技术领域
本发明涉及一种耐高温防腐蚀涂料,特别是耐550℃高温的改性环氧有机硅防腐蚀涂料 及其制备方法。
背景技术
近几年来,随着高新技术的飞速发展,对耐高温结构材料以及耐高温涂料的要求越来越 高,而实践证明,高温结构材料要做到既有好的高温强度,又具备优良的抗氧化、抗腐蚀性 能却比较困难,而且
费用昂贵。相比之下,耐高温涂料却具备了以上两种优点,既可以提高 材料的耐高温性,又具备一定的抗腐蚀性。所以,从20世纪50年代以来,人们对耐高温涂 料的研究一直方兴未
艾,并取得了很大进展。
耐高温涂料一般是指
温度在200℃以上漆膜不变色、不脱落、仍能保持适当的物理机械 性能的涂料。耐高温涂料种类繁多,传统无机型耐高温涂料的耐热温度可达400—1000℃,甚 至更高。无机型耐高温涂料耐燃性好、硬度高,但漆膜较脆,在完全
固化之前耐
水性不好, 对底材处理的要求也严格。目前,一般采用在有机
树脂中添加
无机填料的方法配制综合性能 优良的有机涂料。常用的有机防腐涂料有环氧
煤沥青、环氧玻璃鳞片和多功能
防锈漆等,但 是通常耐温只有150℃,更高温度时会发生降解或者
碳化,导致涂层失效。在前人的研究中, 主要侧重于涂料的耐热性或
耐腐蚀性,而对既耐高温又耐腐蚀的涂料研究较少。
专利 200710098668.4公开了一种环氧有机硅防腐蚀涂料,盐雾累计时间最高可达到360h,耐腐蚀 性优良,但是没有在耐热性和耐腐蚀性方面同时得到提高。
发明内容
本发明目的是克服以往涂料的缺点,提供一种耐高温防腐蚀的改性环氧有机硅涂料及其 制备方法,该涂料在高温环境下既能保持适当的物理机械性能又能具有良好的防腐蚀性能。
磷酸酯及
多异氰酸酯改性环氧有机硅树脂具有超强的耐高温防腐蚀性能。树脂的主体是环氧 有机硅树脂,环氧有机硅树脂本身具有良好的耐高温防腐蚀性能,其结构中的Si-O-Si键的 热
力学
稳定性好,可提高涂层耐热性,再加上环氧基团提高树脂的柔韧性,与基材的
附着力 大大提高。引入磷酸酯基团,其与环氧有机硅树脂中的活性有机硅基团发生反应,也提高了 树脂的耐温性能,同时对于涂料的后期防腐蚀性能也有所提高,涂料在成膜过程中,磷酸酯 基团与基材金属形成致密的
磷酸盐保护膜,使金属表面发生
钝化,可以防止水分子和盐离子 与金属
接触,从而使涂料具有优良的防腐蚀功能。引入异氰酸酯基团,其与环氧有机硅树脂 中的环氧基团反应生成聚恶唑烷
酮基团,恶唑烷酮基团也具有很好的耐高温性能,从而提高 了涂料的耐高温性能。磷酸酯及多异氰酸酯改性环氧有机硅树脂和耐高温颜料配合使用,能 达到理想的效果。
为实现这一目的,本发明采用了如下技术方案:
配方:(以下单位为重量份)
a、磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂配方
环氧有机硅树脂 100
异氰酸酯 2~10
磷酸酯
单体 2~10
二
甲苯 20~50
b、涂料配方
磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂 30~70
耐高温颜料 40~70
填料 10~25
助剂 0~5
溶剂 10~25
涂料制备工艺:
a、磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂制备工艺
在装有
温度计,搅拌、回流和滴加装置的反应容器中加入环氧有机硅树脂,开启搅拌并 升温至70~90℃,然后在2~3小时内均匀滴加磷酸酯和二甲苯的
混合液、以及异氰酸酯, 滴加完毕后,保温3~4小时完成树脂的合成。
b、涂料的配制
将磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂、耐高温颜料、填料和溶剂等混合均匀并砂磨 到细度50微米以下,然后加入助剂,搅拌均匀得到涂料。将所制的涂料施工于
工件后,在 200℃下固化0.5小时即可达到最佳性能。
所述的磷酸酯单体其结构
