耐高温涂料研究进展

耐高温涂料研究进展

摘要

文章介绍了耐高温涂料的分类、应用和发展情况，并详细介绍了国内外无机和有机

耐高温涂料的研究及应用情况。

关键词：耐高温涂料有机无机有机硅

Research Development of High Temperature Resistant Coating Abstract: Classification, application and development of high temperature

resistant coating wereintroduced in this paper, research of organic coatings and inorganic coatings were briefly introduced as well.

Key words: high temperature resistant; coating; inorganic coating; organic

coating; organic siloxan

概述

耐高温涂料，亦称耐热涂料，一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适的物理机械性能的涂料，使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。（周其凤, 范星河, 谢晓峰. 耐高温聚合物及其复合材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.）。耐高温涂料主要由耐高温基料、颜填料组成，其耐高温性能与基料、颜填料，以及颜填料与基料的匹配有关。一般按基料的不同，将耐高温涂料分为有机耐高温涂料和无机耐高温涂料。（功能涂料及其进展郑志云魏铭黄畴朱焱郑京京易英上海涂料第50 卷第 7 期2012 年 7 月）同其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料以其大面积施工工艺性能良好、成本低、效果显著等优点受到人们的青睐，已被广泛用于高温场合的表面保护，例如：钢铁厂的烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置及高温反应设备等的装饰及防护。（耐高温涂料研究进展徐忠苹韩文礼张彦军张贻刚杨耀辉（中国石油集团工程技术研究院，天津300451））专论）

一无机耐高温涂料

无机耐高温涂料的硬度高，耐热可达400～1000℃甚至更高，但漆膜较脆，未完全固化前耐水性不好，对基材表面处理要求严格。常见的几种无机耐高温涂料主要有硅酸乙酯耐高温涂料、磷酸盐耐高温涂料、硅溶胶耐高温涂料、硅酸盐耐高温涂料等。

硅酸乙酯耐高温涂料

以硅酸乙酯为基料，选择适当的颜、填料后得到的耐高温涂料，有良好的耐热性能和优异的防腐蚀性能。它的种类有很多，（1）以聚硅酸乙酯为基料，加入氧化铬绿、石英粉、成膜助剂、表面活性剂（分散剂）等，可制成常温固化的耐热可达300℃的涂料。（2）以聚硅酸乙酯和硅中间体共水解制备得到的基料，按质量比为固体树脂 : 铝粉=10 : 6的比例制成的涂料，其耐热在600℃为10小时，并且耐20次；500℃1小时/室温1小时的冷热循环，涂膜仍处于完好状态。（3）以聚硅酸乙酯为基料加入低熔点玻璃料或珐琅玻璃以及耐

热颜、填料可以制成耐400～600℃甚至800℃的高温涂料。

磷酸盐耐高温涂料

磷酸盐耐高温涂料通常由磷酸盐水溶液、固化剂（或反应性颜料）和耐热颜料（或金属铝粉）等组分所组成。英国的“W”无机耐高温防腐蚀涂料就是这种类型的涂料。我国也研

制并生产类似的涂料。

硅溶胶耐高温涂料

硅溶胶作为涂料基料时，其涂膜附着力和柔韧性往往不能满足涂料性能要求，需要进行改性或与有机成膜物质拼混使用。后者用于常温用途的各种涂料效果较好。制备耐高温涂料时，需要对硅溶胶进行改性，将硅溶胶置于反应器中，先加入氧化钾和氧化锂搅拌均匀，再在搅拌状态下，缓慢地加入氧化锌、氧化镁和氧化铝等。然后，慢慢地升温至70～80℃，体系的pH值在10～12之间，持续反应7小时。反应混合液开始呈白色浑浊状态，最后慢慢变得透明，即为改性好的硅溶胶。这种经改性的硅溶胶可以常温干燥成膜，涂膜具有良好的耐热性，可在200℃以下长期使用。以其为基料，再加入耐热颜、填料和助剂等，即得到耐高温涂料。

