CN108892780B - 一种耐高温有机硅磷酸酯树脂及其制备方法、耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温有机硅磷酸酯树脂及其制备方法、耐高温涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温有机硅磷酸酯树脂及其制备方法、耐高温涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。本发明的耐高温有机硅磷酸酯树脂，具有式Ⅰ所示的结构。采用本发明有机硅磷酸酯树脂制得的涂料在使用时加热至500‑600℃时，有机硅磷酸酯树脂开始分解，产生的二氧化硅和磷酸与高温涂料中的纳米铝粉反应，生成耐1300℃以上高温的硅酸铝和磷酸铝，涂层由有机涂层转化为无机涂层，因而耐温性更高，无机膜耐候性更佳，耐高低温，温变性好，耐高温氧化性好，附着力强。

Description

一种耐高温有机硅磷酸酯树脂及其制备方法、耐高温涂料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温有机硅磷酸酯树脂及其制备方法、耐高温涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
在高温条件下，一般涂料会发生降解和炭化作用，导致涂层破坏，起不到保护作用，而耐高温涂料具有在高温条件下仍能保持一定物理化学性能的特点，使内部工件耐高温，从而延长其使用寿命，起到保护和装饰的作用。
申请公布号为CN107446480A的中国发明专利公开了一种对底材具有附着力的涂料及其制备方法，所述涂料由以下A组分和B组分构成，A组分由羟基丙烯酸树脂、醛酮树脂、功能性磷酸酯、颜料、有机溶剂、流平剂、润湿分散剂、防尘剂组成，B组分为多异氰酸酯固化剂；所述功能性磷酸酯的制备为：将叔碳酸缩水甘油酯、磷酸在催化剂作用下于100℃反应5h，然后加入乙酸酐在100℃下继续反应4h得到。该专利公开的涂料附着力强但耐高温性能仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温有机硅磷酸酯树脂，利用该有机硅磷酸酯制备的涂料能够耐1300℃以上的高温。
本发明的第二个目的在于提供一种耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种耐高温涂料。
本发明的第四个目的在于提供一种耐高温涂料的制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是：
一种耐高温有机硅磷酸酯树脂，具有式Ⅰ所示的结构，
Figure BDA0001680136040000011
其中
Figure BDA0001680136040000021
优选的，上述n＝1-11。进一步优选的，上述n＝5-11。
上述耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤：将磷酸、二苯基硅二醇、羟基硅油、脱水溶剂混合后升温至105～115℃开始回流，继续加热，待温度达到200℃～210℃时反应结束，之后停止加热，冷却至75～85℃时，加入二甲苯稀释至固含量为48～52％，得耐高温有机硅磷酸酯树脂；所述磷酸、二苯基硅二醇、羟基硅油的摩尔比为7：6：9。
所述脱水溶剂为甲苯。
优选的，上述耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，磷酸、二苯基硅二醇、羟基硅油的用量分别为7mol、6mol、9mol。上述反应结束时，称重回流脱出的水的质量为378g。
上述制备耐高温有机硅磷酸酯树脂的反应机理为：
Figure BDA0001680136040000022
一种耐高温涂料，由甲组分和乙制成，所述甲组分由以下重量份数的原料制成：耐高温有机硅磷酸酯树脂38～42份，铝粉14～18份，防沉剂1～2份，分散剂1～2份，磷铁粉28～31份，二甲苯9～14份；所述耐高温有机硅磷酸酯树脂为上述耐高温有机硅磷酸酯树脂。
所述乙组分为偶联剂。
优选的，所述偶联剂为KH-550(3-氨丙基三乙氧基硅烷)。
所述甲组分和乙组分的质量比为20:1。
