下载文档原格式
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。
有机硅耐高温涂料二次成膜机理的探讨王海侨 , 李营 , 苟国立 , 李效玉( 北京化工大学纳米材料教育部重点实验室 , 材料科学与工程学院 , 100029)摘要: 制备了两种不同配方的有机硅耐高温涂料 , 通过反射红外和热失质量研究了其涂层在不同温度下的化学成分变化 , 用扫描电镜和显微镜研究了涂层在不同温度下的形貌特征 , 提出了有机硅耐高温涂料“二次成膜”物质是低熔点玻璃粉的机理。
关键词: 耐高温涂料 ; 有机硅 ; 二次成膜 ; 低熔点玻璃粉0 引言随着科学技术 , 尤其是国防科技等尖端技术的不断发展 , 人们对耐高温涂料的性能和施工宽容度提出了越来越高的要求 , 不仅要求涂料在高温下具有优良的耐热性 , 而且要求涂料能在室温固化、室温以上连续成膜。
因此 , 有机硅耐高温涂料应运而生 [ 1 ] 。
有机硅耐高温涂料主要应用在炼钢高炉和军用飞行器上[ 2 ] , 近年来由于市场的拉动 , 发展较快。
有机硅耐高温涂料一般是采用有机硅树脂及改性有机硅树脂作为基料[ 3 ] , 配以各种耐高温颜填料和低熔点玻璃粉。
使用时需加入室温固化催化剂。
有机硅耐高温涂料的耐高温机理有两种。
有人认为[ 4 ] , 室温下 , 在交联剂和室温固化催化剂的作用下 , 有机硅树脂首先交联成膜。
随着温度的不断升高 , 有机硅树脂中的有机基团如甲基、苯基将逐渐分解。
在 350 ℃以上 , 有机硅树脂就完全分解成无机硅氧交联结构 , 使有机硅耐高温涂料“二次成膜” ; 也有人认为[ 5 ] , 有机硅耐高温涂料在高温下会转化成釉 , 形成一层陶瓷层 , 即“二次成膜”。
而本文制备的有机硅耐高温涂料在升温过程中 , 先形成一层松散的 SiO 2 层 , 当到达玻璃粉熔点后 , 玻璃粉开始熔化成膜 , 替代有机硅树脂对颜填料起到粘附作用 , 使耐高温涂料“二次成膜” , 对基材起到高温隔热防腐作用。
本文的有机硅耐高温涂料体系中二次成膜物质是低熔点玻璃粉。
64行业走势Industrial Trends第 30 卷 第 10 期 中 国 涂 料Vol.30 No.10耐高温黑色喷漆的耐热性改良Heat Resistance Improvement of Heat-resistant Black Spray PaintZHANG Zhi-liang 1, NING Zhi-yong 1, ZHENG Lv-feng 1, LING Hui 1,2,3, LIU Jia 1(1.Guangdong Sanhe Chemical Technology Co., Ltd., Zhongshan 528429, Guangdong, China; 2.Guangdong Fuhe Industrial Co., Ltd., Zhongshan 528434, Guangdong, China; 3.Guangdong Sanhe Holding Co., Ltd., Zhongshan 528429, Guangdong, China)Abstract: The effect of silicone resin, high temperature resistant pigments, filler types and dosage, aerosol valve on the heat resistance of heat-resistant black spray paint were investigated. The results indicated that with the Poly methyl phenyl silicone resin as base material, copper chromite black as heat temperature resistant pigments, the composite filler at 18 g, and the female valve for aerosol valves, to prepare a kind of heat temperature resistant black spray paint, which can be dried at room temperature, long-term resistance to high temperature at 650 ℃. It can effectively improve the valve jam problem.Key words: heat-resistance black spray paint, silicon resins, pigments and fillers, valve0 前 言在高温环境中，金属材料易与空气中的氧发生氧化反应而产生腐蚀，破坏金属材料的结构，进而造成潜在质量安全隐患。
