CN106085216A - 一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料 - Google Patents

一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其包括如下重量份数的组分：有机硅橡胶100份，交联剂5～12份，催化剂0.1～1.5份，偶联剂0.1～2份，膨胀型阻燃剂10～40份。其中，所述的有机硅橡胶为能够室温固化的有机硅橡胶。本发明利用有机硅橡胶基体与金属材料表面有优良的粘接性，可以满足不同工艺条件下坯锭的存放要求。有机硅橡胶还具有优良的耐候性，可以满足极端气候条件下坯锭的存放要求，同时，在较低温度段，有机硅橡胶形成连续涂层，保护金属表面；在高温度段，膨胀型阻燃剂分解，形成致密的炭层，保护金属表面。

Description

一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料
技术领域
本发明属于涂料领域，涉及一种金属用涂料，更具体是涉及一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料及其制备方法。
背景技术
金属材料热加工通常需要在空气介质中加热与保温。伴随着温度的升高，金属将发生氧化脱碳。在金属氧化的过程中，通常形成氧化皮。分析氧化皮的结构可以发现，其结构疏松有裂纹，且厚度很厚，造成金属材料损耗，力学性能降低；同时为去除氧化脱碳层还要耗费人力、物力、财力。
减少高温氧化脱碳的措施有真空保护加热、盐浴加热、可控气氛保护、零件外包覆不锈钢材料加热、快速加热、涂料保护加热等。其中涂料保护加热具有投资少、操作方法简单、成本低，适应性强等特点。
金属热加工过程需要800℃以上的高温，因此目前普遍采用耐高温的无机非金属材料作为金属材料热加工保护涂料的基体。无机非金属类涂料的保护机理为：(1)溶膜屏蔽型保护机理。该机理利用涂层在加热过程中形成致密而牢固的玻璃状物或玻璃陶瓷状物，粘附在工件表面上，隔绝气氛和基体的接触，达到保护目的。(2)反应型保护机理。它利用硼化物加热熔融与钢表面的微量氧化物发生化学反应，形成薄的粘态溶膜，覆盖在钢铁的表面上，隔绝气氛和基体的接触，达到保护目的。(3)氧化还原型保护机理。主要特点是涂料中某些物质，加热到一定温度，首先和炉内气氛发生反应，造成靠近金属基体的活性介质贫乏，不能和基体发生反应，起到保护作用。其中溶膜屏蔽型保护机理被认为是热处理涂料能起保护作用的最主要原因。
但是在实际应用中，无机非金属类的金属热加工保护涂料表现出种种不足，主要有：(1)无机非金属材料和金属的粘接力低，无法满足实际生产工艺需求。工业生产中，坯锭喷涂热加工保护涂料后还需堆放再安排上线。如堆放时间超过 24h，无机非金属类的金属热加工保护涂料会自行脱落。堆放过程中，坯锭间的相互摩擦和碰撞，也会造成无机非金属类的金属热加工保护涂料的脱落。(2)在相对较低的温度段，无机非金属类的金属热加工保护涂料保护能力有限。无机非金属类的金属热加工保护涂料的保护机理主要为无机非金属材料在800℃以上的高温下熔融，形成液态粘膜。加入碱金属氧化物可以降低保护涂料的熔融温度至600℃左右，但碱金属氧化物会引起对金属基体的高温腐蚀。因此，在坯锭表面温度达到保护涂料的熔融温度之前，颗粒状无机非金属类的金属热加工保护涂料无法有效保护金属表面。
发明内容
本发明的目的是为了针对金属热加工过程中产生氧化与脱碳的问题，以及现有无机非金属类金属热加工保护涂料的不足，提供一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料。
为了实现上述目的，本发明提出了一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其包括如下重量份数的组分：有机硅橡胶100份、交联剂5～12份、偶联剂0.1～2份、催化剂0.1～1.5份和膨胀型阻燃剂10～40份，其中，所述的有机硅橡胶为能够常温固化的有机硅橡胶。
具体地，所述的有机硅橡胶为106有机硅橡胶、107有机硅橡胶、108有机硅橡胶、703有机硅橡胶、704有机硅橡胶、705有机硅橡胶、708有机硅橡胶、苯撑有机硅橡胶中的任意一种或几种的混合物。其中优选地为107有机硅橡胶和苯撑有机硅橡胶的混合物，其中107有机硅橡胶60～90份、苯撑有机硅橡胶10～40份。
所述的交联剂为脱肟型常温交联剂，如乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷。其中优选甲基三丁酮肟基硅烷。
具体地，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡、Karstedt铂金催化剂中的任意一种催化剂。其中优选辛酸亚锡。
具体地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，如KH550、KH560、KH570。其中优选KH550。
具体地，所述的膨胀型阻燃剂为微胶囊化的磷-氮系膨胀型阻燃剂中的任意一种，如三聚氰胺包覆聚磷酸铵微胶囊、三聚氰胺甲醛包覆聚磷酸铵微胶囊、脲醛包覆聚磷酸铵微胶囊、环氧橡胶包覆聚磷酸铵微胶囊、异氰酸酯包覆聚磷酸铵 微胶囊、硅系囊材包覆聚磷酸铵微胶囊、富羟基囊材包覆聚磷酸铵微胶囊等微胶囊化的磷-氮系膨胀型阻燃剂中的任意一种。其中优选硅系囊材包覆聚磷酸铵微胶囊，如201硅油包覆聚磷酸铵微胶囊。上述微胶囊化的磷-氮系膨胀型阻燃剂均购自镇江森华阻燃工程科技有限公司。
本发明进一步提出了上述有机硅橡胶基金属热加工保护涂料的制备方法，将配方量的有机硅橡胶涂料、交联剂、偶联剂、催化剂和膨胀型阻燃剂混合即得。
本发明的优点和有益效果主要是：
