CN103525298B - 超耐高温防腐蚀涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种超耐高温防腐蚀涂料的制造方法，本涂料通过含双键的硅烷偶联剂引入酰胺基团，然后再将偶联剂与含甲氧基活性基团的硅氧烷树脂进行共聚反应，制备出含酰胺基的改性有机硅树脂，使其与碱性颜料具有极强的配伍性，从而不再与碱性玻璃粉填料发生反应，使该涂料具有很好的储存稳定性，并且在800℃的环境下，即具有耐高温性，还具有较强的防腐蚀的能力。

Description

超耐高温防腐蚀涂料及制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料技术领域，涉及一种超耐高温防腐蚀涂料及制备方法，该涂料适合各种耐高温领域，尤其适用于800℃环境下的耐高温防腐蚀领域。

背景技术

众所周知，金属材料在高温环境中易与空气中的氧气发生氧化反应，产生腐蚀现象，从而使金属材料逐渐失去强度而导致结构性能缺失，成为各种事故的隐患。超耐高温涂料是指温度超过800℃，在高温与强度的冲击下，漆膜不脱落剥离，仍能保持适当物理机械性能，对基材进行有效的保护，该类涂料有着广泛的用途，对它的研究已成为近年来先进国家技术发展的一个热点问题。

目前针对金属的高温氧化腐蚀问题，多采用耐高温抗氧化涂层保护金属是降低金属氧化损耗的一种行之有效的方法，它以制作方便、成本低廉在现代工业、军事、航天领域等得到广泛应用。超耐高温涂料是多学科有机结合以及综合应用的成果，该类涂料可以广泛的应用于高温蒸汽管道、热交换器、冷凝器、高温炉、石油裂解设备、发动机部位、冶金行业的金属高温防护等。以炉窑为例，我国蒸汽锅炉100万台，工业窑炉20万台，反射炉50万台，大型电阻炉40万台。这些炉窑在生产过程中的温度普遍达600℃以上，使用超耐高温涂层对其进行有效的保护，能减少每年的能源的浪费与损失。

20世纪50年代开始，人们投入大量精力研究耐高温涂层与涂料，开发了各式各样的产品，可耐600℃以下的产品主要为改性有机硅和无机硅耐高温涂料，可耐600℃以上的产品有机物几乎完全分解，涂层材料一般为硅铝酸盐、陶瓷氧化物等，但所需成膜工艺较复杂，需要磁控溅射、电弧喷涂、等离子喷镀等费用昂贵，主要用于尖端科研和军事领域。可长期耐温600℃-800℃的耐高温涂料品种很少，而且现有厂家生产的此类涂料存在常温干燥性差(一般要求烘干)、耐高温性能差(脱落、粉化、变色等)等问题，并且由于有关耐高温涂料的技术评估及标准不一，耐高温涂层失效原因分析的偏差，导致耐高温涂料保护效果参差不齐的问题相当突出，因此目前大量依赖进口，成本高、交货周期长。本项目研制了一种新型耐高温防腐涂料，继承了传统的耐高温涂料的优点，不仅在600-800℃高温环境下长期的使用，而且在经过高温环境后依然具有很高的耐腐蚀的性能。但是随着我国现代工业的不断发展和对外开放的不断深入，特别是冶金、石化、能源、新材料等行业，新工艺、新设备不断涌现，对可耐600-800℃高温，施工简单、成本低廉的耐高温涂料需求很大，所以开发高性能的可耐600-800℃高温的耐高温涂料应用前景非常广阔。

发明内容

本发明目的在于提供一种超耐高温防腐蚀涂料及制备方法。本发明利用有机硅树脂引入酰胺基团，使树脂体系成中性状态，避免酸碱体系于涂料中的玻璃粉发生皂化反应。使该超耐高温涂料既具有耐高温防腐蚀效果又有很好的储存稳定性。其中的硅树脂结构中Si-O-Si键的热力学稳定性.Si-C键有很好的坚实性，可提高涂层耐热性，再加上环氧基团提高树脂的的柔韧性，使树脂的附着力大大的提高。在涂料体系中加入不同熔点的玻璃粉进行复配，可以使该涂料在600℃以上，玻璃粉进行熔融，进行二次成膜，提高涂料的致密性和耐腐性性能。

本发明通过以下技术方案得以实现：

配方：（以下为质量份）

树脂：30～50

耐高温颜料：30～50

玻璃黑：10～20

玻璃白：15～25

填料：10～25

铝粉：5～10

助剂：0～5

溶剂：10～20

其中，涂料所用的树脂为N-羟基丙烯酰胺改性有机硅树脂，使用不同熔点的玻璃粉作为熔融成膜物质，搪瓷黑、铝粉、云母粉等耐温防锈颜料作为防腐颜填料。

改性有机硅树脂，其特点是用含有不饱和双键的含酰胺基单体与含有不饱和键的有机硅单体之间两者发生自由基反应，生成含有酰胺基团的有机硅氧烷预聚物。含有双键的酰胺基单体如N-羟甲基丙烯酸胺、二甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺等。含有不饱和键的有机硅单体如乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）。该含有酰胺基团的有机硅预聚物，与含有甲氧基活性官能团的硅氧烷进行水解缩聚反应，最终制备出带酰胺基的改性有机硅树脂。

