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有机硅耐高温涂料的研究近年来，随着科技的不断发展和进步，有机硅材料在各个领域得到了广泛的应用，其中耐高温涂料是研究的一个热点领域。
有机硅耐高温涂料以其杰出的性能和广泛的应用前景，吸引了众多科研人员的关注。
本文将对有机硅耐高温涂料的研究进行探讨。
首先，我们需要明确耐高温涂料的定义。
耐高温涂料是指能够在高温环境下工作并保持其本来性能的涂料。
由于常规涂料在高温环境下会发生脱落、变色、失去防护功能等问题，所以开发出耐高温涂料对于许多工业领域非常重要。
有机硅是最常用的一类材料，具有出色的耐高温性能。
有机硅耐高温涂料由有机硅树脂、耐高温颜料和增塑剂等组成。
有机硅树脂以其较低的分子量、低粘度、低表面能等特点，能够形成均匀连续的薄膜，并且有很好的附着力、耐高温、耐化学腐蚀等性能。
耐高温颜料能够在高温下保持其颜色不褪色、不变质，并且具有较好的保护作用。
增塑剂则能够改善涂料的柔韧性和延展性。
在有机硅耐高温涂料的研究中，主要关注以下几个方面：涂料配方设计、涂料制备工艺、性能测试和应用研究。
涂料配方设计是有机硅耐高温涂料研究的基础。
通过选择合适的有机硅树脂、耐高温颜料和增塑剂，合理控制它们的比例和配方，可以获得具有优异性能的耐高温涂料。
同时，还可以引入一定的交联剂和稳定剂，提高涂料的耐化学腐蚀性能和稳定性。
涂料制备工艺是有机硅耐高温涂料研究的关键。
有机硅树脂通常采用溶剂法合成，可以通过控制反应条件和原材料的选择来改变树脂的性质。
涂料的制备过程包括原料的配制、树脂溶解、颜料分散、增稠和精馏等步骤。
通过改变反应条件、添加合适的助剂和控制工艺参数，可以获得具有优异性能的有机硅耐高温涂料。
性能测试是评价有机硅耐高温涂料性能的重要方法。
常用的测试项目包括耐高温性能、耐化学腐蚀性能、附着力、硬度、耐磨损性、耐候性等。
通过对涂膜样品的热重分析、热循环、酸碱腐蚀和划伤等测试，可以获得涂料的热稳定性、化学稳定性和力学性能等信息。
应用研究是有机硅耐高温涂料研究的最终目的。
第 4 期第 12-23 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.12-23第 52 卷2024 年 4 月硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展Research progress in preparation and application of silicon -containing polymer derived high temperature resistant ceramic coatings陈科吉1，2，李鹏飞2，徐彩虹2，吴子剑1*，张宗波2*（1 哈尔滨理工大学 材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150000；2 中国科学院化学研究所，北京 100190）CHEN Keji 1，2，LI Pengfei 2，XU Caihong 2，WU Zijian 1*，ZHANG Zongbo 2*（1 School of Materials Science and Chemical Engineering ，HarbinUniversity of Science and Technology ，Harbin 150000，China ；2 Institute of Chemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ）摘要：随着航空航天领域的不断发展，金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。
通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能，可有效提高高温结构部件的使用寿命。
近年来，聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。
该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点，得到了研究者越来越多的关注。
本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。
首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开，简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。
