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国内有机硅耐高温油漆的研发及进展

发布时间:2019/09/19 丨 文章来源:大桥涂料丨 文章编辑:大桥涂料小编 | 浏览次数:

  随着有机硅产业的迅猛发展,有机硅耐高温油漆因其良好的耐热稳定性、耐氧化性和特殊的结构而广泛用于涂料行业。一般来说耐高温油漆是指可长期耐爱300度以上,并能保持一定物理化学性能,使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能涂料。

有机硅耐高温漆研究及发展

  有机硅耐高温油漆一般由纯有机硅树脂或经过改性后的有机硅树脂为基料配以无机耐高温的填料、溶剂和助剂组成。随着科技的不断发展,国内有机硅耐高温油漆研究也日益活跃。以下对此进行了系统的总结。

  1.纯有机硅树脂涂料

  纯有机硅树脂一般以氯硅烷为原料水解缩聚而成,它以Si-O链节构成,侧链通过硅原子与其它各种有机基因相连接。加入不同的颜填料可以制得各种耐高温油漆其在结构上可分为两类:

  第一类的分子主链完全由Si-O链构成,科研人员以支链带有甲基、苯基的硅树脂为基料。加入改性后的石英、三氧化二铬、低熔点玻璃粉、滑石粉为填料制得耐550度高温的有机硅涂料;以苯甲基硅树脂和硅酮树脂为基料,制备出一种能耐700度高温的涂料,对低熔点玻璃粉、铝粉、滑石粉和硅烷偶联剂在其中的作用机理以及对涂料性能的影响进行了讨论,并确定了性能最佳的配方;相关人员还研制了一种常温自干型有机硅耐高温防腐涂料,该基料有机硅树脂和煤焦油残渣制得,并配以各种颜填料,同样达到了很好的耐温效果且大大降低了原料成本,简化了生产工艺。

  第二类是在Si-O分子链中引入其他元素构成的聚元素有机硅氧烷,相关科研人员采用两种烷烃基硅烷和一种金属酸酯在有机溶剂中分步水解,再进行缩聚,通过溶剂稀释并添加固化剂,研制了一种耐高温有机硅树脂。该树脂具有优异的耐热性

  高固化活性,可用作涂料基体树脂。

  随着聚倍半硅氧烷技术的发展,有机硅树脂已从线性转身梯形、笼形结构的聚合物。科研相关人员选用自行设计合成的梯形聚甲基倍半硅氧烷I和聚苯基倍半硅氧烷II为基料,添加适量钛白粉、滑石粉等填料和适当溶剂,研制出了耐高温抗粘涂料。该涂料能经受55度的高温,且在水、盐水、酸性和碱性溶液中浸泡7d后,涂层不脱落、不起泡,具有很好的耐蚀性能。

  2.有机硅改性树脂涂料

  纯有机硅树脂的Si-O键极性大。在亲电试剂或亲核试剂攻击下,很容易发生键的断裂,所以其高温防腐能力及耐有机溶剂性较差,机械强度和附着力也不理想。所以常采用其他树脂如环氧、聚酯等对其改变性,以达到更好的性能。

  化学法改性有机硅树脂是以有机树脂的活性基团与有机硅中间体低聚物中的羟基、烷氧基或不饱和烃基进行缩聚或聚合反应,从而制得改性有机硅树脂。

  3.无机-有机复合涂料

  无机组分和一种或多种有机组分进行复合可以生成无机-有机杂化材料。这种材料兼具有机、无机材料的特性,并赋予其更优异的性能。目前应用最多的是SiO2-有机硅复合涂料。相关科研人员通过两步水解聚合法使SiO2溶胶与有机硅单体进行接枝共聚,制得了兼具无机物和有机物优点的新型“SiO2-有机硅”共聚物,相比其他传统耐高温油漆,改性后的共聚物涂料涂膜保持完整。科研人员制得的耐900-1200度高温的有机硅涂料以有机硅树脂为基料,配以耐高温颜料、金属氧化物和硅酸盐类填料,通过漆膜在高温条件下由有机型向无机型转变以实现对基体的高温保护。

  4.颜料的影响

  耐高温有机硅涂料的研究不仅仅局限在树脂基料,选择合适的耐温颜填料对涂料的耐温性能也有很大影响。改性有机硅耐高温油漆所用的颜料大多为金属氧化物,如钛白粉、铬铁黑等,它们的存在可以对这些反应起催化作用,能够在主链中形成金属硅氧烷结构。填料大多为硅酸盐型的填料,如滑石粉,云母粉,高龄土等,它们的表面带有少量羟基,能与有机硅树脂的官能基反应。有机硅耐高温油漆一般在400-600度发生较强烈的分解,此时侧链有机基及主链被破坏,在有机基及主链断裂的地方会形成活性中心,这种活性中心进一步与颜填料相互作用,形成新的耐高温涂层,从而提高其耐热性。

  相关科研人员对耐高温油漆的配方进行了研究,并给出了各组分比例的调整公式:(着色颜料+填料+玻璃粉)/树脂固体份=2-4.(填料+玻璃粉)/着色颜料=1-4,(着色颜料+填料)/玻璃粉=1.2-2。科研人员研究了不同颜基比和不同颜填料配比对环氧改性有机硅树脂耐高温油漆综合性能的影响。他指出,混合随着颜基比的增大,涂料的耐高温性能有提高的趋势,当颜基比达到2.5:1时,涂料的耐高温性能可达700度;而且在同一颜基比情况下,混合使用颜填料时的耐高温性能优于使用单一颜填料时。

  5总结

  随着军工、航天科技的发展,对涂料耐热性能的要求也越来越高;而且随着人们环保意识的逐渐增强,改性有机硅树脂涂料也将朝着无污染、绿色环保型方向发展。目前对于有机硅耐高温油漆,国内研究集中在室温固化、耐热防腐等方面,但是在水溶性、光固化、紫外固化以及耐更高温度有机硅涂料等方面的研究,与国外相比,还存在较大差距。为此今后应加大无机-有机硅复合耐高温材料、环保型耐高温有机硅材料以及光固化、紫外固化和室温固化方面的有机硅材料制备新技术、新工艺的开发力度。

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