有机硅耐高温防腐底漆的配方设计及应用

有机硅耐高温防腐底漆的配方设计及应用

周荣华深圳市天健涂料科技开发有限公司

摘要研制了一种用于高温场所设备表面的有机硅耐高温防腐底漆，涂膜的耐高温性能、防腐性能优异。试验证明该涂料最高可耐600℃，耐盐雾性能达72h。讨论了不同因素对涂膜性能的影响及底漆在喷涂施工过程中应注意的事项，产品在实际应用中具有明显的经济和社会效益。

关键词有机硅涂料耐高温防腐底漆

0引言

用于耐高温的耐热树脂有聚苯、聚四氟乙烯、聚芳砜（醚）、聚酰亚胺、有机硅等，而有机硅树脂是这类耐热涂料中应用最为广泛的一类。因为有机硅树脂在长期受热后，有机物质发生氧化和挥发，但其中硅氧骨架会留下来并将颜料粘附于底材上。

涂料的耐热性能和防腐性能不仅与树脂（基料）有关，同时与颜料、填充料等也有密切的关系，纯有机硅树脂可在200~250℃长期使用，在300℃短期使用，加入耐热性颜填料后耐温可高达700~800℃。

本文介绍的耐高温涂料是以改性有机硅树脂为基料，加入耐高温防锈颜填料、助剂及溶剂组成。该涂料具有良好的附着力、耐冲击性能、耐化学性和机械强度，及优异的耐高温性能。该涂料施工方便，广泛应用于各种耐高温设备。

1实验部分

1.1主要原材料及仪器

（1）有机硅树脂A、有机硅树脂B、环氧树脂、氨基树脂、有机缓蚀剂、色素碳黑、钛白粉、石墨黑、高温铁黑、滑石粉、三聚磷酸铝、膨润土、异丁醇、醋酸丁酯，均为国产工业品。

（2）涂膜性能测试仪器

涂4#杯，国产；刮板细度计，天津材料试验机厂；电热鼓风干燥箱，上海崇明实验仪器厂；电子测厚仪，进口；马弗炉，上海崇明实验仪器厂；SK-2立式砂磨机，国产；ST-BZ-7型盐雾试验机，台湾。

1.2耐高温底漆的配制（见表1）

表1 耐高温防腐底漆的参考配方

制备工艺：

A组分的制备：将有机膨润土用醋酸丁酯稀释至体积膨胀完全。

B组分的制备：将环氧树脂与氨基树脂完全混合。

C组分的制备：将有机硅树脂、颜填料、助剂、溶剂按规定量加入研磨机中，研磨至细度小于30μm。

将A、B加入C中，继续研磨分散5～10min即可，过滤密封包装。

1.3耐高温底漆的施工

取有机硅耐高温防腐蚀底漆，用稀释剂调节粘度至15～20秒，即可采用常规空气喷涂方法施工。被涂工件表面必须打磨干净，施工现场通风要好，涂膜经流水线固化成膜条件为180℃/30min，喷涂膜厚控制在30～40μm。

1.4耐高温防腐底漆性能测试及检验（见表2）

耐酸性：将涂料喷涂在马口铁板上，180℃/30min固化后，放入5％H2SO4（25℃）溶液中72h，涂膜表面完好。

耐碱性：将涂料喷涂在马口铁板上，180℃/30min固化后，放入5％NaOH（25℃）溶液中72h，涂膜表面完好。

耐盐雾：将涂料喷涂在马口铁板上，180℃/30min固化后，再将喷雾室温度调至35±2℃，把试板排放在喷雾室内，试板表面朝上，与垂线夹角为20°，且试板不在喷嘴出来的直线轨迹上。关闭喷雾室顶盖，开启溶液（NaCL 50±10g/L）储罐阀，使溶液流到储槽，进行试验，连续喷雾，周期进行目测检查，以24小时为周期，三个星期后检查试板，漆膜无起泡、无生锈、无脱落等现象即为合格。

