具有耐高温耐盐雾性质的发动机排气管用涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于发动机排气管用涂层技术领域,具体涉及一种具有耐高温耐盐雾性质的发动机排气管用涂料及其制备方法。
背景技术
在日新月异的汽车行业领域,涂料的作用是不可忽视的,尤其是作为发动机排气管用涂料,由于其所处环境条件比较特殊,对保护层的要求自然也较高。尾气排放时产生的高温易使涂层发生炭化或降解,使涂料失去了最基本的保护作用。因此,一直以来,对耐高温涂料的研究从没有间断,制备出耐300~400℃甚至是500℃高温的涂料已不是问题,若要达到800℃高温,仍然存在缺陷,如硬度等。我们知道,想要达到耐高温的要求,必须加大有机硅树脂的含量,一方面必然会导致具有耐腐蚀性能的环氧树脂含量的相对降低,另一方面硅树脂固化后硬度很差,会影响整个涂料的性能,因此,想要同时兼顾的话,还很难达到实际保护的要求,耐温效果明显降低,改善这种状况仍需要攻克很多技术难关。发动机工作时,很多机油燃烧后都会在高温下形成水分子,加之发动机经常处于冷热交加的环境,许多水分子残留在排气管中难以除去,尤其在近海区域,空气中的含盐量相对较高,以及复杂的大气环境,都加速了腐蚀的速度。现在的排气管都是简单地在尾端开个小孔,便于水的排放,但这并不能从根本上解决问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种含磷酸盐玻璃、可耐800℃高温,耐盐雾性质优异的发动机排气管用的涂料及其制备方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供了一种具有耐高温耐盐雾性质的发动机排气管用涂料,其组分按质量百分比计由以下原料组成:
上所述的环氧固化剂是指含有硅的环氧固化剂,其分子结构为:
其是通过如下反应制得,其反应温度为80℃.
本发明以有机硅树脂和环氧树脂为主要成膜物质,利用传统有机硅树脂的耐热性能,其以Si-O-Si为骨架结构,键能大,热稳定性优异,再配以耐高温Al粉和低熔点玻璃粉,在300℃~400℃时,有机硅分子中的基团逐渐分解,与此同时,低熔点玻璃粉熔化成膜,代替有机硅树脂发挥作用。为了提高耐腐蚀性,也为了改善有机硅树脂附着力、硬度等方面的缺陷,引入环氧树脂和特殊固化剂,加以氨基树脂以及有机硅烷偶联剂,提高交联密度,防止水分子和氧分子的渗透。本发明的重点在于,通过调节和优化各组分比例以及工艺流程,实现本发明产品的最佳性能,即涂料在耐800℃高温的同时,也具有优异的耐盐雾性质,打破常规涂料只能兼顾其一或者不能同时达到高要求的困境。
优选地,有机硅树脂为耐高温有机硅树脂,环氧树脂型号为E44。
优选地,有机硅烷偶联剂为(C2H5O)3SiCH=CH2或者NH2(CH2)3Si(OC2H5)3或者CH2CHOCH2O(CH2)3Si(OCH3)3。
所述有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
所述玻璃粉(B2O3-P2O5-ZnO-Al2O3)的成分经过挑选调节后按如下质量百分比计包括:Al2O3含量为4%,ZnO含量为28%,B2O3含量为30%,P2O5的含量为18%,BaO的含量为6%,CaO的含量为7%,SrO的含量为2%,MgO的含量为5%,其制备步骤为:将其原料按上述比例混合均匀放入坩埚,在1000℃的电炉中加热30min,获得的玻璃液立即在去离子水中进行水淬,最后将制得的玻璃块烘干磨碎备用。
上述具有耐高温耐盐雾性质的发动机排气管用涂料,其工艺过程具体如下:
(1)A组分:按上述质量百分比分别称取有机硅树脂、环氧树脂、氨基树脂,滴取有机硅烷偶联剂和油酸,然后分别加入铝粉和按上述方法制备的玻璃粉以及配置好的有机溶剂,进行机械搅拌,混合成均一溶液之后,在研磨机中进行研磨,获得光泽度好、易贮存、性能优异的涂料,室温放置;
(2)B组分:按上述质量百分比称取环氧树脂固化剂,即质量比为1:1的间苯二胺和二乙烯三胺,两者混合均匀后室温静置溶解,密封保存;
(3)在使用时,将A和B组分充分进行混合,然后涂装。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即25~30℃下固化2~3h,然后升温至150~180℃保持1~2h即可。
从理论上来讲,水分子是从涂料表层逐渐渗透进入分子内部,在氧的作用下进一步破坏涂料以及基体材料的,如果我们能提高涂料体系的交联密度,最大程度降低水和氧的渗透率,就能有效改善腐蚀问题。本发明产品加入防腐蚀性能优异的环氧树脂之后,用氨基树脂与之进行交联,并使用有机硅烷偶联剂,既能改性环氧树脂和有机硅树脂的相容性,又能获得更多的环氧基团及氨基基团,都在很大程度上提高了交联度,并通过加入玻璃粉、铝粉等填料,利用玻璃二次成膜机理,优化体系颜基比,获得了更好地附着力、硬度以及优异的防腐性能,突破了此领域难以解决的瓶颈。
有益效果:本发明采用含有磷、硼、锌、铝等元素的玻璃粉作为填料,具体是指以上述元素的氧化物高温熔化而成的玻璃,利用其二次成膜机理,辅以铝粉,通过不断试验得到最佳比例,在进一步提高此种涂料耐温性(最高可达800℃)的基础上,兼顾其耐蚀性,从机理出发,根源上解决腐蚀弊端,最大程度阻断水和氧的腐蚀破坏,同时附着力、硬度等机械性能仍能达到较高的标准。
具体实施方式
实施例1
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
