CN112280468A - 一种耐温防腐涂料及形成的涂层 - Google Patents

一种耐温防腐涂料及形成的涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐温防腐涂料，包括组分：改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂。改性聚苯基硅树脂中超支化聚苯基硅树脂具有较多的分子取向性，本身便具有良好的耐温性；经过改性引入了具有全芳香环刚性棒状分子结构的聚苯并唑类聚合物，增加了超支化聚苯基硅树脂的刚性和环结构，同时使分子在引力作用下进行一定程度的物理交联，显著提高了耐温性。改性聚苯基硅树脂残余的‑Si‑OH和硅酸钾中的‑Si‑OH能和钢铁、铝、锌等金属反应，可以牢固的附着在金属表面，发挥良好的防腐性能。

Description

一种耐温防腐涂料及形成的涂层
技术领域
本发明属于涂料制造技术领域，尤其涉及一种耐温防腐涂料及形成的涂层。
背景技术
耐高温防腐涂料适用于烟囱烟道、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、高温脱硫设备、石油石化裂解装备、发动机部件及排气管防腐。另外一些特殊的耐高温防腐涂料在航天航空、石油石化、冶金、电力、国防领域得到广泛应用，随着航空、航天工业的发展，耐高温防腐涂料的用途也会逐步得到推广应用。
提高聚合物材料耐温性的方法一般包括以下方法：1.提高分子链的刚性，增加键能；2.提高聚合物的取向性和结晶性；3.增加环结构和交联度。
聚苯并唑类聚合物具有全芳香环刚性棒状分子结构，耐热性高、阻燃耐烧蚀性好，在空气中几乎不燃烧，可耐500℃以上高温。目前，用作特殊用途的耐高温涂料品种很多，多为有机硅产品，由于其本身特性，在数百摄氏度高温下其耐热性很难达到。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种耐温防腐涂料及其形成的涂层。
一种耐温防腐涂料，包括以下重量份数的组分：改性聚苯基硅树脂40-65份、硅酸钾8-18份、无机填料5-12份、硅烷偶联剂2-8份、有机硅流平剂1-5份、聚乙二醇3-8份、分散剂4-6份、溶剂15-35份。
所述改性聚苯基硅树脂为带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑、聚苯并咪唑和聚苯并恶唑中任意一种改性超支化聚苯基硅树脂得到的产物；所述硅酸钾优选SiO2/K2O的摩尔比为3.5-5.5；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷重量比为1-3:2:2-5的混合物；所述无机填料为氧化镁、高岭土和滑石粉重量比为1:0.2-0.5:0.1-0.3的混合物。
改性聚苯基硅树脂制备方法为：
步骤a：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到透明粘稠状超支化聚苯基硅树脂。
步骤b：把100超支化聚苯基硅树脂加入500ml甲苯中完全溶解，加入12-17g带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑、聚苯并咪唑或聚苯并恶唑，搅拌下加热至回流，滴加5g三乙胺，反应24h，过滤干燥即可得到改性聚苯基硅树脂。
本发明还提供了一种耐温防腐涂料形成的涂层，通过如下步骤获得：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料。
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
本发明提供的一种耐温防腐涂料，改性聚苯基硅树脂中超支化聚苯基硅树脂具有较多的分子取向性，本身便具有良好的耐温性；经过改性引入了具有全芳香环刚性棒状分子结构的聚苯并唑类聚合物，增加了超支化聚苯基硅树脂的刚性和环结构，同时使分子在引力作用下进行一定程度的物理交联，显著提高了耐温性。改性聚苯基硅树脂残余的-Si-OH和硅酸钾中的-Si-OH能和钢铁、铝、锌等金属反应，可以牢固的附着在金属表面，发挥良好的防腐性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
以下实施方式中硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，有机硅流平剂为MONENG-1070，分散剂为六偏磷酸钠。
实施例1
一种耐温防腐涂料，包括以下重量份数的组分：改性聚苯基硅树脂40份、硅酸钾8份、无机填料5份、硅烷偶联剂2份、有机硅流平剂1份、聚乙二醇3份、分散剂4份、溶剂15份。
所述改性聚苯基硅树脂为带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑改性超支化聚苯基硅树脂得到的产物；所述硅酸钾优选SiO2/K2O的摩尔比为3.5；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷质量为1:2:2的混合物；所述无机填料质量比1:0.2:0.1的氧化镁、高岭土和滑石粉的混合物。
改性聚苯基硅树脂制备方法为：
步骤a：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到透明粘稠状超支化聚苯基硅树脂。
