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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。
耐高温涂料的材料选择与性能测试在现代工业领域，耐高温涂料扮演着至关重要的角色。
无论是航空航天、汽车制造、能源化工，还是冶金等行业，耐高温涂料的应用都能有效保护设备和结构在高温环境下的正常运行，延长其使用寿命。
而要实现良好的耐高温性能，关键在于材料的选择和严格的性能测试。
一、耐高温涂料的材料选择1、基料的选择基料是耐高温涂料的核心成分，直接决定了涂料的基本性能。
常见的耐高温基料包括有机硅树脂、有机氟树脂、酚醛树脂、环氧树脂等。
有机硅树脂具有优异的热稳定性、耐氧化性和低温柔韧性，能够在高温下保持良好的物理和化学性能。
有机氟树脂则以其出色的耐化学腐蚀性和耐高温性而闻名，但其价格相对较高。
酚醛树脂具有良好的耐热性和耐腐蚀性，但脆性较大。
环氧树脂在高温下的性能相对较弱，但通过改性可以提高其耐高温性能。
2、颜填料的选择颜填料不仅影响涂料的颜色和外观，还对其耐高温性能起着重要作用。
常用的耐高温颜填料有金属氧化物（如氧化铝、氧化钛、氧化铁等）、碳化物（如碳化硅、碳化钨等）、氮化物（如氮化硅、氮化硼等）等。
氧化铝具有良好的耐高温、耐磨和绝缘性能。
氧化钛能提高涂料的耐候性和遮盖力。
碳化硅和氮化硅具有极高的硬度和耐高温性能，能增强涂料的耐磨性和抗热震性。
3、助剂的选择助剂在耐高温涂料中虽然用量较少，但却能显著改善涂料的性能。
常见的助剂包括流平剂、消泡剂、分散剂、防沉剂等。
流平剂能使涂料在施工后形成平整光滑的涂层。
消泡剂可以消除涂料在生产和施工过程中产生的气泡。
分散剂有助于颜填料在涂料中的均匀分散。
防沉剂则能防止颜填料在储存过程中的沉淀。
二、耐高温涂料的性能测试1、耐热性测试这是评估耐高温涂料性能的关键指标。
常用的测试方法包括热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）和高温烘箱测试。
热重分析可以测量涂料在升温过程中的质量变化，从而确定其热分解温度和热稳定性。
差示扫描量热法能够分析涂料在受热过程中的热量变化，进一步了解其热性能。
WE61-250耐高温漆
组成由改性聚脂、铝粉、助剂和有机溶剂等组成。
主要特性·具有良好的耐热性，能耐200-400℃范围内使用·具有常温自干的特点，且干燥性较快
·具有良好的附着力
·漆膜具有抗潮、耐油、耐大气和常见腐蚀介质的侵蚀
用途适用于高温锅炉、化工厂反应塔釜及各种需要耐高温的，又无法烘烤的设备和部件。
颜色及外观银灰色。
基本参数密度约1.08g/cm3
干膜厚度20µm
湿膜厚度56µm
理论用量60g/m2
闪点27℃
干燥时间表干≤15min
（25℃）实干≤24h
150℃烘干≤2h
复涂间隔时间
建议涂装道数2道，干漆膜厚度40μm。
前道配套用漆直接涂装在除锈质量达到要求的钢铁表面；也可用704无机锌底漆打底。
表面处理及·有氧化皮钢材：喷砂处理至Sa2.5级
底材温度·无氧化钢材：喷砂处理至Sa2.5级或以弹性砂轮片打磨至St3级
·涂有车间底漆的钢材：漆膜损伤及锈蚀处二次除锈，打磨至St3级
·焊接、火焰切割或火工校正烧损部位：除尽焊药、焊渣、飞溅物后喷砂处理至Sa2.5级或以弹性砂轮片打磨至St3级·有旧漆膜的钢材：喷砂处理至Sa2.5级；或除尽所有旧漆膜后，以弹性砂轮片打磨至St3级
·为得到良好的使用效果，在涂装第一道耐高温漆后，应加热至工作温度，冷却后即可涂装第二道
·底材温度须高于露点以上3℃，但不得大于60℃。
