CN101486876A - 一种耐高温防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温防腐蚀涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温防腐蚀涂料及其制备方法，该涂料使用磷酸酯和异氰酸酯改性环氧有机硅树脂作为主料。环氧有机硅树脂本身具有良好的耐高温防腐蚀性能；引入磷酸酯基团，不但提高树脂的耐高温性能，同时对于涂料的后期防腐蚀性能也有所提高，涂料在成膜过程中，磷酸酯基团与基材金属形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面发生钝化，可以防止水分子和盐离子与金属接触，从而使涂料具有优良的防腐蚀功能；引入异氰酸酯基团，其与环氧基团反应生成耐高温的聚恶唑烷酮基团，从而提高了涂料的耐高温性能。改性环氧有机硅树脂与耐高温颜料配合使用，使涂料能在550℃的高温环境下，既能保持适当的物理机械性能又能具有良好的防腐蚀性能。

Description

一种耐高温防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温防腐蚀涂料，特别是耐550℃高温的改性环氧有机硅防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
近几年来，随着高新技术的飞速发展，对耐高温结构材料以及耐高温涂料的要求越来越高，而实践证明，高温结构材料要做到既有好的高温强度，又具备优良的抗氧化、抗腐蚀性能却比较困难，而且费用昂贵。相比之下，耐高温涂料却具备了以上两种优点，既可以提高材料的耐高温性，又具备一定的抗腐蚀性。所以，从20世纪50年代以来，人们对耐高温涂料的研究一直方兴未艾，并取得了很大进展。
耐高温涂料一般是指温度在200℃以上漆膜不变色、不脱落、仍能保持适当的物理机械性能的涂料。耐高温涂料种类繁多，传统无机型耐高温涂料的耐热温度可达400—1000℃，甚至更高。无机型耐高温涂料耐燃性好、硬度高，但漆膜较脆，在完全固化之前耐水性不好，对底材处理的要求也严格。目前，一般采用在有机树脂中添加无机填料的方法配制综合性能优良的有机涂料。常用的有机防腐涂料有环氧煤沥青、环氧玻璃鳞片和多功能防锈漆等，但是通常耐温只有150℃，更高温度时会发生降解或者碳化，导致涂层失效。在前人的研究中，主要侧重于涂料的耐热性或耐腐蚀性，而对既耐高温又耐腐蚀的涂料研究较少。专利200710098668.4公开了一种环氧有机硅防腐蚀涂料，盐雾累计时间最高可达到360h，耐腐蚀性优良，但是没有在耐热性和耐腐蚀性方面同时得到提高。
发明内容
本发明目的是克服以往涂料的缺点，提供一种耐高温防腐蚀的改性环氧有机硅涂料及其制备方法，该涂料在高温环境下既能保持适当的物理机械性能又能具有良好的防腐蚀性能。磷酸酯及多异氰酸酯改性环氧有机硅树脂具有超强的耐高温防腐蚀性能。树脂的主体是环氧有机硅树脂，环氧有机硅树脂本身具有良好的耐高温防腐蚀性能，其结构中的Si-O-Si键的热力学稳定性好，可提高涂层耐热性，再加上环氧基团提高树脂的柔韧性，与基材的附着力大大提高。引入磷酸酯基团，其与环氧有机硅树脂中的活性有机硅基团发生反应，也提高了树脂的耐温性能，同时对于涂料的后期防腐蚀性能也有所提高，涂料在成膜过程中，磷酸酯基团与基材金属形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面发生钝化，可以防止水分子和盐离子与金属接触，从而使涂料具有优良的防腐蚀功能。引入异氰酸酯基团，其与环氧有机硅树脂中的环氧基团反应生成聚恶唑烷酮基团，恶唑烷酮基团也具有很好的耐高温性能，从而提高了涂料的耐高温性能。磷酸酯及多异氰酸酯改性环氧有机硅树脂和耐高温颜料配合使用，能达到理想的效果。
为实现这一目的，本发明采用了如下技术方案：
配方：(以下单位为重量份)
a、磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂配方
环氧有机硅树脂 100
异氰酸酯 2～10
磷酸酯单体 2～10
二甲苯 20～50
b、涂料配方
磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂 30～70
耐高温颜料 40～70
填料 10～25
助剂 0～5
溶剂 10～25
涂料制备工艺：
a、磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂制备工艺
在装有温度计，搅拌、回流和滴加装置的反应容器中加入环氧有机硅树脂，开启搅拌并升温至70～90℃，然后在2～3小时内均匀滴加磷酸酯和二甲苯的混合液、以及异氰酸酯，滴加完毕后，保温3～4小时完成树脂的合成。
b、涂料的配制
将磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂、耐高温颜料、填料和溶剂等混合均匀并砂磨到细度50微米以下，然后加入助剂，搅拌均匀得到涂料。将所制的涂料施工于工件后，在200℃下固化0.5小时即可达到最佳性能。
所述的磷酸酯单体其结构
R1、R2为烷基；
所述的异氰酸酯选自TDI、MDI和IPDI；
所述的耐高温颜料为搪瓷黑、铝粉、锌粉和碳黑的混合物；所述的填料为云母粉和滑石粉的混合物；助剂包括硅烷偶联剂和热稳定剂；溶剂为二甲苯与丁醇的混合物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
在装有温度计、搅拌、回流和滴加装置的反应容器中加入环氧有机硅树脂ES-06 100份，开启搅拌并升温至70～90℃，在2～3小时内均匀滴加磷酸酯单体PAM-100 8份与二甲苯40份的混合液，以及TDI 8份，滴加完毕后，保温3～4小时完成树脂的合成，制得磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂ESPN-100。
分别使用磷酸酯单体PAM-200和PAM-300制备磷酸酯及氟聚合物改性环氧有机硅树脂ESPN-200和ESPN-300，制备方法与ESPN-100相同。
表1(表中实施例单位为重量份)
 