(1)有机硅橡胶基体与金属材料表面有优良的粘接性，可以满足不同工艺条件下坯锭的存放要求。有机硅橡胶还具有优良的耐候性，可以满足极端气候条件下坯锭的存放要求。
(2)在较低温度段，有机硅橡胶形成连续涂层，保护金属表面；在高温度段，膨胀型阻燃剂分解，形成致密的炭层，保护金属表面。
具体实施方式
下面通过具体的实施例详细说明本发明。下述微胶囊化的磷-氮系膨胀型阻燃剂均购自镇江森华阻燃工程科技有限公司。
实施例1
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：107有机硅橡胶60份、苯撑有机硅橡胶40份、交联剂甲基三丁酮肟基硅烷5份、催化剂辛酸亚锡0.1份、偶联剂KH550 0.1份、膨胀型阻燃剂10份组成，其中，膨胀型阻燃剂为201硅油包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，4h后无氧化皮、腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.2MPa。
实施例2
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：106有机硅橡胶70份、苯撑有机硅橡胶30份、交联剂甲基三丁酮肟基硅烷7份、催化剂辛酸亚锡0.5份、偶联剂KH550 0.8份、膨胀型阻燃剂20份组成，其中，膨胀型阻燃剂为201硅油包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，5h后无氧化皮、 腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.1MPa。
实施例3
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：108有机硅橡胶80份、苯撑有机硅橡胶20份、交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份、催化剂辛酸亚锡1份、偶联剂KH550 1.5份、膨胀型阻燃剂30份组成，其中，膨胀型阻燃剂为201硅油包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，6h后无氧化皮、腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.8MPa。
实施例4
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：107有机硅橡胶90份、苯撑有机硅橡胶10份、交联剂甲基三丁酮肟基硅烷12份、催化剂辛酸亚锡1.5份、偶联剂KH550 2份、膨胀型阻燃剂40份组成，其中，膨胀型阻燃剂为201硅油包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，6h后无氧化皮、腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.5MPa。
实施例5
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：704有机硅橡胶80份、106有机硅橡胶20份、交联剂乙烯基三丁酮肟基硅烷8份、催化剂二月桂酸二丁基锡1.0份、偶联剂KH560 1.5份、膨胀型阻燃剂38份组成，其中，膨胀型阻燃剂为三聚氰胺包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，6h后无氧化皮、腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.2MPa。
实施例6
本实施例的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料由：708有机硅橡胶100份、交联剂四丁酮肟基硅烷5份、催化剂Karstedt铂金催化剂0.1份、偶联剂KH550 0.1份、膨胀型阻燃剂10份组成，其中，膨胀型阻燃剂为异氰酸酯包覆聚磷酸铵微胶囊。通过将上述组分混合即得酚醛橡胶基金属热加工保护涂料。
经检测，制备的酚醛橡胶基金属热加工保护涂料在1200℃，4h后无氧化皮、腐蚀现象，金属热处理后涂层自动脱落，涂层无开裂，涂层附着力为5.2Mpa。

Claims (8)

1.一种有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，其包括如下重量份数的组分：有机硅橡胶100份、交联剂5～12份、催化剂0.1～1.5份、偶联剂0.1～2份和膨胀型阻燃剂10～40份，其中，所述的有机硅橡胶为能够常温固化的有机硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的有机硅橡胶为106有机硅橡胶、107有机硅橡胶、108有机硅橡胶、703有机硅橡胶、704有机硅橡胶、705有机硅橡胶、708有机硅橡胶、苯撑有机硅橡胶中的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的交联剂为脱肟型常温交联剂。
4.根据权利要求3所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、Karstedt铂金催化剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料，其特征在于，所述的膨胀型阻燃剂为微胶囊化的磷-氮系膨胀型阻燃剂中的任意一种。
8.权利要求1所述的有机硅橡胶基金属热加工保护涂料的制备方法，其特征在于，将配方量的有机硅橡胶涂料、交联剂、偶联剂、催化剂和膨胀型阻燃剂混合即得。
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