耐热性：将涂料喷涂在马口铁板上，180℃/30min固化后，放入马弗炉中20h，涂膜表面完好。

耐急水冷热性：将涂料喷涂在马口铁板上，180℃/30min固化后，放入马弗炉中升温至600℃，保持1小时，取出样板，立即投入到常温水中，检查试板表面不应有起层、剥落、裂纹、起皱、粉化等现象，允许轻微变色，循环10次，达到要求即为合格。

2结果与讨论

2.1树脂的选择

有机硅树脂具有高的热物理稳定性，但机械性能差，尤其在高温下更是如此，实验中，通过加入环氧树脂和氨基树脂合成了热性能和机械性能优异的成膜基料，配以耐高温颜填料和有机缓蚀剂、三聚磷酸铝满足有机硅耐高温和防腐蚀的要求，同时改性有机硅树脂还具有良好的附着力、耐冲击性能、耐化学性和机械强度。

2.2颜填料品种的选择

由于填料在涂料中所起的作用不同，所以填料组成不仅影响涂膜的性能，还影响涂料的施工性能和工艺稳定性，石墨黑、高温铁黑、滑石粉、三聚磷酸铝作为主要的填料，其作用是提高涂料的耐热性、机械强度及耐盐雾性能，本试验研究了它们对涂料性能的影响。

滑石粉，化学式为3MgO·4SiO2·H2O是二氧化硅和氧化镁的复合式硅酸盐。稳定性很好，耐高温可达900℃，不溶于水、有机溶剂、冷酸和冷碱，密度合适，易于分散，最适合做耐高温防腐底漆。

三聚磷酸铝，它能释放出络合能力很强的三聚磷酸根离子（P3O10）5-,与Fe3+具有很强的络合能力，在钢铁表面形成MxFey(PO4)z为新生物的钝化保护膜。其次是其主体分子ALH2P3O10·2H2O中的氢原子使其呈弱酸性，类似二元酸与金属反应生成化学性质稳定的难溶于水的弱酸弱碱盐，从而在金属表面形成第二道屏障，有效地保护金属不被侵蚀。其防锈性能优异，耐久性也很好。

耐高温铁黑具有高亮度、粒度分布均匀、分散性好、比重小特点。其耐碱优异、微溶于稀酸、耐热达600℃左右、本身不自燃、不溶于水、无毒，具有很高的着色力和遮盖力，对光和大气的作用稳定。其和惰性的石墨黑适合做耐高温防腐底漆广泛应用于石油化工，冶金工件、烟囱管道、锅炉储罐、电力设备和钢铁构件的耐温保护。

二氧化钛和色素碳黑具有良好的着色性，可增加装饰效果，其负面作用是易使涂膜发生龟裂，故在配方中加入量相对较少。

2.3助剂的选择

有机硅耐高温涂料的主要助剂为防沉剂和缓蚀剂。

防沉剂选用膨润土，配方中添加少量膨润土可以使涂料在储存过程中增稠，防止已分散的颜料沉降，并且会使涂料产生触变性粘度，在施工条件下，使涂料粘度变小易于流平，而涂膜达到流平后，又能恢复到原始粘度，防止流挂，一般添加量为涂料总量的0.4％～1.0％，添加方法可先制成10％含量的预凝胶，于搅拌后加入研磨料中一起研磨。

缓蚀剂选用有机氮碱及其盐类防锈剂，它们对锈的稳定具有非常重要的作用，常用于防腐蚀底漆，与活泼的铁锈形成难溶的杂多酸铬合物从而达到稳定锈蚀、保护钢铁的作用，其用量添加1～3％可明显提高涂层的耐腐蚀能力。

2.4底漆喷涂施工时的注意事项

喷涂法是涂料施工最主要的方法之一，用喷涂法涂饰物体表面可获得均匀的涂膜，耐高温底漆用喷涂法进行施工时需要掌握以下一些操作技巧。

（1）用配套的稀释剂将涂料调至合适喷涂的粘度，以涂4#粘度杯测量，合适的粘度一般是18～22秒。如一时没有粘度计，可用目测法：用棒（铁棒或木棒）将涂料搅匀后挑起至20厘米高处停下观察，如漆液在短时间（数秒钟）内不断线，则为太稠；如一离桶上沿