R1、R2为烷基;
所述的异氰酸酯选自TDI、MDI和IPDI;
所述的耐高温颜料为搪瓷黑、
铝粉、锌粉和碳黑的混合物;所述的填料为
云母粉和滑石 粉的混合物;助剂包括硅烷
偶联剂和热稳定剂;溶剂为二甲苯与丁醇的混合物。
具体实施方式
下面结合具体
实施例对本发明做进一步描述,但不局限于此。
在装有温度计、搅拌、回流和滴加装置的反应容器中加入环氧有机硅树脂ES-06 100份, 开启搅拌并升温至70~90℃,在2~3小时内均匀滴加磷酸酯单体PAM-100 8份与二甲苯40 份的混合液,以及TDI 8份,滴加完毕后,保温3~4小时完成树脂的合成,制得磷酸酯及异 氰酸酯改性环氧有机硅树脂ESPN-100。
分别使用磷酸酯单体PAM-200和PAM-300制备磷酸酯及氟
聚合物改性环氧有机硅树脂 ESPN-200和ESPN-300,制备方法与ESPN-100相同。
表1(表中实施例单位为重量份)
组分 原料名称 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 对比例 树脂 ESPN-100 ESPN-200 ESPN-300 Es-06 40 / 0 / / 40 / / / / 40 / 20 20 / / 20 / 20 / / 20 20 / / / / 40 耐高温 颜料 搪瓷黑 铝粉 锌粉 碳黑 33 3 8 1 33 3 8 1 33 3 8 1 33 3 8 1 33 3 8 1 33 3 8 1 33 3 8 1 填料 云母粉 滑石粉 15 5 15 5 15 5 15 5 15 5 15 5 15 5 助剂 KH-550 热稳定剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3 0.7 0.5 0.5 0.5 0.5 溶剂 二甲苯 丁醇 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5
本发明实施例中使用的原料:磷酸酯单体(PAM-100、PAM-200、PAM-300),法国罗地亚 公司生产;环氧有机硅树脂ES-06,江苏省吴江市合力树脂有限公司生产;氟聚合物为全氟 烷基乙基甲基
丙烯酸酯,太普(上海)氟化工贸易公司生产;搪瓷黑为上海天光化工厂生产; 钡锌热稳定剂为常州嘉仁禾化学有限公司生产;硅烷偶联剂KH-550为南京曙光化工集团有限 公司生产。
工艺:按上述配方要求将磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂、耐高温颜料、填料和 溶剂等混合均匀并砂磨到细度50微米以下,然后加入助剂,调整至合适
粘度,得到涂料。
将所制的涂料
喷涂于
钢板,在200℃下固化1小时(干膜厚控制在40±5μm),然后在 550℃下进行5小时的耐高温实验。经耐高温实验后的样板按国家标准GB/T 1771-2007中的 相关规定并对样板进行划叉,做耐盐雾性能检测。检测结果见表2。
表2
检测项 目 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 对比例 耐550 ℃高温5 小时后漆 膜表面状 况 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 表面完 好,漆 膜无脱 落、无 变色 漆膜完 好无脱 落、少 许变色 耐盐雾 性,天 6天划 痕两边 锈蚀 2mm 7天划 痕两边 锈蚀 2mm 6天划 痕两边 锈蚀 2mm 7天划 痕两边 锈蚀 2mm 6天划 痕两边 锈蚀 2mm 10天划 痕两边 锈蚀 2mm 1天划 痕两边 锈蚀 2mm
从表2可以看出,所研制的磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅耐高温防腐蚀涂料的综合 性能(耐高温性能、耐盐雾性)优于普通的环氧有机硅涂料。