ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ
有机硅耐高温涂料的研制
刘宏宇，张松
（海军后勤技术装备研究所，北京１０００７２）
摘要：以硅树脂为成膜物，制备出一种具有很好耐热性和耐蚀性。可以在５００℃下保护金属的耐高温防腐蚀涂料。并对滑石粉、铝粉和云母粉在有机硅耐高温涂料中的作用机理以及对涂料性能的影响进行了讨论。结果表明，当铝粉的加入量为１５％一３０％、云母粉的加入量为１５％～２５％、滑石粉的加入量为ｌＯ％一２０％时，制得的涂料可常温固化，涂层具有最佳的机械性能及耐高温性能。当漆膜厚度达到５０Ｉ．Ｌｍ，涂层可耐５００℃高温，并具有良好的防腐蚀性能。浸润过的防沉剂能提高涂料的贮存稳定性，加入量０．２％。
关键词：有机硅，耐高温涂料，作用机理，涂层厚度，防沉荆
中图分类号：ＴＱ３２４．２＋ｌ文献标识码：Ａ文章编号：１００９—４３６９（２００８）０６—０３６９一０４
某些设备如汽车的排气管、石化工厂中的高温反应釜、火电厂锅炉等经常处于高温和腐蚀介质中，两者协同作用加速了设备的腐蚀穿孔，增加了设备维修费用，并给安全生产带来很大隐患¨。Ｊ。对于金属的高温氧化腐蚀问题，采用耐高温抗氧化涂层保护是一种行之有效的方法，它以制作方便、成本低廉，在现代工业、军事、航天领域等得到广泛应用旧ｏ。
耐高温涂料一般是指漆膜在２００℃以上不变色、不脱落、仍能保持适当物理机械性能的涂料［卜引。常见的有机硅耐高温涂料虽然具有优异的耐高温性能；但存在常温干燥性差（一般要求烘干）、机械强度、附着力和耐腐蚀性能差等问题，且由于耐高温涂料的技术评估及标准不一，耐高温涂层失效原因分析的偏差，导致耐高温涂料保护效果参差不齐的问题相当突出一］。一些高温设施涂刷耐高温涂料后，并不会立即投入运行，另一些设备如汽车、摩托车排烟管等部件所涂的耐高温涂料，常处于常温、高温和水洗冲刷交替状态，这都对耐高温涂料的防腐性能要求十分苛刻【ｌ¨１１Ｊ。因此，在设计有机硅耐高温涂料的配方时，需综合考虑漆膜的机械性能、耐热性能及防腐防锈性能要求。
本实验以硅树脂为耐高温涂料的成膜物，研制了一种可常温固化的耐高温防腐蚀涂料。该涂料具有良好的耐高温性，防腐蚀性及机械性能，可在５００ｏＣ高温下长期使用。
ｌ实验
１．１主要原料及设备
硅树脂：固体质量分数５０％，自贡市凤翔贸易有限公司；云母粉：３２５目，市售；滑石粉：３２５目，市售；金属铝粉：３２５目，市售。
马弗炉：ＳＸ：一８—１６，天津市中环试验电炉有限公司。
１．２生产工艺
在硅树脂中加入云母粉、滑石粉、金属铝粉等填料，调成糊状；然后用砂磨机研磨２０—３０ｒａｉｎ，加入溶剂分散，再加入助剂等，过滤，即得成品涂料。
１．３涂层的制备
涂层的制备包括基体的除油、除锈和底部预处理以及涂层的刷涂。
底部预处理：将有机溶剂涂覆于除油、除锈的马口铁板上，待其干燥。
涂层涂刷：将涂料搅拌充分后涂刷于马口铁片上，实干后再涂刷第二道。通常涂刷两道即可，涂膜厚度控制在５０ｐ，ｍ左右。
高温处理：将刷涂耐高温涂料的马口铁板置
收稿Ｒ期：２００８—０８一ｌｌ。
作者简介：刘宏宇（１９８２一），男，主要从事防腐蚀涂料及特种涂料研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｈｏｎｇｙｕｌ９８２＠１６３．ｃｏｒｎ。
・３７０・荫讯．１种斟第２２卷
于马弗炉中，升温至一定温度，保留一定时间后取出，冷却至室温后，进行性能测试和分析。１．４性能测试