耐高温涂料配方研究进展1无机耐高温涂料无机耐高温涂料的硬度高，耐热可达400～1000℃甚至更高，但漆膜较脆，未完全固化前耐水性不好，对基材表面处理要求严格。
常用的几类耐高温涂料的特性比较见表1。
表1常用的无机耐高温涂料特性1.1硅酸乙酯耐高温涂料以硅酸乙酯为基料，选择适当的颜、填料后得到的耐高温涂料，有良好的耐热性能和优异的防腐蚀性能。
（1）以聚硅酸乙酯为基料，加入氧化铬绿、石英粉、成膜助剂、表面活性剂（分散剂）等，可制成常温固化的耐热可达300℃的涂料。
（2）以聚硅酸乙酯和硅中间体共水解制备得到的基料，按质量比为固体树脂:铝粉=10:6的比例制成的涂料，其耐热在600℃为10小时，并且耐20次；500℃1小时/室温1小时的冷热循环，涂膜仍处于完好状态。
（3）以聚硅酸乙酯为基料加入低熔点玻璃料或珐琅玻璃以及耐热颜、填料可以制成耐400～600℃甚至800℃的高温涂料。
1.2磷酸盐耐高温涂料磷酸盐耐高温涂料通常由磷酸盐水溶液、固化剂（或反应性颜料）和耐热颜料（或金属铝粉）等组分所组成。
英国的“W”无机耐高温防腐蚀涂料就是这种类型的涂料。
我国也研制并生产类似的涂料。
该涂料的配方组成见表2。
表2典型的磷酸盐耐高温涂料配方按该配方配制的涂料涂装于除去油污的钢基材上，经250℃/1小时烘烤成膜，其耐热性为450℃下700小时涂膜无明显变化；耐冷热交替性为450℃/室温自来水循环15次涂膜无异常；最高耐温为600℃下4小时涂膜完好。
1.3硅溶胶耐高温涂料1.3.1改性硅溶胶耐高温涂料硅溶胶作为涂料基料时，其涂膜附着力和柔韧性往往不能满足涂料性能要求，需要进行改性或与有机成膜物质拼混使用。
后者用于常温用途的各种涂料效果较好。
制备耐高温涂料时，需要对硅溶胶进行改性，见表3。
表3一种耐高温涂料用硅溶胶的改性方法将硅溶胶置于反应器中，先加入氧化钾和氧化锂搅拌均匀，再在搅拌状态下，缓慢地加入氧化锌、氧化镁和氧化铝等。
高温环境下粉末涂料的耐热性能研究引言：随着现代工业的迅速发展，涂料技术在各个领域中扮演着重要的角色。
高温环境下，材料的耐热性能是评价其品质和可靠性的重要指标之一。
粉末涂料作为一种具有广泛应用前景的新型涂料，其耐热性能的研究对于工业应用具有重要意义。
本文将着重探讨粉末涂料在高温环境中的耐热性能以及研究方法。
一、粉末涂料的耐热性能及其影响因素1.1 粉末涂料的特点粉末涂料是由树脂、颜料、填料和辅助剂等组成，其与传统的液体涂料相比，具有固形含量高、无溶剂、环境友好等优点。
在高温环境下，它不会发生挥发和流失现象。
1.2 影响粉末涂料耐热性能的因素粉末涂料耐热性能受到多种因素的影响，包括树脂的热稳定性、填料类型和含量、颜料的热稳定性以及涂料施工工艺等因素。
其中，树脂的热稳定性和填料类型和含量是影响粉末涂料耐热性能的关键因素。
二、粉末涂料耐热性能的测试方法2.1 热重分析法（TGA）热重分析法是一种常用的测试粉末涂料耐热性能的方法。
该方法通过对样品在一定温度范围内的重量变化进行监测，从而评估样品在高温下的稳定性。
通过TGA测试，可以得到粉末涂料的热分解温度、质量残留率等指标，从而客观评价其耐热性能。
2.2 热重差示扫描量热法（DSC）热重差示扫描量热法是一种用于研究物质热稳定性和热分解的测试方法。
通过该方法，可以评估粉末涂料在高温下的热分解特性、热分解反应的速率以及热分解结束时的产物等。
该方法能够提供更为细致的热分解动力学信息，对于研究粉末涂料的耐热性能具有较高的准确性和灵敏度。
2.3 烧结温度测试烧结温度测试是一种常用的测试粉末涂料耐热性能的方法。
该方法通过采用热压或热流烧结实验，模拟高温下粉末涂料的加热和冷却过程，从而评估其在高温下的稳定性。
通过烧结温度测试，可以得到粉末涂料的烧结温度，进一步了解其耐热性能。
三、提高粉末涂料耐热性能的措施3.1 选择高温稳定性好的树脂树脂是粉末涂料的主要成分，其热稳定性直接影响着涂料的耐热性能。
耐高温涂料研究进展摘要文章介绍了耐高温涂料的分类、应用和发展情况，并详细介绍了国内外无机和有机耐高温涂料的研究及应用情况。
关键词：耐高温涂料有机无机有机硅Research Development of High Temperature Resistant Coating Abstract: Classification, application and development of high temperatureresistant coating wereintroduced in this paper, research of organic coatings and inorganic coatings were briefly introduced as well.Key words: high temperature resistant; coating; inorganic coating; organiccoating; organic siloxan概述耐高温涂料，亦称耐热涂料，一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适的物理机械性能的涂料，使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。