所述铝粉为纳米铝粉。
所述防尘剂为有机膨润土。
上述分散剂为本领域常用的分散剂。
优选的，上述分散剂为BYK-183、BYK-101、BYK-103、BYK-116中的任意一种或几种。
上述磷铁粉是一种高温防锈颜料。
上述耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：将耐高温有机硅磷酸酯树脂与防沉剂、分散剂混匀后再加入二甲苯、铝粉、磷铁粉，分散1h，过滤得甲组分，将甲组分与乙组分混匀即得；所述甲组分与乙组分的质量比为20:1。
所述乙组分为偶联剂。
优选的，所述乙组分为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述铝粉为纳米铝粉。
本发明的耐高温涂料，在使用时加热至500-600℃时，有机硅磷酸酯树脂开始分解，产生的二氧化硅和磷酸与高温涂料中的纳米铝粉反应，生成耐1300℃以上高温的硅酸铝和磷酸铝，涂层由有机涂层转化为无机涂层，因而耐温性更高，无机膜耐候性更佳，耐高低温温变性好，耐高温氧化性好，附着力好。
本发明的耐高温涂料开创了有机膜向无机涂层转化的新路径，可极大地延长设备的使用寿命和维修周期。
具体实施方式
实施例1
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
将7摩尔磷酸和6摩尔二苯基硅二醇、9摩尔羟基硅油和少量回流脱水溶剂甲苯投入反应釜，开启搅拌，加热升温至110℃出现回流，继续加热回流脱水，收集脱出的水，称重脱出的水至378g时反应结束，此时反应釜内物料温度为200℃，停止加热，搅拌冷却至80℃时，加入二甲苯稀释至固含量为50％即得。
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂，具有式Ⅰ所示的结构：
Figure BDA0001680136040000031
其中
Figure BDA0001680136040000032
本实施例的耐高温涂料，由甲组分和乙组分制成，其中甲组分由以下重量份数的原料制成：耐高温有机硅磷酸酯树脂40份，纳米铝粉16份，有机膨润土1份，BYK-183分散剂1份，磷铁粉30份，二甲苯12份；乙组分为3-氨丙基三乙氧基硅烷；上述甲组分和乙组分的质量比为20:1。
本实施例的耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
精确称取耐高温有机硅磷酸酯树脂40份投入搅拌缸内，加入有机膨润土1份，BYK-183分散剂1份，开启搅拌；搅拌5分钟后，加入二甲苯12份，纳米铝粉16份，磷铁粉30份，高速分散1小时，后根据需要用二甲苯调节粘度，过滤包装即制得耐高温涂料主剂甲组分；将甲组分与3-氨丙基三乙氧基硅烷按照20:1的质量比混匀即得。
实施例2
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
将7摩尔磷酸和6摩尔二苯基硅二醇、9摩尔羟基硅油和少量回流脱水溶剂甲苯投入反应釜，开启搅拌，加热升温至105℃出现回流，继续加热回流脱水，收集脱出的水，称重脱出的水至378g时反应结束，此时反应釜内物料温度为210℃，停止加热，搅拌冷却至75℃时，加入二甲苯稀释至固含量为48％即得。
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂，具有式Ⅰ所示的结构：
Figure BDA0001680136040000041
其中
Figure BDA0001680136040000042
本实施例的耐高温涂料，由甲组分和乙组分制成，其中甲组分由以下重量份数的原料制成：耐高温有机硅磷酸酯树脂38份，纳米铝粉18份，有机膨润土1份，BYK-116分散剂1份，磷铁粉28份，二甲苯14份；乙组分为3-氨丙基三乙氧基硅烷；上述甲组分和乙组分的质量比为20:1。
本实施例的耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