耐热性能：在马口铁板上涂装耐高温涂料后，室温干燥７天，放人马弗炉中，调到５００℃，试片经过１０００ｈ后取出，冷至室温，用放大镜观察涂层表面状况，如无龟裂、脱落现象，即说明涂层耐热性能良好【２１；冷热交变性能：涂装后的试片经过持续（５００ｏＣ）高温后，取出，冷至室温（２５℃）；重新放人马弗炉中，经过ｌｈ高温后，取出，冷至室温（２５℃）。反复多个周期，如涂层完整（无龟裂、脱落现象），即说明涂层耐冷热交变性能良好【２１；附着力：按ＧＢ／Ｔ１７２０—１９７９测试；柔韧性：按ＧＢ／Ｔ１７３１—１９９３；冲击强度：按ＧＢ／Ｔ１７３２—１９９３测试；干燥时间：按ＧＢ／Ｔ１７２８—１９７９测试。
２结果与讨论
２．１涂料的性能指标
耐高温防腐蚀涂料的性能指标见表ｌ。
表１耐高温防腐蚀涂料的性能指标
检验项目性能指标
外观银白色，漆膜平整光滑
黏度（涂一４杯）／８３０—５０
表干时间／ｈ≤ｌ
实干时间／ｈ≤４
１８０℃烘干时间／ｈ１
附着力／级１
柔韧性／ｍｍｌ
耐冲击ｌ陛／ｅｍ５０
耐热性（５００℃×１０００ｈ）漆膜无起泡，无龟裂，无脱落耐冷鍪奎变焦ｉ！！鬈漆膜无起泡，无龟裂，无脱落＋—＋室温，２０个循环）
”“～一”’…。一’～“１耐水性／ｄ３０
耐盐水性／ｄ１５
２．２颜填料的选择
本实验选用白干型室温固化硅树脂为耐高温涂料的成膜物。
为了使涂料能在５００℃高温条件下长期使用，通常采用的方法是在硅树脂中加入耐高温颜填料。本实验采用磷酸锌为保护填料，云母粉、滑石粉为耐高温填料，金属铝粉为着色颜料，通过有机一无机相结合的方法来提高材料的耐热、防腐蚀、抗氧化等性能。
常温下铝粉为鳞片状金属颜料，热稳定性好。高温下漆膜中的有机硅树脂受热氧化，但残余的Ｓｉ０２可与部分Ａｌ及Ｆｅ熔合生成ｓｉ—Ｏ—Ａｌ（Ｆｅ）硅酸盐无机化合物涂层，对底材附着力强，可耐更高的温度。在本实验中，将其用量控制在１５％一３０％。低于１５％时，涂层的耐高温性能差；高于３０％时，涂层的机械性能较差。
滑石粉的化学成分主要是３ＭｇＯ・４ＳｉＯ：・Ｈ２０，以片状和纤维状两种形态混合存在，用在涂料中有利于防止漆膜开裂和减缓涂料贮存时的沉降，并可防止涂膜流挂，提高涂膜的耐水性、耐磨性；但量多时高温下易产生失光甚至粉化。在本实验中，将其用量控制在１０％一２０％。若低于１０％，涂层的机械性能难以提高；超过２０％，涂层高温下失光甚至粉化。
云母粉的化学成分主要是Ｋ：Ｏ・３Ａ１２０，・６ＳｉＯ：・２Ｈ：Ｏ，具有片状或叶片状结构，有利于提高其耐高温性能，防止介质向底材的渗透，在耐热涂料中能提高漆膜强度，抗粉化性和绝缘性均好，同时几乎没有遮盖力，不会影响涂层的外观颜色。在本实验中，将其用量控制在１５％一２５％。若低于１５％，涂层的防腐蚀性能较差；超过２５％则涂层的机械性能较差。
云母粉、滑石粉的加入对有机硅涂层能起到补强的作用。同时，两者均为硅酸盐填料，它们表面带有少量羟基，在研磨过程中及高温下能与聚有机硅氧烷的官能基产生一定的化学反应。２．３涂层厚度对涂料性能的影响
将涂刷有机硅耐高温涂料的试板在５００℃下加热ｌ０００ｈ后，测试不同厚度试板的机械性能，结果如表２所示。
表２涂层厚度对涂料性能的影响
干膜厚度／Ⅳｎ１５～２０加一５０８０一１００第６期刘宏宇等．有机硅耐高温涂料的研制・３７１・
由表可见，当涂膜厚度小于１００岬时，涂膜厚度对加热前的涂层性能影响较小；高温实验后，涂膜厚度对涂料的机械性能影响很大；涂膜越厚，其机械性能越差，我们控制其厚度为４０—５０¨肌。２．４防沉剂对涂料性能的影响
有机硅耐高温涂料中添加防沉剂是为了防止金属铝粉的沉降，以免影响涂料的色泽。添加防沉剂后涂料的性能见表３。
襄３防沉剂用量对涂层性能的影响
