影响有机硅热防护涂层的热导率的因素

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。

陶瓷涂层的热导率与磨损性能陶瓷涂层是一种常用的表面修饰技术，广泛应用于各个领域，如航空、汽车、电子等。

该涂层能够提供优异的热导率和磨损性能，为材料的使用提供了更多可能性。

本文将探讨陶瓷涂层的热导率和磨损性能，并对其原理进行解析。

一、陶瓷涂层的热导率热导率是一个材料传导热量的量度，它描述了热能在材料内部的传递速度。

在工业领域中，热导率对于材料的热管理非常重要。

陶瓷涂层具有较高的热导率，这使得其在高温环境下能够更好地分散和传导热能。

要了解陶瓷涂层的热导率，需要从其组成和结构入手。

一般来说，陶瓷涂层由陶瓷颗粒和基底材料组成。

陶瓷颗粒具有较高的热导率，而基底材料一般具有较低的热导率。

当这两种材料结合在一起形成涂层时，涂层整体的热导率介于两者之间。

此外，陶瓷涂层中，颗粒之间的间隙也会影响热导率。

当间隙较小时，热能很难在颗粒之间传递，从而降低了涂层的热导率。

相反，当间隙较大时，热能更容易在颗粒之间传递，热导率也会相应提高。

二、陶瓷涂层的磨损性能磨损性能是评估涂层耐磨性能的重要指标之一。

陶瓷涂层由于其硬度高、耐磨性好的特性，被广泛应用于需要高耐磨性的领域。

陶瓷涂层的优异磨损性能可以延长零部件的使用寿命，减少维修成本。

在涂层的磨损性能方面，最重要的参数是硬度。

一般来说，陶瓷涂层具有较高的硬度，能够抵御外界对其的磨擦和冲击。

同时，涂层中的陶瓷颗粒也能起到增加涂层硬度的作用。

此外，涂层的结构也会影响其磨损性能。

当涂层中颗粒分布均匀、致密时，涂层的磨损性能更好。

因为颗粒分布均匀可以均匀分担外界的磨擦力，从而减缓涂层的磨损程度。

三、陶瓷涂层的应用由于陶瓷涂层具有优异的热导率和磨损性能，其在各个领域有着广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：1. 航空航天领域：陶瓷涂层常用于航空发动机叶片、高温涡轮组件等部件，以提高其耐高温、防氧化和磨损性能。

2. 汽车工业：陶瓷涂层可应用于发动机缸体、气门和缸套等部件，以提高其耐磨性和耐高温性。

表面处理 所有待涂表面应清洁、干燥且无污染物。

涂覆前，所有表面应按照 ISO8504:2000标准进行评估和处理。

本品适合涂敷于表面处理至Sa2½或St3级的金属基材之上。

涂覆于无机硅酸锌底漆及该产品旧涂层之上时，应采用适当的方法清理表面的粉化层、油脂等污染物。

破裂，损坏等区域基材应处理至Sa2½或St3级再涂覆该产品。

注意事项 1、施工时要注意通风、排气、远离火种、带口罩和手套等防护用品，固化时也应保持合适的通风量。

2、配漆时首先将主剂搅拌均匀，按配比在搅拌下缓慢加入锌粉组分和促进剂，彻底搅拌均匀，再根据施工需要和温度变化调节稀释剂用量，并充分搅匀，推荐将配好的油漆用过滤网过滤后再使用，并且在施工过程中应定期搅拌，以免锌粉沉降。

由于产品配比很大，在配漆量较小时应采用称量器具称量，采用体积标尺无法准确按体积配制油漆。

3、涂层在未受热进行二次固化之前无法达到最佳的物理机械性能，因此搬运时需要格外小心，以免涂层损伤破坏。

涂膜长期处于高温下时会出现轻微变色、泛黄等现象。

4、涂覆过厚或重涂间隔时间过短会严重影响涂料的干燥固化、耐热性、重涂性能和搬运时间。

设计最高温度400℃时最大膜厚90微米，温度超过420℃时最大膜厚60微米，且必须与其它适合的耐高温面漆配套使用，典型配套体系是与有机硅铝粉漆配套使用，此时，该产品涂层厚度控制在40~60微米，有机硅铝粉面漆30~50微米，总膜厚不超过90微米，最高耐热温度540℃。