有机硅陶瓷涂料的研究进展陈子辉;刘仲阳;林家祥【摘要】基于溶胶-凝胶法制备的有机硅陶瓷涂料具有有机涂料无法比拟的综合优势,如硬度高、耐候性好、阻燃无烟、安全无毒等,在不粘锅、铝幕墙、地铁机车等领域得到了广泛应用.本文概述了有机硅陶瓷涂料的制备工艺、配方组成对涂层性能的影响,讨论了在有机硅陶瓷涂料配方设计时需要避免的误区.此外,还介绍了有机硅陶瓷涂料最新研究成果:柔性有机硅陶瓷涂料及塑料-陶瓷复合材料制备技术,并分析了有机硅陶瓷涂料的未来发展趋势.%Silicone ceramic coatings made through sol-gel technique show unparalleled comprehensive advantages over traditional organic coatings,such as high hardness,excellent weathering resistance,flame retardant,safe and nontoxic.They have been widely used in non -stick pan,aluminum curtain wall,subway locomotive.Herein,the relationship between the preparation processes,formula and the performance of ceramic coatings was mon misconceptions in the formulation design were also discussed.Furthermore,two kinds of novel silicone ceramic coatings including flexible silicone ceramic coating and plastic silicone ceramic coating were introduced.Further trend was forecasted as well.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)011【总页数】7页(P1-7)【关键词】有机硅;陶瓷涂料;溶胶-凝胶法;增韧;高性能涂料【作者】陈子辉;刘仲阳;林家祥【作者单位】中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TQ637陶瓷涂料并没有严格的定义，一般来说，固化后具有类似于陶瓷的性能，尤其是高硬度和高耐磨性能的涂料均可称之为陶瓷涂料。
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。
环氧改性有机硅耐高温防腐涂料的研制喻兰英1, 2，李新跃1, 2, *，罗宏1, 2，陈飞英1（1.四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡 643000；2.材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室，四川自贡 643000）摘 要：以环氧改性有机硅树脂作为漆基，制备了磷酸锌底漆、云母氧化铁中间漆以及不同颜色的面漆，研究了不同漆膜的耐热性以及以磷酸锌底漆加云母氧化铁中间漆复配不同颜色面漆所得复合涂层的耐热性和耐蚀性。
结果表明，以磷酸锌底漆、云母氧化铁中间漆和氧化铬绿面漆复配所得的涂层具有较好的耐高温防腐蚀性能，该复合涂层在350 °C烘烤3 h后，耐冲击强度≥40 kg·cm，附着力≤2级，柔韧性≤2 mm。
关键词：涂料；环氧改性有机硅树脂；耐热性；耐蚀性中图分类号：TQ630 文献标志码：A文章编号：1004 – 227X (2010) 02 – 0059 – 04Development of anti-high temperature and anti-corrosion epoxy modified silicone coating // YU Lan-ying, LI Xin- yue*, LUO Hong, CHEN Fei-ying Abstract: Zinc phosphate primer, micaceous iron oxide intermediate paint and topcoat with different colors were prepared with epoxy modified silicone resin as paint base. The thermal resistance of different coatings, and the corrosion resistance and thermal resistance of the composite coatings obtained from zinc phosphate primer and micaceous iron oxide intermediate paint combined with topcoats with various colors were studied. The results showed that the coating obtained from zinc phosphate primer and micaceous iron oxide intermediate paint combined with