由表３可见，防沉剂的加入对涂料的耐高温性能及耐冷热交变性没有影响，对涂料的耐水性影响很小；但对涂料的耐盐水性及贮存稳定性影响很大。涂料的耐水性和耐盐水性随着防沉剂加入量的增加而降低，采用浸润过的防沉剂的涂料具有更好的防腐蚀性；未浸润的防沉剂并不能提高涂料的贮存稳定性，而浸润过的防沉剂使涂料的贮存稳定性得到很大提高，且贮存稳定性随防沉剂加入量的增加而增大。综合涂料的防腐蚀性和贮存稳定性，应加入浸润过的防沉剂，且防沉剂的加入量以０．２％为宜。
２．５工业应用情况
将有机硅耐高温涂料涂刷在锅炉烟道部分上（温度可达３００—４００℃），三个月后漆膜光亮、附着力、硬度都很好，没有出现漆膜起泡、龟裂、脱落现象，设备没有发生锈蚀。
３结论
研制的耐高温防腐蚀涂料可常温固化，在５００℃高温下可长期使用，且加热后漆膜的机械性能完好。
漆膜厚度对涂料的耐热性能影响较小，但对加热后涂层的机械性能及防腐性能影响很大。综合考虑，将漆膜厚度控制在４０—５０ｐ，ｍ为宜。
浸润过的防沉剂能极大提高涂料的贮存稳定性，但同时也会降低涂料的腐蚀防护性能。其加入量以０．２％为宜。
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ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＳｉｌｉｃｏｎｅＣｏａｔｉｎｇｗｉｔｈＨｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ＬＩＵＨｏｎｇ－ｙｕ，ＺＨＡＮＧＳｏｎｇ
（ＮａｖｙＬｏｇｉｓｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｌｉｃｏｎｅｃｏａｔｉｎｇｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｇｏｏｄａｎｔｉ・・ｅｏｒｒｏ・・ｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｉｌｉｃｏｎｅｒｅｓｉｎ．Ｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅｓｉｓｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｔ５００ｏＣｗｉｔｈｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｏｍｅｔａｌｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔａｌｃｕｍｐｏｗｄｅｒ，ａｌｕｍｉｎｕｍｐｏｗｄｅｒａｎｄｍｉｃａｐｏｗｄｅｒｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｐｏｗｄｅｒＷａＳ１５％ｔｏ３０％，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｍｉｃａｐｏｗｄｅｒｗａｓ１５％ｔｏ２５％，ａｎｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｔａｌｃｕｍｐｏｗｄｅｒｉｓ１０％ｔｏ２０％，ｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｃｏｕｌｄｂｅｃｕｒｅｄａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈｉ【ｇｈｔｅｍｐｅｒａ・ｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｉｓ５０ｔｘｍ，ｉｔＣａｎｒｅｓｉｓｔａｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ５００ｃｅｎｔｉｄｅ—ｇｒｅｅ，ｗｉｔｈａｇｏｏｄａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｓｏａｋｅｄａｎｔｉ－ｓｉｎｋａｇｅｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐａｉｎｔ，ａｄｄｉｎｇｖｏｌｕｍｅｔｏ０．