5、该产品涂层长期暴露后，复涂前应确保旧漆膜表面没有污染物，并将表面打磨后再涂覆后续涂料。

6、该产品厚涂膜必须彻底干燥并养护至少7天以上才能投入使用，否则没有完全固化的涂层不能达到良好的耐温效果，甚至在受热过程中涂膜出现起皮、脱落等现象。

7、施工与固化时基底温度必须高于5℃并至少高于露点3℃，相对湿度不得大于85%。

避免在高于40℃的表面施工，否则易出现起泡、流平不良等缺陷。

第44卷 第9期 包 装 工 程2023年5月PACKAGING ENGINEERING ·81·收稿日期：2023−03−15基金项目：国家自然科学基金（52071239） 作者简介：汪君（1997—）女，硕士生。

耐热线型小分子对有机硅耐温吸波涂层的增韧改性研究汪君a ，江源源a ，熊逾玲a ，王峰a ，马会茹b ，李维a ，雷丽文a ，陈志宏c（武汉理工大学 a.材料复合新技术国家重点实验室 b.化学化工与生命学院 c.理学院，武汉 430070） 摘要：目的 采用能与有机硅单体反应的耐热小分子对苯基硅树脂基吸波涂层进行增韧改性，调控有机硅树脂的交联网络结构，并将改性树脂与耐温吸波剂复合，制备具有高柔韧、高附着力和耐温的吸波涂层。

方法 将不同端基或链长的耐热增韧剂通过硅氢加成接枝到有机硅树脂基体，改变基体的交联网络结构，通过红外、扫描电镜、万能电子试验机、动态热机械分析仪和矢量网络分析仪测试其性能。

结果 随着乙烯基封端聚二甲基硅氧烷含量的增加，涂层的柔韧性提高，但耐温性能和附着力降低；当乙烯基封端聚二甲基硅氧烷质量分数为45%时，1 mm 涂层的柔韧性达20 mm ，附着力达7.73 MPa ，抗冲击性大于50 kg·cm 。

在300 ℃热处理15 h 后，改性涂层挠度从未改性时的1.08 mm 提升至1.35 mm ，涂层在高温工作后仍保持较好的柔韧性。

结论 采用耐热线型小分子对有机硅树脂交联网络结构进行改性，可有效地调控耐温吸波涂层的力学性能，为耐高温吸波涂层增韧及其工程应用提供参考。

关键词：吸波涂层；有机硅树脂；柔韧性；附着力；耐温中图分类号：TB484.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)09-0081-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.09.010Toughening and Modification of Organic Silicone Heat-resistant Microwave AbsorbingCoatings with Heat-resistant Linear MoleculesWANG Jun a , JIANG Yuan-yuan a , XIONG Yu-ling a , WANG Feng a , MA Hui-ru b , LI Wei a ,LEI Li-wen a , CHEN Zhi-hong c(a. State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing b. School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Sciences c. School of Science, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China) ABSTRACT: The work aims to control the cross-linking network structure of silicone resin by toughening and modifying the phenyl silicone resin-based microwave absorbing coating with heat-resistant small molecules that can react with or-ganic silicone monomer, and compound the modified silicone resin with heat-resistant absorbent to develop heat-resistant microwave absorbing coatings with high flexibility, high adhesion and thermal stability. Toughening modifiers with dif-ferent end groups or chain length were grafted to silicone resin by hydrosilylation addition reaction to change the cros-slinking networks of the matrix. The properties of the coatings were tested by infrared spectrum, SEM, mechanical properties and dynamic mechanical thermal analyzer. With the increase in content of vinyl-terminated poly (dimethyl siloxanes), the flex-ibility of the coating was improved, whereas the heat-resistant and adhesion were reduced. When the content of vinyl-terminated poly (dimethyl siloxanes) increased to 45 wt. %, the flexibility of the 1 mm coating reached 20 mm, with adhesion as high as 7.73 MPa and impact resistance of higher than 50 kg∙cm. After working at 300 °C for 15 h, the flexibility of the coatingincreased from 1.08 mm for unmodified coating to 1.35 mm. Moreover, the modified coatings maintained good flexibility·82·包装工程2023年5月after heat treatment. Modifying the crosslinking networks of silicone resin with heat-resistant small molecules can effec-tively control the mechanical properties of heat-resistant microwave absorbing coatings and provide references for toughening and engineering applications of heat-resistant microwave absorbing coatings.KEY WORDS: microwave absorbing coatings; silicone resin; flexibility; adhesion; heat-resistant随着电子技术的扩展[1]，微波探测技术在20世纪后期得到了快速发展[2]。