鄧天彩 區(qū)卓琨

(佛山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)中心; 國(guó)家陶瓷及水暖衛(wèi)浴產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心廣東佛山528225)

摘 要:以有機(jī)硅樹(shù)脂為基料,配合適量環(huán)氧樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂,系統(tǒng)研究多種耐高溫顏、填料與樹(shù)脂的復(fù)配作用及其最佳用量。選取環(huán)氧樹(shù)脂用量、顏基比以及玻璃粉用量三個(gè)因素設(shè)計(jì)三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化配方,通過(guò)考察漆膜耐高溫性能和550℃×5h高溫后的防腐性能,確定環(huán)氧樹(shù)脂用量為2wt%,玻璃粉用量為8wt%,顏基比為2.4時(shí)漆膜綜合性能最佳。

關(guān)鍵詞:有機(jī)硅耐高溫防腐涂料

中圖分類號(hào):TU57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0006-02

隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料以及耐熱防腐涂料的要求越來(lái)越高,如在噴氣式飛機(jī)和火箭頭部的涂層等均要求很高的耐高溫性能[1]。在高溫涂料的研究中,出現(xiàn)了許多耐熱性的聚合物,其中有機(jī)硅聚合物在耐高溫涂料中的應(yīng)用最為廣泛,在加入耐熱性的顏料、填料后,其耐熱性可提高到400～800℃之間[2]。據(jù)估計(jì)每年約有1360～1820t的有機(jī)硅樹(shù)脂中間體用于高溫防護(hù)涂層[4]。據(jù)報(bào)道,Itsu Hajime等人以梯形聚硅氧烷、硅醇鹽為原料,再加入纖維增強(qiáng)的陶瓷復(fù)合材料燒結(jié)制成的涂料,耐溫超過(guò)1000℃[3]。

國(guó)外有機(jī)硅樹(shù)脂的研究方向已從有機(jī)基聚硅氧烷轉(zhuǎn)向梯形有機(jī)硅聚合物。日本國(guó)立材料化工研究所用硅倍半環(huán)氧乙烷混合物與1,3-雙苯基乙烯基苯共聚,制得能耐1000℃高溫的新型有機(jī)硅涂料[5]。在國(guó)外,日本免田化學(xué)工業(yè)公司采用純有機(jī)硅樹(shù)脂中加入無(wú)機(jī)填料和玻璃料,配制成能耐500～600℃的高溫涂料[6]。美國(guó)道康寧公司的DC-994系列有機(jī)硅產(chǎn)品耐熱壽命可達(dá)1000h(250℃)以上。Tempil Division制造了牌號(hào)為Pyro2mark Series 2500的航天飛機(jī)用有機(jī)硅樹(shù)脂涂料,耐熱溫度達(dá)1400℃[7]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料及儀器設(shè)備

有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂、聚酯改性有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、云母鐵紅、云母粉、滑石粉、碳黑、氣相二氧化硅、低熔點(diǎn)玻璃粉、磷酸鋅:工業(yè)級(jí),市售。

1.2 涂料的制備

過(guò)程如下:配料——按研磨配方準(zhǔn)確稱取各種物料,基料樹(shù)脂,分散助劑,先加分散助劑到樹(shù)脂中,低速攪拌分散。然后加入顏料和填料;研磨分散——在高速攪拌機(jī)中加入研磨珠子進(jìn)行高速分散,這里意味著顏填料粒子在高速攪拌機(jī)的高剪切速率作用下,被分散成原級(jí)粒子,并且在分散助劑體系的作用下得到分散穩(wěn)定狀態(tài);調(diào)稀——當(dāng)細(xì)度達(dá)到所需要的細(xì)度時(shí),加入全部基料,適量的成膜助劑和溶劑,在低速攪拌中調(diào)稀,以達(dá)到具有合適的粘度和良好穩(wěn)定性的涂料。