２％ｗｉｌｌｂｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｌｉｃｏｎｅ；ｈｉ【ｓｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏａｔｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎ；ｃｏａｔｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ａｎｔｉ・ｓｅｄｉｍｅｎｔａｇｅｎｔ
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聚甲基硅次乙炔基硅烷的等温预处理过程北京化工大学的陈永军等人采用差示扫描量热仪和傅立叶红外光谱对聚甲基硅次乙炔基硅烷的等温预处理过程进行了研究。结果表明，聚甲基硅次乙炔基硅烷在等温处理过程中发生氢硅化反应，反应程度约为３３％；相对反应程度达到９５％时，所需时间分别为１７３（１６０℃）、９３（１７０℃）、４８（１８０℃）ｍｉｎ；预处理时间（ｔ）与处理温度（ｒ）之间满足ｔ（Ｔ）／ｔ（Ｔ＋１０Ｋ）＝２：１。
有机硅紫外吸收剂
陕西科技大学的安秋风等入利用四甲基环四硅氧烷（Ｄ？）与４一（卢一羟基一７一烯丙氧）丙氧基一２一羟基二苯甲酮（ＭＵＶ—Ｏ）、烯丙基缩水甘油醚、烯丙基聚氧乙烯醚的硅氢加成反应，合成一种分子中携带二苯甲酮衍生物、聚醚及环氧基团的有机硅抗紫外整理剂ＤＭＵＶ—Ｏ。并将其用于棉织物后整理，结果表明，ＤＭＵＶ—Ｏ对波长为２４３．６ｎｍ、２８９．２ｎｍ、３２５．Ｏｎｍ的紫外光有较强的吸收作用，并能改善织物的紫外吸收性能，能明显降低织物的弯曲刚度，增加织物的柔软性和吸湿性，对织物的白度和透气性影响不大。核壳型有机硅一丙烯酸酯涂料印花胶粘剂
江苏工业学院的彭勇刚等人以十二烷基苯磺酸（ＤＢＳＡ）为催化剂，阴、非离子型乳化剂为复合乳化剂，进行八甲基环四硅氧烷（Ｄ。）与乙烯基三乙氧基硅烷（Ａ一１５１）的开环聚合，制得乙烯基改性有机硅乳液。较佳的反应条件是：反应温度８０℃，反应时间４ｈ，ＤＢＳＡ用量为Ｄ。质量的５％，Ａ一１５１用量为Ｄ。质量的２％，复合乳化剂用量为单体质量的４％，复合乳化剂中阴／非离子型乳化剂的质量比为１：１～１：２。所制得的乙烯基改性有机硅乳液单体转化率高，乳液稳定性好。将其作为种子乳液用于丙烯酸酯乳液的改性，可制得柔软性好、色牢度佳的涂料印花胶粘剂。
高耐水性硅丙真石漆乳液
江苏日出化工集团的雷生山以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯、多功能交联单体、有机硅单体为主要原料，通过乳液聚合制得高光泽、高硬度、附着力强、快干、耐候、耐水性能极佳的环保型真石漆专用乳液。其在容器中的状态为无硬块、搅拌成均匀状，固体质量分数为７８％，耐水测试９６ｈ无异常，耐人工老化测试１０００ｈ涂膜不起泡、不剥落、无裂纹，耐粘污性３级。经环保部门监测，甲醛含量８ｍｓ／ｋｓ，低于标准２０ｍｇ／ｋｇ，达到环保要求。下载本文
