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自交联型有机硅耐热漆的研制,以活性有机硅预聚物、偶联剂和有机树脂为成膜物,中国建材网,cnprofit.com
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自交联型有机硅耐热漆的研制,以活性有机硅预聚物、偶联剂和有机树脂为成膜物
2020年01月15日    阅读量:1632    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

0 引言

有机硅耐热漆广泛用于高温场所,诸如烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置、高温反应设备以及军工设备等表面的涂饰,以防止钢铁等金属材料在高温下受热氧化腐蚀,确保其长期使用[1-2]。


目前我国使用的耐高温漆,就其成膜物而言,以有机硅系列和无机系列耐高温漆最为常用。有机硅耐热漆的成膜物中含Si-O-Si 键、Si-C 键和Si-O-C 键的聚合物,制成的漆膜能长期经受200℃以上温度,并对被涂物起到保护和装饰作用,且颜色和光泽变化小,漆膜完整,没有脆裂现象[3]中国建材网cnprofit.com


现在这类漆大多采用有机硅改性树脂为成膜物配制而成。一般来说,有机硅含量越高,改性树脂的耐热性越好[4]。


本文通过配方设计,采用一种带活性基团的有机硅预聚体和偶联剂、有机树脂为成膜物,研制成自交联型有机硅耐热漆,能够耐温250~500℃,满足工业市场的需求。


1 实验部分

1.1 实验仪器设备

实验室篮磨机(FTM-L 型)、小型高速分散机(AE4-M 型)、喷枪(R2 型)。

1.2 实验方法

1.2.1 成膜物的选择

成膜物是决定漆膜物理、化学性能的关键成分[5]。有机硅耐热漆是以有机硅树脂(纯有机硅树脂或改性有机硅树脂)为成膜物的涂料。本实验将一定比例的苯基氯硅烷、甲基氯硅烷等有机硅单体,经醇解、水解等步骤后,制成带活性基团的有机硅低聚物,然后在成膜过程中,低聚物与有机树脂的活性羟基在催化剂存在下进行缩聚反应,生成Si-O-Si 键含D 单位和少量T 单位的改性有机硅成膜物[6],再配用有机硅偶联剂和其他助剂,制成有机硅耐热漆。本实验选用我国某树脂厂的3 个型号有机硅改性树脂进行比较,见表1。

有机硅改性树脂的选择、对比试验

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由表1 可见:各种有机硅改性树脂的综合性能不及带活性基团的有机硅中间体,带活性基团的有机硅中间体和偶联剂配用时效果最好,有机硅用量少,成本相对低廉。

1.2.2 颜料的选择

能用于有机硅耐热漆的颜料主要有金属颜料和无机颜料,其成分不同,耐热性差异很大。金属颜料耐温在300~500℃;无机颜料耐温范围比较宽,低温时可选用相对低廉的颜料;耐500℃以上时选用陶瓷颜料。本实验选用炭黑、石墨和陶瓷黑作颜料。

1.2.3 填料的选择

有机硅耐热漆中耐热填料的选择对漆膜的耐热性起到很重要的作用。本实验选用几种填料作对比实验,见表2。

填料的选择

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由表2 可见:各种填料的耐温性各不相同,复合填料的使用效果更好,可以达到填料熔合梯级上升的目的,最后我们选用了云母粉、硅酸盐玻璃粉、V26、硅酸铝等作为本试验的填料[7]。


1.2.4 涂料配方及其性能测试

综合考虑涂料的耐高温性、施工性能及贮存稳定性等因素,最后确定了涂料的配方,见表3。

表3 黑色交联型有机硅耐热漆配方

黑色交联型有机硅耐热漆配方

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按表3 配方制成涂料,将其喷涂于钢板上,涂膜厚度约30 μm,常温表干,然后将工件置于180℃的烘箱中干燥10 mim,待工件室温冷却30 min 后,检测涂膜的性能,并将工件放入马弗炉内进行高温试验,测定涂料的耐高温性,结果见表4。漆膜重金属含量(按欧洲玩具安全标准EN71 Part3—1994 检测)见表5。

表4 漆膜性能检验结果

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漆膜性能检验结果

漆膜重金属含量

由表4 和表5 可见:该涂料的性能优良,漆膜的硬度高,柔韧性好,耐冲击性、耐盐雾性、耐热性高,且重金属含量很低。该漆适用于烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置、高温反应设备,尤其是其重金属含量低,适用于烧烤炉等接触食物的设备。


2 结果与讨论

2.1 有机树脂对漆膜性能的影响

有机树脂在漆膜中起到主要成膜物的作用,给漆膜提供硬度、柔韧性、附着力、耐冲击性、耐化学性和干性,对漆膜的耐热性能起到至关重要的作用。可用不同的有机树脂配成不同类型的耐热漆。

2.2 带活性基团的有机硅预聚体、偶联剂对漆膜性能的影响

带活性基团的有机硅预聚体、偶联剂直接影响漆膜的耐热性。在漆膜的干燥过程中,它们与有机树脂交联,形成耐热涂层。预聚体多,漆膜的耐热性好;预聚体少则耐热性差。偶联剂影响漆膜的附着力,其用量大,附着力好,但成本高。

2.3 填料对漆膜性能的影响

有机硅耐热漆随着温度的不断升高,有机高聚物不断裂解,Si-O-Si 键也随之断裂,形成了无机硅酸盐耐热涂层,但当温度继续升高时,要使涂层能承受更高的温度,就必须选择耐热填料[3]。有机硅耐热漆所用填料的主要成分是SiO2(即石英),其不同温度有不同晶型,耐温至1 713℃以上才熔融,当有其它成分存在时其熔点明显降低[7]。如果涂层中添加的耐热填料的熔点呈梯级上升,随温度提高,涂层不断熔合,最后形成良好的耐温涂层[5]。


3 结语

采用带活性基团的有机硅预聚体、偶联剂和有机树脂为成膜物,制成的交联型有机硅耐热漆的各项性能指标优异;配方中有机硅预聚体和有机树脂是独立添加,所以可以根据使用目的、施工条件的不同而配制出不同要求的耐热漆,满足不同层次用户的需求。


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