其中玻璃粉的成分是经过挑选调节后按如下质量百分比计:Al2O3含量为4%,ZnO含量为28%,B2O3含量为30%,P2O5的含量为18%,BaO的含量为6%,CaO的含量为7%,SrO的含量为2%,MgO的含量为5%,其制备步骤为:将其原料按上述比例混合均匀放入坩埚,在1000℃的电炉中加热30min,获得的玻璃液后,立即在去离子水中进行水淬,最后将制得的玻璃块烘干磨碎备用。
上述具有耐高温耐盐雾性质的发动机排气管用涂料,其工艺过程具体如下:
(1)A组分:按上述质量百分比分别称取有机硅树脂、环氧树脂、氨基树脂,滴取有机硅烷偶联剂和油酸,然后分别加入铝粉和按上述方法制备的玻璃粉以及配置好的有机溶剂,进行机械搅拌,混合成均一溶液之后,在研磨机进行研磨,获得光泽度好、易贮存、性能优异的涂料,室温放置;
(2)B组分:按上述质量百分比称取环氧树脂固化剂,即质量比为1:1的间苯二胺和二乙烯三胺,两者混合均匀后室温静置溶解,密封保存;
(3)在使用时,将A和B组分充分进行混合,然后涂装。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即25℃下固化2h,然后升温至150℃保持1h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达600℃,附着力为2级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属出现少量腐蚀病灶。
实施例2
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即30℃下固化3h,然后升温至180℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达700℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例3
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即30℃下固化2h,然后升温至170℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达600℃,附着力为2级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属出现少量腐蚀病灶。
实施例4
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即28℃下固化2.5h,然后升温至175℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达650℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例5
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即28℃下固化2.5h,然后升温至170℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达650℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例6
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即30℃下固化2.5h,然后升温至160℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达700℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例7
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即27℃下固化3h,然后升温至180℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达700℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例8
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即30℃下固化2h,然后升温至150℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达750℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例9
其中有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物,两者质量比为二甲苯:正丁醇=3:1。
其中环氧固化剂为间苯二胺和二乙烯三胺,两者质量比间苯二胺:二乙烯三胺=1:1。
玻璃粉及涂料的制备过程如上述实施例1。
施工时,将A和B组分混合均匀进行涂刷后,放入烘箱,需进行一个逐渐升温固化的过程,即30℃下固化2.5h,然后升温至170℃保持2h即可。
实验结果,此涂料涂覆在马口铁片上,涂层耐温可达800℃,附着力为1级,经热周期试验后进行24h盐雾测试,基体金属未有腐蚀病灶。
实施例1~9所制备的产品性能见下表:
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。