本发明在涂料中使用不同熔点的玻璃粉作为熔融成膜物质，能在成膜后经高温下熔融后作为熔融成膜物质，解决涂层致密性问题，同时确保涂层在高温下的耐久性。

一种耐高温防腐蚀涂料的制备工艺：

（1）改性有机硅树脂制备

在装有搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，投入溶剂，升温到反应温度，分别滴加含不饱和键的有机硅单体、酰胺基化合物、引发剂与溶剂混合溶液，匀速滴完，加入硅氧烷单体在指定温度保温半小时，制得含有酰胺基团的有机硅氧烷聚合物。

（2）耐高温有机硅涂料制备

将树脂、颜料、填料和溶剂等混合经高速分散10min后，砂磨到细度50微米以下，然后加入助剂，得到涂料。将所制的涂料施工于工件后，在180℃下固化0.5小时即可达到最佳性能。

本涂料通过含双键的硅烷偶联剂引入酰胺基团，然后再将偶联剂与含甲氧基活性基团的硅氧烷树脂进行共聚反应，制备出含酰胺基的改性有机硅树脂，使其与碱性颜料具有极强的配伍性，从而不再与碱性玻璃粉填料发生反应，使该涂料具有很好的储存稳定性，并且在800℃的环境下，即具有耐高温性，还具有较强的防腐蚀的能力。

具体实施方式

一、原材料

硅氧烷单体工业品瓦克化学

1053有机硅树脂工业品中昊晨光化工有限公司

840有机树脂工业品道康宁化学

丙烯酰胺单体工业品上海化学试剂有限公司

有机硅偶联剂工业品南京曙光化工有限公司

十六烷基溴化铵化学品江苏金城试剂有限公司

热稳定剂工业品南通艾德旺化工有限公司

2441玻璃黑工业品上海天光化工厂

2451玻璃白工业品上海天光化工厂

搪瓷黑工业品上海天光化工厂

铝粉工业品济南金属颜料有限公司

磷酸锌工业品上海恒展化工有限公司

云母粉工业品滁州扬天分体工程有限公司

滑石粉工业品常州市巨龙粉体化学有限公司

二、具体实施例

1、树脂制备：（采用下述方法中的任一种制备）

方法1、在装有搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，投入二甲苯溶剂200ml.升温到50℃～120℃，分别滴加甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）100ml、N-羟甲基丙烯酰胺50ml、十六烷基溴化铵10ml混合溶液，3小时匀速滴完，再加入硅氧烷单体300ml，150℃保温半小时，制得含有酰胺基团的有机硅氧烷树脂。

方法2、在装有搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，投入二甲苯溶剂200ml.升温到50℃～120℃，分别滴加二甲基丙烯酰胺50ml、甲基乙烯基二乙氧基硅烷100ml、十六烷基溴化铵10ml混合溶液，3小时均与滴完，再加入硅氧烷单体300ml，150℃保温半小时，制得含有酰胺基团的有机硅氧烷树脂。

2、涂料制备实例

生产工艺：按上述配方要求将将树脂、耐温颜料、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，制得所需涂料。

制板要求:将已制备好的涂料喷涂于钢板上，在180℃高温下固化1小时（干膜厚控制在40±5μm），然后在800℃高温下进行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/T1771-2007中的相关规定并对样板进行划叉，做耐盐雾性能检测。检测结果见下表。储存稳定性检测按国标GB/T6753.3-1986进行测定。

从上表中可以看出，使用改性有机硅树脂制备的超耐高温涂料的耐温性、防腐蚀性能及存储稳定性都高于一般有机硅树脂制备的耐高温涂料，并且该涂料的玻璃粉需要定量控制。

Claims (2)

1.一种超耐高温防腐蚀涂料，其特征在于，以质量份数计，涂料的配方包括：

树脂：30～50，

耐高温颜料：30～50，

玻璃黑10-20，

玻璃白15-25，

填料：10～25，

铝粉5-10，

助剂：0～5，

溶剂：10～20；

所述树脂为N-羟基丙烯酰胺改性有机硅树脂，改性有机硅树脂是用含有不饱和双键的含酰胺基单体与含有不饱和键的有机硅单体之间发生自由基反应，生成含有酰胺基团的有机硅预聚物，该含有酰胺基团的有机硅预聚物，与含有甲氧基活性官能团的硅氧烷进行水解缩聚反应，最终制备出带酰胺基的改性有机硅树脂；

其中含有不饱和双键的含酰胺基单体为N-羟甲基丙烯酰胺；含有不饱和键的有机硅单体选自乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

2.权利要求1所述的超耐高温防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）改性有机硅树脂制备

在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中，投入溶剂，升温到反应温度50-120℃，分别滴加含不饱和键的有机硅单体、酰胺基单体、引发剂与溶剂混合溶液，匀速滴完，加入硅氧烷单体在150℃保温半小时，制得含有酰胺基团的有机硅氧烷聚合物；

（2）耐高温有机硅涂料制备

将树脂、颜料、填料和溶剂混合经高速分散后，砂磨到细度50微米以下，然后加入助剂，得到涂料。