环氧改性有机硅耐高温防腐涂料的研制常彩彩;张爱黎;贾艳红【摘要】以自制的环氧改性有机硅树脂为基料,添加耐高温颜料SiC微粉、钛白粉及玻璃鳞片、滑石粉等填料,进行了耐高温防腐涂料的制备研究.探讨了颜基比、固化剂用量、颜填料用量等因素对涂料性能的影响.结果表明,涂料的最优配方是颜基比为1.25,SiC微粉7％,玻璃鳞片7％,mSiO2∶(mTiO2+ mSiO2)为23％,云母粉8％,滑石粉4％,偶联剂3.6％,固化剂聚酰胺(占树脂总量)6％,基料中有机硅树脂含量50％.优化配方下制备的耐高温防腐涂料综合性能得到了明显改善,400℃高温测试满足国标《漆膜耐热性测定法》(GB 1735-2009)的要求,耐酸、碱、盐60d涂层无起层、开裂、脱落,耐盐雾性能优异.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】5页(P106-110)【关键词】耐高温防腐涂层;环氧改性有机硅树脂;SiC微粉;玻璃鳞片【作者】常彩彩;张爱黎;贾艳红【作者单位】沈阳理工大学环境与化学工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学环境与化学工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学环境与化学工程学院,沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TQ637.6随着工业的快速发展，高温设备在冶金、化工、能源、军工等领域得到广泛应用。
高温设备表面的金属材料易与空气中的氧气发生氧化反应，产生锈蚀现象，成为各种化工厂事故的隐患[1-4]。
采用耐高温防腐涂层，不仅能解决高温氧化腐蚀的问题，还能延长设备的使用年限，因此耐高温防腐涂料的需求与日俱增。
目前，环氧改性有机硅树脂因集有机硅树脂的耐热性与环氧树脂优良的附着力、防腐蚀性及耐化学介质性于一体[5]而在高温设备的涂装保护中得到广泛应用。
刘广娟等[6]以自制的环氧改性有机硅树脂为基料，添加钛白粉、磷酸锌等颜填料，研制出一种耐高温耐蚀涂料，可在250℃下防止金属腐蚀。
有机硅树脂涂料的性能及用途由于有机硅缩聚物中存在着比较稳定的类似无机酸盐的分子结构Si-O-Si，因此不论是液体、固体或弹性体高聚物，都具有很高的耐热性和化学稳定性，优良的电绝缘性和非常好的憎水性。
1）耐高温一般合成树脂漆耐热温度约在150℃以下，而有机硅漆可在200℃下长期使用。
若加入高温颜料，耐热可达400℃~500℃，特殊的也可以达到800℃~900℃。
因此适用于涂覆耐高温部件。
2）电气性能及憎水性号由于有机硅漆分子外层具有一层非极性有机基因及分子的对称性，因此成为其具备良好电绝缘性能和憎水性的基本原因。
在绝缘性方面，不仅绝缘电阻高，而且在击穿幅度与耐高压电弧电火花等方面均表现出优良的性能，因此可用于浸渍电机及绝缘性能要求较高的部件上，以提高绝缘部件的绝缘等级。
有机硅漆膜浸于水中168h，吸水率约为0.2%，故有机硅漆适宜于高温、受潮环境下使用。
3）表面活性大、张力小由于聚硅氧烷是对称的分子，取代基又是非极性的有机基团，因此整个分子式非极性的。
分子间的作用力小，分子本身的内聚力亦小，所以表面张力小，当其分散在表面张力较大的介质表面时，能把介质分离开，而且因为它本身和介质间分子的作用力也小，故它能降低介质的表面张力，使之不易形成泡沫。
这就是硅油可以用在制漆中起消泡作用的原因，因此，可以再配漆中作为消泡剂、流平剂，防止漆膜发光、麻点等，用量为0.2%~0.3%。
4）耐寒性好由于有机硅漆大分子本身的结构，分子之间吸引力较弱，这样就赋予它有良好的耐寒性。
纯有机硅的耐寒性为-50℃左右，而聚酯改性的有机硅漆W31-1可耐-80℃以下温度，因此，此漆又可在较寒冷的地方使用。
5）良好的耐化学药品性由于有机硅漆中有醚键的存在，固有耐化学药品的良好性能。
例如漆膜浸于2%醋酸：10%盐酸、10%硝酸、10%硫酸、10%烧碱、10%氮化钠或丁醇、煤油中，经100h后，漆膜仍良好。