（周其凤, 范星河, 谢晓峰. 耐高温聚合物及其复合材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.）。
耐高温涂料主要由耐高温基料、颜填料组成，其耐高温性能与基料、颜填料，以及颜填料与基料的匹配有关。
一般按基料的不同，将耐高温涂料分为有机耐高温涂料和无机耐高温涂料。
（功能涂料及其进展郑志云魏铭黄畴朱焱郑京京易英上海涂料第50 卷第 7 期2012 年 7 月）同其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料以其大面积施工工艺性能良好、成本低、效果显著等优点受到人们的青睐，已被广泛用于高温场合的表面保护，例如：钢铁厂的烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置及高温反应设备等的装饰及防护。
（耐高温涂料研究进展徐忠苹韩文礼张彦军张贻刚杨耀辉（中国石油集团工程技术研究院，天津300451））专论）一无机耐高温涂料无机耐高温涂料的硬度高，耐热可达400～1000℃甚至更高，但漆膜较脆，未完全固化前耐水性不好，对基材表面处理要求严格。
常见的几种无机耐高温涂料主要有硅酸乙酯耐高温涂料、磷酸盐耐高温涂料、硅溶胶耐高温涂料、硅酸盐耐高温涂料等。
硅酸乙酯耐高温涂料以硅酸乙酯为基料，选择适当的颜、填料后得到的耐高温涂料，有良好的耐热性能和优异的防腐蚀性能。
它的种类有很多，（1）以聚硅酸乙酯为基料，加入氧化铬绿、石英粉、成膜助剂、表面活性剂（分散剂）等，可制成常温固化的耐热可达300℃的涂料。
（2）以聚硅酸乙酯和硅中间体共水解制备得到的基料，按质量比为固体树脂 : 铝粉=10 : 6的比例制成的涂料，其耐热在600℃为10小时，并且耐20次；500℃1小时/室温1小时的冷热循环，涂膜仍处于完好状态。
（3）以聚硅酸乙酯为基料加入低熔点玻璃料或珐琅玻璃以及耐热颜、填料可以制成耐400～600℃甚至800℃的高温涂料。
磷酸盐耐高温涂料磷酸盐耐高温涂料通常由磷酸盐水溶液、固化剂（或反应性颜料）和耐热颜料（或金属铝粉）等组分所组成。
英国的“W”无机耐高温防腐蚀涂料就是这种类型的涂料。
我国也研制并生产类似的涂料。
硅溶胶耐高温涂料硅溶胶作为涂料基料时，其涂膜附着力和柔韧性往往不能满足涂料性能要求，需要进行改性或与有机成膜物质拼混使用。
后者用于常温用途的各种涂料效果较好。
制备耐高温涂料时，需要对硅溶胶进行改性，将硅溶胶置于反应器中，先加入氧化钾和氧化锂搅拌均匀，再在搅拌状态下，缓慢地加入氧化锌、氧化镁和氧化铝等。
然后，慢慢地升温至70～80℃，体系的pH值在10～12之间，持续反应7小时。
反应混合液开始呈白色浑浊状态，最后慢慢变得透明，即为改性好的硅溶胶。
这种经改性的硅溶胶可以常温干燥成膜，涂膜具有良好的耐热性，可在200℃以下长期使用。
以其为基料，再加入耐热颜、填料和助剂等，即得到耐高温涂料。
有机耐高温涂料有机耐高温涂料品种繁多，包括杂环聚合物涂料（聚酰亚胺类、聚酰胺、酰亚胺类、聚苯硫醚类和聚醚砜类）和元素有机聚合物涂料（有机硅类、有机氟类和有机钛类）。
其中，杂环类耐高温涂料在国内外已应用多年，主要用于高温绝缘方面，价格昂贵，贮存性差，对颜料要求严格；有机氟涂料虽然高温防腐性能优越，但不易溶解于溶剂中，即使溶解，其固体含量低，成膜薄，施工不方便，而且有机氟涂料机械性能不太理想。
有机钛涂料发展较晚，制备复杂，应用范围还不广泛。
有机硅聚合物自20世纪40年代初实现工业化以后，有机硅耐高温涂料开始发展，目前已发展成为最常用的有机类高温防腐涂料。
（边静, 李光俊. 功能性涂料的新进展. 涂料工业, 1991, 124(4): 8-12.）耐高温有机硅涂料是耐高温涂料的主要品种之一，通常由有机硅树脂、耐热颜填料、助剂、溶剂等配制而成。
颜填料的选择大同小异，耐高温白色颜料可选用TiO2 ；彩色颜料一般选用无机颜料，如铁系、镉系、铬系颜料等，但也要考虑重金属颜料对环境的污染；金属颜料选用铝、锌、不锈钢粉及钛镁粉，对提高耐热性和防腐性有利；体质颜料选用滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅藻土、低熔点玻璃粉、陶瓷粉等，甚至用陶瓷釉料或磁性瓷料，使用温度可达800℃以上。