有机耐高温涂料

有机耐高温涂料品种繁多，包括杂环聚合物涂料（聚酰亚胺类、聚酰胺、酰亚胺类、聚苯硫醚类和聚醚砜类）和元素有机聚合物涂料（有机硅类、有机氟类和有机钛类）。其中，杂环类耐高温涂料在国内外已应用多年，主要用于高温绝缘方面，价格昂贵，贮存性差，对颜料要求严格；有机氟涂料虽然高温防腐性能优越，但不易溶解于溶剂中，即使溶解，其固体含量低，成膜薄，施工不方便，而且有机氟涂料机械性能不太理想。有机钛涂料发展较晚，制备复杂，应用范围还不广泛。有机硅聚合物自20世纪40年代初实现工业化以后，有机硅耐高温涂料开始发展，目前已发展成为最常用的有机类高温防腐涂料。（边静, 李光俊. 功能性涂料的新进展. 涂料工业, 1991, 124(4): 8-12.）耐高温有机硅涂料是耐高温涂料的主要品种之一，通常由有机硅树脂、耐热颜填料、助剂、溶剂等配制而成。颜填料的选择大同小异，耐高温白色颜料可选用TiO2 ；彩色颜料一般选用无机颜料，如铁系、镉系、铬系颜料等，但也要考虑重金属颜料对环境的污染；金属颜料选用铝、锌、不锈钢粉及钛镁粉，对提高耐热性和防腐性有利；体质颜料选用滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅藻土、低熔点玻璃粉、陶瓷粉等，甚至用陶瓷釉料或磁性瓷料，使用温度可达800℃以上。（2刘国杰. 有机硅树脂涂料的最新进展［J］. 应用科技，2008，16（10）：11-16

3 高南，等．特种涂料［M］. 上海：上海科技出版社，1984）

有机硅树脂以硅氧键为其分子主链, Si ) O 键比普通有机高聚物中C ) C 键的键能大。在键中Si、O 原子的电负性的差异大, 因此键的极性大, 对所连烃基基团起到屏蔽作用, 提高了氧化稳定性,而且Si 原子上连接的烃基受热氧化后, 生成的是交联度更加稳定的Si ) O ) Si 键, 可防止主键的断) Si ) O ) Si ) 链稳定的保护层, 减轻了对高聚物内部的影响。所有这些, 都使得有机硅高聚物具有优异的耐热性及耐候性。

纯有机硅树脂的研究状况

这种树脂在结构上可分为2 类, 第1 类是分子主链完全由) Si ) O ) 键构成的。第2 类是在) Si ) O ) 分子键中引入B、Ti、Al、Sn、Pb 等其他元素构成的聚元素有机硅氧烷, 进一步提高了树脂的耐热性、耐热老化性。（耐热有机硅树脂研究进展王宏刚毛绍兰高金堂粘接2000 / 3）近年来, 有机硅树脂的研究方向已从有机基聚

硅氧烷转向梯形有机硅聚合物。日本国立材料化工研究所用硅倍半环氧乙烷混合物与1, 3- 双苯基乙烯基苯共聚, 制得能耐1 000 e 高温的新型有机硅聚合物。（耐1 000 e 高温的有机硅树脂1 涂料工业, 1999, 29 ( 10) : 46）西安交通大学高分子材料系以甲基三氯硅烷为原料, 通过与正丁胺反应, 生成甲基三氯硅烷的胺解产物, 作为梯形聚合物的模板, 再经水解和缩聚制备的梯形聚甲基倍半硅氧烷,700 e 时失重率仅为4%（邱军, 黄裕杰, 胡友慧1 耐高温梯形聚甲基倍半硅氧烷的合成研究1 功能高分子学报, 1999, 12( 2) : 173~ 176）采用有机硅树脂作粘合剂, 加入高温润滑剂、填料, 已研制出耐600 e 以上的高温润滑涂料[（Herman I S, GeorgeW B. High Temperature Resilient Dry A 2 748 030. 1956）