chromium oxide green topcoat has good high temperature resistance and corrosion resistance. The composite coating after bakingat 350 °C for 3 h has following properties: impact strength ≥40 kg·cm, adhesion ≤grade 2, flexibility ≤2 mm. Keywords: coating; epoxy modified silicone resin, thermal resistance, anticorrosionFirst-author’s address: Institute of Materials Science and Chemistry Engineering, Sichuan University of Science and Engineering, Zigong 643000, China收稿日期：2009–11–01 修回日期：2009–12–07基金项目：材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室项目（2008CL02）。
有机硅耐高温涂料二次成膜机理的探讨
2006年12月26日 8:26 来源：涂料涂装资讯网
王海侨 , 李营 , 苟国立 , 李效玉
( 北京化工大学纳米材料教育部重点实验室 , 材料科学与工程学院 , 100029)
摘要 : 制备了两种不同配方的有机硅耐高温涂料 , 通过反射红外和热失质量研究了其涂层在不同温度下的化学成分变化 , 用扫描电镜和显微镜研究了涂层在不同温度下的形
貌特征 , 提出了有机硅耐高温涂料“二次成膜”物质是低熔点玻璃粉的机理。
关键词 : 耐高温涂料 ; 有机硅 ; 二次成膜 ; 低熔点玻璃粉
0 引言
随着科学技术 , 尤其是国防科技等尖端技术的不断发展 , 人们对耐高温涂料的性能和施工宽容度提出了越来越高的要求 , 不仅要求涂料在高温下具有优良的耐热性 , 而且要求涂料能在室温固化、室温以上连续成膜。
因此 , 有机硅耐高温涂料应运而生 [ 1 ] 。
有机硅耐高温涂料主要应用在炼钢高炉和军用飞行器上 [ 2 ] , 近年来由于市场的拉动 , 发展较快。
有机硅耐高温涂料一般是采用有机硅树脂及改性有机硅树脂作为基料 [ 3 ] , 配以各种耐高温颜填料和低熔点玻璃粉。
使用时需加入室温固化催化剂。
有机硅耐高温涂料的耐高温机理有两种。
有人认为 [ 4 ] , 室温下 , 在交联剂和室温固化催化剂的作用下 , 有机硅树脂首先交联成膜。
随着温度的不断升高 , 有机硅树脂中的有机基团如甲基、苯基将逐渐分解。
在 350 ℃以上 , 有机硅树脂就完全分解成无机硅氧交联结构 , 使有机硅耐高温涂料“二次成膜” ; 也有人认为 [ 5 ] , 有机硅耐高温涂料在高温下会转化成釉 , 形成一层陶瓷层 , 即“二次成膜”。
而本文制备的有机硅耐高温涂料在升温过程中 , 先形成一层松散的 SiO 2 层 , 当到达玻璃粉熔点后 , 玻璃粉开始熔化成膜 , 替代有机硅树脂对颜填料起到粘附作用 , 使耐高温涂料“二次成膜” , 对基材起到高温隔热防腐作用。
本文的有机硅耐高温涂料体系中二次成膜物质是低熔点玻璃粉。
笔者认为 , 对于有机硅耐高温涂料来说 , 不同的体系有不同的“二次成膜”机理。
1 试验部分
1. 1 主要原料及规格
基料 : 苯甲基硅树脂 : 固含量为 50% , 蓝星公司 , 工业级 ; 偶联剂 : KH - 550, 工业级 ; 交联剂 : 钛酸酯 , 工业级 ; 溶剂 : 二甲苯 , 工业级 ; 颜填料 : 三氧化
二铬、云母粉、滑石粉、二氧化锰、硬脂酸铝、低熔点玻璃粉 ( 43 ℃ ) , 均为工业级。
1 .
2 实验方法与工艺
1. 2. 1 制漆
将颜填料及适量溶剂加入树脂基料中 , 用球磨机研磨成符合细度要求的浆料 , 加入偶联剂、交联剂 , 分散 , 过滤 , 即得成品。
1. 2. 2 制板
将上述浆料刷涂到经处理过的马口铁板或钢板上 , 晾干备用。
1. 2. 3 高温处理
将上述刷涂有耐高温涂料的马口铁板或钢板置于箱式电炉中 , 采用程序升温的方法升温
至一定温度 , 取出并冷却至室温后 , 进行性能测试和分析。
1. 3 仪器和设备
箱式电阻炉 , S - 2 . 5 - 12, 天津市中环试验电炉有限公司 ; 热失质量分析仪 , TGS - 2, PERKIN - EL 2 MER 公司 ; Nexus 670 型傅里叶变换红外光谱仪 ; 扫描电镜 , 250MK 3, CAMBR IGEE 公司
2 结果与讨论
2. 1 涂料配方
本文在大量实验的基础上 , 筛选出 2 个具有代表性的配方。
表 1 给出了这两种典型的配方。
2. 2 涂层的反射红外分析
图 1 是采用配方 2 所制备的有机硅耐高温涂料在不同处理温度后的涂层的红外反射光谱图。
其中 765 cm - 1 对应于 CH 3 Si 的特征吸收峰 , 694 cm - 1 是 C 6 H 5 Si 的特征吸收峰 , 而 1 010 cm - 1 则是 SiOSi 基团的特征吸收峰。
