耐高温涂料配方研究进展

耐高温涂料配方研究进展

1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。常用的几类耐高温涂料的特性比较见表1。

表1常用的无机耐高温涂料特性

1.1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。

（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。

1.2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。该涂料的配方组成见表2。

表2典型的磷酸盐耐高温涂料配方

按该配方配制的涂料涂装于除去油污的钢基材上，经250℃/1小时烘烤成膜，其耐热性为450℃下700小时涂膜无明显变化；耐冷热交替性为450℃/室温自来水循环15次涂膜无异常；最高耐温为600℃下4小时涂膜完好。

1.3硅溶胶耐高温涂料

1.3.1改性硅溶胶耐高温涂料

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，见表3。

表3一种耐高温涂料用硅溶胶的改性方法

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。

1.3.2硅溶胶、玻璃料、氧化物等组成的耐高温涂料

以硅溶胶（二氧化硅含量40％）：80份；玻璃料：130份；氧化铝：30份；氧化锌：5份；膨润土：1份和30份水混合成涂料，涂装于喷砂的钢板上，室温干燥一周，获得硬度为HB，耐水、耐热可达400～600℃的涂层。

1.3.3加有硅烷偶联剂的硅溶胶耐高温涂料

按硅溶胶：35份；含氨基或环氧基的硅烷偶联剂：5份；石英粉：45份；云母粉：10份；氧化铬：5份，制得的耐高温涂料，涂装于钢板上其耐热性为600℃下10小时涂膜完好。

1.4硅酸盐耐高温涂料

以水溶性硅酸盐为基料得到的耐高温涂料，品种较多，用途也较广泛。在一些情况下，这类涂料除具有耐热性之外，还具有优异的防腐蚀性能。例如，用高模数水玻璃和锌粉制备的涂料，具有很好的防腐蚀性能。同时，这类涂料还具有优异的耐热性，可长期在400℃以上的温度使用，瞬间耐温达800℃。当配合以适当的无机颜、填料时，耐热温度可达到1000℃。

（1）高模数硅酸钾耐高温涂料，配方见表4。将各种原材料混合均匀，磨细后即得到耐高温涂料。

表4一种高模数硅酸钾耐高温涂料配方

高岭土9硅酸钙16

（2）加有钝化剂的硅酸盐耐高温涂料，配方见表5。表5一种加有钝化剂的硅酸盐耐高温涂料配方

钝化剂0.05～0.2水

0.05～2.0

其中，钝化剂可在Cr O 3·KMnO 4和K 2Cr 2O 7中任选一种；粘结剂（基料）为钠水玻璃、钾水玻璃或钠－钾水玻璃中的一种。该涂料的涂敷性能好，所得涂层的硬度和抗冲击强度高，并具有良好的高温抗裂性和稳定性。

2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。

2.1纯有机硅耐高温

涂料有机硅树脂以硅氧键（Si-O）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，高达443kJ·mol -1。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，可防止主键的断裂降解。另外，有机硅高聚物表面生成了富含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。纯有机硅清漆可耐200～250℃；以有机硅为基料加入铝粉、耐热填料、玻璃料配制的涂料可耐300～700℃。纯有机硅树脂耐热涂料在结构上可分为两类。第一类是分子主链完全由Si-O 键构成，采用烷基硅烷氧烷单体混和水解，产物中加入氨基树脂，以实现常温固化，通过选用烧蚀转化型颜填料，实现高温下二次成膜，得到了耐700℃高温的耐热涂料。采用市售甲基苯基硅树脂，以硅酮树脂作为固化剂，在几乎相同的颜填料体系下，也得到了耐700℃高温的涂料。第二类是在S i -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。将Ph 2Si(OH)2、Me 2Si(OH)2、PhSi(OH)3按一定比例混合反应，然后以丙酮为溶剂，与H 3BO 3、Ph 2SiCl 2反应，再与乙烯基甘油反应。用最后产物配成的溶液作涂料，在380℃下可耐200h，在900℃可烧成陶瓷绝缘涂料。

2.2改性有机硅耐高温涂料