（2刘国杰. 有机硅树脂涂料的最新进展［J］. 应用科技，2008，16（10）：11-163 高南，等．特种涂料［M］. 上海：上海科技出版社，1984）有机硅树脂以硅氧键为其分子主链, Si ) O 键比普通有机高聚物中C ) C 键的键能大。
在键中Si、O 原子的电负性的差异大, 因此键的极性大, 对所连烃基基团起到屏蔽作用, 提高了氧化稳定性,而且Si 原子上连接的烃基受热氧化后, 生成的是交联度更加稳定的Si ) O ) Si 键, 可防止主键的断) Si ) O ) Si ) 链稳定的保护层, 减轻了对高聚物内部的影响。
所有这些, 都使得有机硅高聚物具有优异的耐热性及耐候性。
纯有机硅树脂的研究状况这种树脂在结构上可分为2 类, 第1 类是分子主链完全由) Si ) O ) 键构成的。
第2 类是在) Si ) O ) 分子键中引入B、Ti、Al、Sn、Pb 等其他元素构成的聚元素有机硅氧烷, 进一步提高了树脂的耐热性、耐热老化性。
（耐热有机硅树脂研究进展王宏刚毛绍兰高金堂粘接2000 / 3）近年来, 有机硅树脂的研究方向已从有机基聚硅氧烷转向梯形有机硅聚合物。
日本国立材料化工研究所用硅倍半环氧乙烷混合物与1, 3- 双苯基乙烯基苯共聚, 制得能耐1 000 e 高温的新型有机硅聚合物。
（耐1 000 e 高温的有机硅树脂1 涂料工业, 1999, 29 ( 10) : 46）西安交通大学高分子材料系以甲基三氯硅烷为原料, 通过与正丁胺反应, 生成甲基三氯硅烷的胺解产物, 作为梯形聚合物的模板, 再经水解和缩聚制备的梯形聚甲基倍半硅氧烷,700 e 时失重率仅为4%（邱军, 黄裕杰, 胡友慧1 耐高温梯形聚甲基倍半硅氧烷的合成研究1 功能高分子学报, 1999, 12( 2) : 173~ 176）采用有机硅树脂作粘合剂, 加入高温润滑剂、填料, 已研制出耐600 e 以上的高温润滑涂料[（Herman I S, GeorgeW B. High Temperature Resilient Dry A 2 748 030. 1956）Tempil Division 制造了牌号为PyromarkSeries 2500 的航天飞机用有机硅树脂涂料, 耐热温度达1 400 e , 该涂料在250 e 固化1 h, 在高温下玻璃化而形成粘接力强的耐火涂层, 能经受从环境温度到1 100 e 的冷热循环20 次。
日本免田化学工业公司采用纯有机硅树脂中加入无机填料和玻璃料, 配制成能耐500 ~ 600 e 的高温涂料（High-Temperature Coating From Space. Modern Paint andcoatings. 1978( 10) : 131~ 132）改性有机硅树脂研究由于纯有机硅树脂一般需高温烘干( 250~300 e ) , 固化时间长, 大面积施工不便以及附着力和耐有机溶剂性能差, 温度较高时漆膜的机械强度差, 常用其他树脂进行改性以弥补其缺点。
近年来国内外用于改性有机硅的树脂有: 环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等。
改性方法有物理共混法和化学改性法2 种, 一般化学改性树脂性能优于物理共混者。
环氧- 有机硅共聚树脂改性后的有机硅树脂兼有环氧树脂和聚硅氧烷的优点, 粘接性能、耐介质、耐水和耐大气老化性能均良好, 并且可以用胺类固化剂固化, 大大降低了有机硅树脂的固化温度, 甚至可以室温固化, 在- 60~ 200 ℃长期使用。
聚酯- 有机硅树脂聚酯分子中的羟基可与聚有机硅氧烷分子的烷氧基发生酯交换反应, 从而达到改性的目的。
此类改性树脂固化温度低( 甚至可以室温固化) , 介电性能优异, 粘附性能良好, 耐水防潮。
聚酯- 有机硅共聚物树脂的最大用途是金属卷材内壁的预涂。
聚氨酯- 有机硅树脂聚有机硅氧烷分子中的烷氧基与聚氨酯预聚物中的部分羟基进行酯交换反应可制得聚氨酯改性有机硅树脂。
将聚氨酯引入有机硅树脂中, 不仅可以在常温下干燥, 还可以显著提高有机硅的附着力、耐磨性、耐油及耐化学介质性。
丙烯酸- 有机硅树脂将含) OC2H5 或) OH 的有机硅中间体与含) OH基的丙烯酸树脂在酯类溶剂中共缩聚, 随后与三聚氰胺甲醛树脂结合, 经涂敷、热固化成膜, 可提高延伸率、保光性和抗水性。
醇酸- 有机硅树脂醇酸有机硅共聚树脂是利用有机硅中间体的羟基和烷基与醇酸树脂的羟基反应形成的, 这类树脂兼有醇酸树脂的优良附着力、易加工特性和有机硅树脂的户外耐久性。
耐高温涂料作为高温设备保护涂层得到了越来越广泛的应用，但是，大部分涂料性能还是不能满足多样化设备的需求。
目前对于改性有机硅涂料，国内在室温固化、高耐热防腐以及重防腐有机硅涂料方面研究比较活跃，相信在不远的将来，耐高温涂料的性能将越来越好，使用范围也将越来越广。