6）防霉性良好因为有机硅漆中不含有油的成分，因此霉菌无法在有机硅漆膜上生存，使有机硅漆有较好的防霉性能，适用于涂覆在由特殊防霉性要求的部件上。
有机硅涂料的分类哎，你知道吗，最近我家里重新装修，可把我累坏了。
不过，这过程中，我倒是学到了不少东西，尤其是关于有机硅涂料的分类，这玩意儿真是让我大开眼界啊！首先，咱们得聊聊有机硅涂料是个啥。
简单来说，它就是一种涂料，但是里面含有有机硅的成分。
这种涂料的好处可多了，比如防水啊、耐候啊、防霉啊等等。
但是，你知道吗，有机硅涂料也分好几种，每种都有它自己的小秘密。
比如说，有一种叫做硅丙乳液的，这种涂料的特点是透气性好，而且附着力强。
我还记得那天，油漆工老张拿着一桶硅丙乳液，跟我说：“这玩意儿，你别看它不起眼，用在外墙上，风吹雨打都不怕。
” 我看着他那自信的样子，心想，这涂料肯定不简单。
然后，还有一种叫做硅橡胶的，这种涂料弹性特别好，用在屋顶上，可以防止裂缝。
老张又来了，他指着屋顶说：“你看，这硅橡胶涂料，就像给屋顶穿了件弹性十足的外衣，风吹日晒都不怕。
” 我听着他的话，心里想，这涂料还真是挺神奇的。
还有呢，就是硅树脂涂料，这种涂料耐高温，耐紫外线，用在阳台上，可以保护地板不被太阳晒坏。
老张又在那儿炫耀他的涂料知识了：“这硅树脂涂料啊，就像给阳台穿了件防晒衣，太阳再大也不怕。
” 我看着他那得意的样子，心里暗自佩服。
最后，还有一种叫做有机硅改性涂料，这种涂料结合了有机硅和其他材料的优点，性能更全面。
老张这次没说话，只是默默地给我展示了一桶有机硅改性涂料，我看着那桶涂料，心想，这涂料肯定不便宜。
通过这次装修，我算是对有机硅涂料有了更深的了解。
你看，每种涂料都有它的特点和用途，就像我们每个人一样，都有自己的特长和适合的位置。
虽然装修很累，但是学到这些知识，我觉得还是挺值得的。
所以啊，下次你家里要是装修，或者你朋友家装修，记得跟他们聊聊有机硅涂料的分类，说不定他们也会像我一样，学到不少东西呢。
哎，不说了，我得去帮老张搬涂料了，这涂料虽然好，但是也挺沉的，哈哈。
XLT-1741有机硅耐高温涂料（单组份）
--四川星利 张鹏 编制
1. 组成：它是由苯基、甲基氯硅烷单体与特种原材料经反应合成的树脂，加入
特种耐热颜填料、溶剂等，经先进工艺制备而成的单组份耐高温防腐涂料。
2. 性能：主要成膜物质有机硅聚合物分子结构中既有无机硅结构，又有有机基
团，加之配有优质的耐热材料，使其涂层的耐高温性能优异，可耐400℃以
下的高温，涂层经180℃的高温预固化1—2h，其耐温性能更佳。
3. 用途：适用于石油、冶金、化工、造船、机械、钢铁等行业的高温炉、烟窗、
烟道排气管、消音口、烘箱、热风炉、锅炉、石油裂解设备等高温设备的腐
蚀防护。
4. 技术指标：
项目 指标
漆膜颜色及外观 银白、灰色系列或其它色，漆膜平整光滑
干燥时间（25±1℃） 表干≤2h，实际干燥时间（140℃）≤2h
柔韧性 mm ≤ 2
附着力（划格法）级 ≤ 2
细度 μm 50
粘度（涂—4杯，25±1℃），S ＞ 50
抗冲击性 cm 50
耐高温性，℃ ＜ 400
5. 施工参数：
5.1 配制方法：将涂料在使用之前彻底搅拌至桶底无沉积物， 并用配套专用
稀释剂稀释至施工粘度，一般用量为5—10%。
5.2 表面处理要求：被涂物表面必须进行清理，做到表面无锈、无油、无灰
尘、无水，除锈达到sa2.5级或st3级标准。
5.3 理论耗量：如果不考虑实际施工时的涂装环境、方法、表面状况及结构
形状等因素的影响，一般消耗量为0.18kg/㎡。
5.4 漆膜厚度：一般一次涂刷的干膜厚度在40—50μm之间。
6. 包装与贮存
6.1 包装：铁桶密封包装，每桶涂料净重20kg，每桶稀释剂净重15kg。
6.2 贮存与运输：属易燃物品，贮存于阴凉、通风干燥处、切忌雨淋、碰撞，
远离热源，隔绝火源。
6.3 有效期为一年，超过有效期，经重新检验合格后，仍可使用。
