基础上停止并进行板火花试验。涂布厚度为1毫米，虽然在90000次循环后表面出现应力裂纹，但在15kv电压下测试时无火花，直到钢板在140,000次循环下断裂。3毫米的涂层在失效前只完成了一个循环。在1mm处涂敷的玻璃鳞片可以在350 μm到1mm之间涂敷5种非玻璃鳞片环氧树脂，其中一种被称为“高强度柔性环氧树脂”。有许多实例表明，聚酯玻璃鳞片涂层在强海水作用下服役超过20年，仍然没有显示出降解的迹象。 More recently glass flake coatings have been developed with both polyester and epoxy resin bases that can be applied as single coats to structural steel work giving excellent edge coverage and obviating the necessity for stripe coating in many instances. This has been achieved by the use of glass flakes with differing particle size distributions changing the surface tension characteristics whilst allowing normal spray application.结论
在涂料中使用玻璃鳞片阻隔填料可获得多种性能和显著效益。然而，首先，选择所使用的薄片必须确保配方是为最佳性能专门定制的。随意添加玻璃鳞片是没有用的;粘合剂的类型和数量不仅会随树脂类型而变化，还会随配方中玻璃鳞片颜料和其他成分的表面积而变化。有一些负面的方面，这些主要与抗冲击性和刚度有关，尽管不是所有的材料都会受到这种影响。188金宝搏bet官网合理配制的玻璃鳞片涂层不仅具有优异的性能，而且具有较长的使用寿命。使用玻璃鳞片的许多优点，如阻燃性、机械性能和返回使用的速度都被忽视了，但在了解玻璃鳞片填料的所有优点之前，仍有许多工作要做。
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