2 果與討論

2.1 樹(shù)脂、顏料及填料的選擇及其影

本實(shí)驗(yàn)采用苯基有機(jī)硅樹(shù)脂做主要成膜樹(shù)脂。添加環(huán)氧樹(shù)脂提高附著力和防腐性能。實(shí)驗(yàn)表明,云母氧化鐵紅的含量越高,涂層的耐酸性就越差,而其含量太低,又達(dá)不到著色的目的,因此本實(shí)驗(yàn)以添加6％的量為佳。選擇磷酸鋅作主要的防銹顏料它能分散在油性樹(shù)脂型和水性種基料中,用它制備的涂料具有良好的施工性能,并能與金屬底材或與面漆涂膜具有較強(qiáng)的附著力,原料易得,價(jià)格適中等[8]。滑石粉線膨脹系數(shù)很大,但體積膨脹系數(shù)很小,因此滑石粉的添加可以改變涂料的線膨脹系數(shù),提高涂料的室溫交變性能和高溫下防裂的性能。在體系中滑石粉用量達(dá)到10wt %時(shí)具有非常優(yōu)異的抗裂性,即使550℃高溫后馬上放置于室溫環(huán)境中也能保證漆膜完好不破裂,并兼?zhèn)淞己玫姆栏阅堋?/p>

3.6 玻璃粉對(duì)耐高溫及高溫后防腐性能的影響

據(jù)文獻(xiàn)[9]報(bào)道,硼玻璃粉熔點(diǎn)在400～600℃之間,能與有機(jī)硅樹(shù)脂熱分解溫度(400～500℃)相匹配。用量在8wt%時(shí)取得最好的綜合性能(圖1)。

3.5 顏基比的影響(圖2)

隨著顏基比的增大,涂層的耐高溫性能提高,但涂層的附著力隨之變小,柔韌性變差。當(dāng)顏基比太小,防腐填料偏少使防腐欠佳;顏基比太大,樹(shù)脂偏少,不能形成完全連續(xù)涂膜,滲透性增大,不能提供長(zhǎng)期的防腐蝕作用,最終導(dǎo)致涂層的防腐蝕性下降[10]。當(dāng)顏基比為2.4時(shí)涂料的綜合性能最佳。

3.7 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化配方(表1,表2)

從極差分析可見(jiàn),影響耐高溫性能的主次順序是:B>C>A,即顏基比>玻璃粉用量>環(huán)氧樹(shù)脂用量;影響防腐性能的主次順序是:A>B>C,即環(huán)氧用量>顏基比>玻璃粉用量。其最優(yōu)的配方組合為A3B3C2即環(huán)氧樹(shù)脂用量為2wt%,顏基比為2.4,玻璃粉用量8wt%;要獲得好的防腐性能,其最優(yōu)的配方組合為A3B2C3,即環(huán)氧樹(shù)脂用量為4wt%,顏基比為1.8,玻璃粉用量12wt%。綜合考慮,采用A2B3C2的組合設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的配方。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)以有機(jī)硅樹(shù)脂作主要成膜物,添加環(huán)氧樹(shù)脂能提高防腐性能和附著力,用量過(guò)大會(huì)降低耐高溫性能。

(2)防腐底漆選用云母氧化鐵紅,啞光黑面漆選用鈦鐵黑,用量6wt%較合適。

(3)滑石粉能有效提高漆膜線膨脹比,用量10wt%具有優(yōu)異的抗裂性能。

(4)環(huán)氧樹(shù)脂用量2wt%、玻璃粉用量8wt%以及顏基比2.4時(shí)總體性能最佳。

參考文獻(xiàn)

[1] 林安,宋傳紅,潘肇基,等.常溫固化聚有機(jī)硅氧烷耐高溫涂料的研究[C].特種涂料(涂層)行業(yè)技術(shù)研討會(huì)論文摘要集.1999,10,西安:31～32.

[2] 張文娟,陳劍華.耐高溫有機(jī)硅涂料及膠粘劑.有機(jī)硅材料,2002,16(3):28～31.

[3] Silicone Coating Adds Years to Jet Equipment Service.Modern Paint and Coatings,1975(9):42～43.

[4] William V F,Edward GB.Organic Protective Coatings.New York:Reinhold Publishing Corporation,1977,362～364.

[5] 西原義夫.超耐熱涂料.涂裝與涂料,1991,(485):48.

[6] 高豐.國(guó)外有機(jī)硅樹(shù)脂及其耐熱涂料進(jìn)展.化工新型料,1986,14(10):1～4.

[7] Tokushu Muki Zairyo Kenkyusho.Heat2resistant electri2cally insulating coating materials for wire.日本,特開(kāi)昭55-164,256,1980.

[8] 張鑒清,曹楚南.電化學(xué)阻抗譜方法研究評(píng)價(jià)有機(jī)涂層.腐蝕與防護(hù),1998,19(3):99.

[9] 趙繼華.易熔玻璃在高溫涂料上的應(yīng)用.上海涂料,2003,41:3.

[10] 森本正良.耐熱涂料—最近的動(dòng)向.涂裝與涂料,1990(465):39～46.