从图中可以明显的看到 , 随着处理温度的不断提高 , 765 cm - 1 和 694 cm - 1 处的 2 个吸收峰不断减小 , 直到 600 ℃基本消失。
这一现象说明 , 在 200 ℃以后有机硅树脂的甲基、苯基等有机基团开始缓慢分解。
温度越高 , 分解速度越快。
到 600 ℃左右时 , 这些基团已基本分解完全。
另外从图 1 还可以发现 , 1 010 cm - 1 处对应的 SiOSi 基团的吸收峰也同时随着处理温度的增加而不断减小 , 说明该涂层在高温下并没有形成无
机硅氧交联结构 , 即不存在前述的无机硅氧交联的“二次成膜”机理 , 此时的涂层呈现松
散的 SiO 2 结构。
表 1 涂料基本配方
点击此处查看全部新闻图片
图 1 配方 2 耐高温有机硅涂料的涂层的反射红外光谱图
点击此处查看全部新闻图片
2. 3 涂层的热失质量分析
图 2 是采用配方 2 所制备的有机硅耐高温涂料的热失质量分析曲线。
在 200 ～ 300 ℃之间 , 质量损失非常缓慢 , 特别是在 200 ℃之前 , 样品几乎未发生质量变化。
从
300 ℃以后 , 失质量速率逐渐加快。
涂层热失质量区域主要发生在 400 ～ 600 ℃之间 , 说明有机硅树脂上的甲基、苯基等有机基团的分解基本发生在这个温度区域。
这个实验结果与反射红外观察到的实验现象是完全吻合的。
图 2 配方 2 样品的热失质量分析曲线
点击此处查看全部新闻图片
2. 4 涂层表面形貌分析
为了了解不同配方下涂层的耐热性能 , 文中使用了显微镜和扫描电镜对高温处理过
的涂层的质量进行了跟踪观察。
图 3 是采用配方 1 所制备的涂料在经 500 ℃处理 1 h 后的显微镜照片 ( 放大 1 000 倍 ) 。
从照片中可以观察到涂层中出现了裂纹 , 而且无论在大裂纹还是在小裂纹中 , 都存在有一些纤维状结构的物质。
由于配方中所使用的玻璃粉的熔点温度约为 430 ℃ , 因此玻璃粉在 500 ℃下已经开始熔化 , 而有机硅分解后生成的 SiO 2 的熔融温度远高于 500 ℃ , 涂料中也未加入其它的成膜物质 , 所以可以初步认定这些纤维状物质应该是玻璃粉融化后形成的 , 而不应该是 SiO 2 。
文中还使用扫描电镜对这些涂层进行了进一步的观察。
图 4 是其扫描电镜照片。
图 3 按配方 1 所制备的涂料经 500 ℃ , 1 h 处理后的涂层的显微镜照片( 放大 1 000 倍 )
点击此处查看全部新闻图片
图 4 按配方 1 所制备的涂料经 500 ℃ , 1 h 处理后的涂层的扫描电镜照片
点击此处查看全部新闻图片
很明显 , 照片中存在很多球状物质 , 这些物质将应为低温玻璃粉熔化形成 , 因为配方 1 中只存在 2 种物质 : 有机硅树脂和低温玻璃粉。
热失质量和反射红外分析的结果已表明 , 有机硅树脂在 200 ℃以后侧基开始分解 , 但是在 600 ℃以后才基本分解完全。
在 500 ℃的情况下 , 树脂的分解还未完全 , 还有未彻底分解的有机硅树脂存在 , 此时树脂上残存的甲基、苯基等有机基团造成树脂与玻璃之间在极性上存在较大的差别 , 因此两种材料不能很好地相容 , 以至于熔融的玻璃中有许多在涂层中不易铺展 , 故而形成球珠。
在这种情况下 , 由于玻璃的流动受到一定的限制 , 并不能很好地填补有机硅树脂中所生成的孔洞 , 因此涂层中就留下了很多的气孔。
涂层开裂是由于涂层与基板之间在线膨胀系数上存在较大的差异而引起的。
涂层的线膨胀系数小 , 而基板的线膨系数大 , 冷却过程中 , 涂层就很容易产生裂纹。
在涂层开裂时 , 熔融的玻璃被拉扯并冷却成纤维状。
从以上实验观察到的现象 , 结合反射红外和热失质量分析的结果 , 因此可以认定 , 低熔点的玻璃粉在上述耐高温涂料体系中对涂层的“二次成膜”起着关键的作用 , 正是熔融的玻璃粉在高温下替代已经分解的有机硅树脂 , 对颜填料起到粘附作用 , 使耐高温涂料“二次成膜” , 从而使基材起到高温隔热防腐作用。
如前所述 , 配方 1 的涂层存在裂纹是因为配方 1 的线膨胀系数较低 , 与钢铁之间的线膨胀系数不匹配。
在配方 2 中涂料里加入了线膨胀系数很大的填料滑石粉后 , 有效地调
节了涂层的线膨胀系数 , 与此同时 , 其它的颜填料与玻璃粉的相容性较好 , 因而涂层不再出现开裂现象。
图 5 是按配方 2 所制备的涂料在不同温度下处理后的涂层的显微镜照片。
图 5 按配方 2 所制备的涂料在不同温度下处理 1 h 后的涂层的显微镜照片( 放大 1 000 倍 )
图 5 的显微镜照片显示 , 涂层表面在 300 ～ 400 ℃时较为松散且有较多气孔。
因为这时低熔点玻璃粉没有熔化 , 但有机硅树脂的侧基已经开始受热分解并逸出。
在 500 ℃以后涂层表面变得较为平整 , 说明低熔点玻璃粉已经熔化、铺展 , 接替有机硅树脂起到二次成膜的作用。
600 ℃和 700 ℃处理后的涂层表面的粒子变大 , 说明低熔点玻璃粉已经进一步熔化、铺展 , 并且与涂层中的耐高温颜填料在高温下发生了进一步的化学反应 , 形成了一层致密的涂层。
3 结语
上述有机硅耐高温涂料体系中 , 低熔点的玻璃粉是涂层“二次成膜”的主要成因。