组分 原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例
树脂 ESPN-100ESPN-200ESPN-300Es-06 40/0/ /40// //40/ 2020// 20/20/ /2020/ ///40
耐高温颜料 搪瓷黑铝粉锌粉碳黑 33381 33381 33381 33381 33381 33381 33381
填料 云母粉滑石粉 155 155 155 155 155 155 155
助剂 KH-550热稳定剂 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.30.7 0.50.5 0.50.5
溶剂 二甲苯丁醇 125 125 125 125 125 125 125
本发明实施例中使用的原料：磷酸酯单体(PAM-100、PAM-200、PAM-300)，法国罗地亚公司生产；环氧有机硅树脂ES-06，江苏省吴江市合力树脂有限公司生产；氟聚合物为全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，太普(上海)氟化工贸易公司生产；搪瓷黑为上海天光化工厂生产；钡锌热稳定剂为常州嘉仁禾化学有限公司生产；硅烷偶联剂KH-550为南京曙光化工集团有限公司生产。
工艺：按上述配方要求将磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂、耐高温颜料、填料和溶剂等混合均匀并砂磨到细度50微米以下，然后加入助剂，调整至合适粘度，得到涂料。
将所制的涂料喷涂于钢板，在200℃下固化1小时(干膜厚控制在40±5μm)，然后在550℃下进行5小时的耐高温实验。经耐高温实验后的样板按国家标准GB/T 1771-2007中的相关规定并对样板进行划叉，做耐盐雾性能检测。检测结果见表2。
表2
 
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例
耐550℃高温5小时后漆膜表面状况 表面完好，漆膜无脱落、无变色 表面完好，漆膜无脱落、无变色 表面完好，漆膜无脱落、无变色 表面完好，漆膜无脱落、无变色 表面完好，漆膜无脱落、无变色 表面完好，漆膜无脱落、无变色 漆膜完好无脱落、少许变色
耐盐雾性，天 6天划痕两边锈蚀2mm 7天划痕两边锈蚀2mm 6天划痕两边锈蚀2mm 7天划痕两边锈蚀2mm 6天划痕两边锈蚀2mm 10天划痕两边锈蚀2mm 1天划痕两边锈蚀2mm
从表2可以看出，所研制的磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅耐高温防腐蚀涂料的综合性能(耐高温性能、耐盐雾性)优于普通的环氧有机硅涂料。

Claims (5)

1.一种耐高温防腐蚀涂料，包含：磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂30～70份，耐高温颜料40～70份，填料10～25份，助剂0～5份，溶剂10～25份，其特征在于，所述的磷酸酯及氟聚合物改性环氧有机硅树脂由环氧有机硅树脂100份，异氰酸酯2～10份，磷酸酯单体2～10份，和二甲苯20～50份制成。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的磷酸酯单体的结构通式为
Figure A200910009032C00021
R1、R2为烷基。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的助剂包括硅烷偶联剂和热稳定剂。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的异氰酸酯可以选自TDI、MDI和IPDI。
5.权利要求1—4任一项所述的涂料的制备方法，其特征在于，其制备工艺包括：
a、磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂的制备
在装有温度计，搅拌、回流和滴加装置的反应容器中加入环氧有机硅树脂，开启搅拌并升温至70～90℃，在2～3小时内均匀滴加磷酸酯单体与二甲苯的混合物，以及异氰酸酯溶液，滴加完毕后，保温3～4小时完成树脂的合成；
b、涂料的配制
将磷酸酯及异氰酸酯改性环氧有机硅树脂、耐高温颜料、填料和溶剂等混合均匀并砂磨到细度50微米以下，然后加入助剂，搅拌均匀得到涂料。
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