精确称取耐高温有机硅磷酸酯树脂38份投入搅拌缸内，加入有机膨润土1份，BYK-116分散剂1份，开启搅拌；搅拌5分钟后，加入二甲苯14份，纳米铝粉18份，磷铁粉28份，高速分散1小时，后根据需要用二甲苯调节粘度，过滤包装即制得耐高温涂料主剂甲组分；将甲组分与3-氨丙基三乙氧基硅烷按照20:1的质量比混匀即得。
实施例3
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
将7摩尔磷酸和6摩尔二苯基硅二醇、9摩尔羟基硅油和少量回流脱水溶剂甲苯投入反应釜，开启搅拌，加热升温至115℃出现回流，继续加热回流脱水，收集脱出的水，称重脱出的水至378g时反应结束，此时反应釜内物料温度为205℃，停止加热，搅拌冷却至85℃时，加入二甲苯稀释至固含量为52％即得。
本实施例的耐高温有机硅磷酸酯树脂，具有式Ⅰ所示的结构：
Figure BDA0001680136040000051
其中
Figure BDA0001680136040000052
本实施例的耐高温涂料，由甲组分和乙组分制成，其中甲组分由以下重量份数的原料制成：耐高温有机硅磷酸酯树脂42份，纳米铝粉14份，有机膨润土2份，BYK-103分散剂2份，磷铁粉31份，二甲苯9份；乙组分为3-氨丙基三乙氧基硅烷；上述甲组分和乙组分的质量比为20:1。
本实施例的耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
精确称取耐高温有机硅磷酸酯树脂42份投入搅拌缸内，加入有机膨润土2份，BYK-103分散剂2份，开启搅拌；搅拌5分钟后，加入二甲苯9份，纳米铝粉14份，磷铁粉31份，高速分散1小时，过滤包装即制得耐高温涂料主剂甲组分；将甲组分与3-氨丙基三乙氧基硅烷按照20:1的质量比混匀即得。
实验例
对实施例1-3中的耐高温涂料进行耐高温测试：
1)取实施例1-3中的耐高温涂料喷涂制板。室温干燥72小时后进入电阻炉，升温至800℃，保温2小时后将板放入水中骤冷，漆膜不脱落、开裂，再放入电阻炉升温至800℃，保温2小时取出放入水中骤冷循环5次，漆膜无脱落、开裂，达到设计要求。
2)取实施例1-3中的耐高温涂料喷涂制板。室温干燥72小时后进入电阻炉，升温至1300℃，保温2小时后将板放入水中骤冷，漆膜不脱落、开裂，再放入电阻炉升温至1300℃，保温2小时取出放入水中骤冷循环100次，漆膜无脱落、开裂，达到设计要求。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐高温有机硅磷酸酯树脂，其特征在于，具有式Ⅰ所示的结构，
Figure FDA0002816544030000011
其中R＝H-[O-Si(CH3)2]n，R中n＝1-11，
所述耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法包括以下步骤：将磷酸、二苯基硅二醇、羟基硅油、脱水溶剂混合后升温至105～115℃开始回流，继续加热，待温度达到200℃～210℃时反应结束，之后停止加热，冷却至75～85℃时，加入二甲苯稀释至固含量为48～52％，得耐高温有机硅磷酸酯树脂；所述磷酸、二苯基硅二醇、羟基硅油的摩尔比为7：6：9。
2.根据权利要求1所述的耐高温有机硅磷酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述脱水溶剂为甲苯。
3.一种耐高温涂料，由甲组分和乙组分制成，其特征在于，所述甲组分由以下重量份数的原料制成：耐高温有机硅磷酸酯树脂38～42份，铝粉14～18份，防沉剂1～2份，分散剂1～2份，磷铁粉28～31份，二甲苯9～14份；所述耐高温有机硅磷酸酯树脂为权利要求1所述的耐高温有机硅磷酸酯树脂；所述耐高温涂料的制备方法包括以下步骤：将耐高温有机硅磷酸酯与防沉剂、分散剂混匀后再加入二甲苯、铝粉、磷铁粉，分散1h，过滤得甲组分，将甲组分与乙组分混匀即得；所述甲组分与乙组分的质量比为20:1；所述乙组分为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求3所述的耐高温涂料，其特征在于，所述铝粉为纳米铝粉。
5.根据权利要求3所述的耐高温涂料，其特征在于，所述防沉剂为有机膨润土。
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