耐高温涂层的研制

300℃
涂层完整
涂层完整 涂层完整 涂层完整 出现龟裂
400℃
涂层完整
涂层完整 涂层完整 涂层完整 裂纹扩大
500℃
出现龟裂
涂层完整 出现龟裂 出现龟裂 粉化脱落
600℃
大量裂纹
边缘出现裂 纹 粉化脱落 粉化脱落 粉化脱落
5.不同量的硅烷偶联剂(KH570)对涂层耐温性 的影响
偶联剂用量/(%) 0.5 1 3 5 干燥时间（h) 16 10 7 4 表面状况 外观形态较好无裂纹
结果与讨论
1、树脂基体的选择
①不同种有机硅树脂在各温度下保温1h的表面状态
树脂类型 A W301
常温 无色透明
200℃ 无变化
300℃ 棕黄
400℃ 棕黄
500℃ 脱落褐色
B W380
C W303B D H-5
无色透明
无色透明 无色透明
无变化
无变化 无变化
无变化
无变化 褐色
无变化
无变化 碳化
黄色粉化
400℃ 涂层完整
500℃ 涂层完整
600℃ 边缘少量裂 纹 粉化脱落
A 0.5g
B 1.0g
无变化
出现龟裂
粉化脱落
C 1.5g
无变化
变灰涂层完整
出现龟裂
粉化脱落
粉化脱落
D 2.0g
无变化
变灰涂层完整
出现龟裂
粉化脱落
粉化脱落
4.不同纳米SiO2量对涂层耐温性的影响
SiO2/温度
A 0.1g
B 0.5g C 1.0g D 1.5g E 2.0g
耐高温涂层的研制
姓名：申小兰 指导老师：高延敏
目录
1
2 3
研究背景与意义
科研思路与实验内容 结果与讨论
4
5
总结
研究背景与意义
耐高温涂料：一般是指能长期承受200℃以上
温度，并能保持一定物理化学性能，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。
施工方便
耐温性能良好
成本低
效果显著
耐高温涂层
黄色粉化 碳化脱落
Hale Waihona Puke Baidu
②不同种有机硅树脂热重分析
100
W301 W380 W303B H-5
80
Weight(%)
60
40
20
0 0 100 200 300 400 500 600 700
Temperature(℃)
③不同种有机硅树脂红外图谱分析
90 85 80 75
W301 W380 303B h-5
2、实验内容
耐高温涂层
混合搅拌
有机树脂
混合溶剂
无机填料
其他助剂
1.有机硅树脂筛选
不同种有机硅树脂耐热性分析 不同种有机硅树脂热重分析
不同种有机硅树脂红外图谱分析
2.固化工艺确定
1）有机硅树脂与氨基树脂比例的确定 2）固化温度的确定
3.混合溶剂选择
混合溶剂
二甲苯 4 环己酮4
正丁醇2
4.填料比例的确定
无机耐温涂层
有机无机复合
有机耐高温涂层
漆膜较脆，对底 材附着力差
易操作、低成 本、大规模生 产、耐温性好
耐温性不高
实验设计思路与内容
1、实验原理
有机硅高聚物中Si原 子上连接的烃基受热 氧化后，生成的是高 度交联的更加稳定的 Si-O-Si键，这就是有 机硅耐热涂料具有较 好的耐热性的直接原 因。有机硅聚合物的 结构式如下：
谢谢观赏
• 有机硅耐高温涂料由有机硅树脂 和耐热颜料、填料配制而成。有 机硅在400℃～500℃受热大量分 解，有机硅侧链的有机基及部分 主链被破坏，硅氧键断裂的地方 形成活性中心，可进一步与硅酸 盐和氧化物相互作用形成比C-C键 或C-O键更稳定的Si-O键。
高温 阶段 低温 阶段
玻璃料起 成膜作用 有机硅树脂 起成膜作用
5
5
5
氨基树脂
0.5
1
1.5
丙酮可擦洗性
可擦洗
通过
通过
②树脂固化温度对涂层性能的影响
固化温度及时间
附着力(级)
柔韧性(mm)
冲击强度（50cm)
140℃保温2h
3
1
通过
160℃保温2h
2
1
通过
180℃保温2h
1
1
通过
3.不同MgO量对涂层耐温性的影响
Mgo /温度
200℃ 无变化
300℃ 变灰涂层完整 变灰涂层完整
Transmmittance(%)
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 4000 3500 3000 2500 2000 1500
-1
1000
500
0
Wavenumber(cm )
2.固化工艺的确定
①氨基树脂添加量对漆膜可擦洗性的影响（质量/g）
项目 配方1 配方2 配方3
有机硅树脂W380
外观形态较好无裂纹
涂层出现裂纹 涂层严重龟裂
6.涂层表面形貌分析
总结
通过对180℃固化2h后的四种有机硅树脂进行热重和红外 测试分析得知，选择树脂W380作为涂料中的树脂基料。 通过丙酮溶剂擦拭实验，确定以氨基树脂/有机硅树脂=1 ：5的加入量为宜。通过测试涂膜的附着力，冲击强度， 柔韧性以及丙酮的可擦洗性试验来确定了固化温度为 180℃最佳 通过调节偶联剂KH570用量，观察干燥时间以及表面状况 确定最佳的偶联剂用量为1wt%。 通过耐热性实验确定了填料的比例，最终确定较好的涂料 配方为：有机硅树脂35~40wt%，氨基树脂7~8wt%，硼 酸35~40wt%, ZnO 14~16wt%, MgO3.5~4wt%, 纳米SiO2 3.5~4wt%,偶联剂 1wt%。此配方的涂层在500℃下保温1h ，附着力仍达1级。
1 2 3
固定硼酸、 ZnO的量
调节MgO的 量
调节纳米 SiO2的量
5.助剂的选择
本实验原则上应尽可能少用涂料助剂，因为助剂 在高温条件下的分解将给涂膜带来性能的下降。 因此只选用了异辛醇作为消泡剂。加入量为涂料 总质量的0.5wt%
6.不同硅烷偶联剂用量的确定（KH570)
通过调节偶联剂（KH570)用量0.5wt%、1wt%、 3wt%、5wt% 观察干燥时间以及表面状况确定最 佳的偶联剂用量。