步骤b：把100超支化聚苯基硅树脂加入500ml甲苯中完全溶解，加入12g带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑，搅拌下加热至回流，滴加5g三乙胺，反应24h，过滤干燥即可得到改性聚苯基硅树脂。
一种耐温防腐涂料形成的涂层，通过如下步骤获得：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料。
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
实施例2
一种耐温防腐涂料，包括以下重量份数的组分：改性聚苯基硅树脂52份、硅酸钾13份、无机填料8份、硅烷偶联剂5份、有机硅流平剂3份、聚乙二醇6份、分散剂5份、溶剂25份。
所述改性聚苯基硅树脂为带磺酰氯侧基的聚苯并咪唑改性超支化聚苯基硅树脂得到的产物；所述硅酸钾优选SiO2/K2O的摩尔比为4.5；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷质量比为2:2:3的混合物；所述无机填料为氧化镁、高岭土和滑石粉质量比为1:0.3:0.2的混合物。
改性聚苯基硅树脂制备方法为：
步骤a：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到透明粘稠状超支化聚苯基硅树脂。
步骤b：把100超支化聚苯基硅树脂加入500ml甲苯中完全溶解，加入15g带磺酰氯侧基的聚苯并咪唑，搅拌下加热至回流，滴加5g三乙胺，反应24h，过滤干燥即可得到改性聚苯基硅树脂。
一种耐温防腐涂料的制备方法及其涂层，包括如下步骤：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料。
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
实施例3
一种耐温防腐涂料包括以下重量份数的组分：改性聚苯基硅树脂65份、硅酸钾18份、无机填料12份、硅烷偶联剂8份、有机硅流平剂5份、聚乙二醇8份、分散剂6份、溶剂35份。
所述改性聚苯基硅树脂为带磺酰氯侧基的聚苯并恶唑改性超支化聚苯基硅树脂得到的产物；所述硅酸钾优选SiO2/K2O的摩尔比为5.5；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷质量比为3:2:5的混合物；所述无机填料为氧化镁、高岭土和滑石粉质量比为1:0.5:0.3的混合物。
改性聚苯基硅树脂制备方法为：
步骤a：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到透明粘稠状超支化聚苯基硅树脂。
步骤b：把100超支化聚苯基硅树脂加入500ml甲苯中完全溶解，加入17g带磺酰氯侧基的聚苯并恶唑，搅拌下加热至回流，滴加5g三乙胺，反应24h，过滤干燥即可得到改性聚苯基硅树脂。
本发明还提供了一种耐温防腐涂料的制备方法及其涂层，包括如下步骤：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料。
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
对比例1
一种耐温防腐涂料包括以下重量份数的组分：聚苯基硅树脂65份、硅酸钾18份、无机填料12份、硅烷偶联剂8份、有机硅流平剂5份、聚乙二醇8份、分散剂6份、溶剂35份。
所述聚苯基硅树脂为超支化聚苯基硅树脂；所述硅酸钾优选SiO2/K2O的摩尔比为5.5；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷质量比为3:2:5的混合物；所述无机填料为氧化镁、高岭土和滑石粉质量比为1:0.5:0.3的混合物。
超支化聚苯基硅树脂制备方法为：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到透明粘稠状超支化聚苯基硅树脂。
一种耐温防腐涂料的制备方法及其涂层，包括如下步骤：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料。
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
表1.不同实施例中涂层的性能
实施方式 耐温性 耐腐蚀性(d)
实施例1 525℃不起皮不脱落 116
实施例2 535℃不起皮不脱落 114
实施例3 530℃不起皮不脱落 113
对比例1 480℃部分起皮脱落 121
注：耐腐蚀性测试是在3wt％的氯化钠水溶液中，于20-30℃进行的。
由表1数据可知，实施例1-3中带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑、聚苯并咪唑或聚苯并恶唑改性超支化聚苯基硅树脂后得到产物虽然耐腐蚀性有所下降，但耐温性由明显提高，在腐蚀性较弱且温度较高的环境下使用十分合适。

Claims (6)

1.一种耐温防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：改性聚苯基硅树脂40-65份、硅酸钾8-18份、无机填料5-12份、硅烷偶联剂2-8份、有机硅流平剂1-5份、聚乙二醇3-8份、分散剂4-6份、溶剂15-35份；
所述改性聚苯基硅树脂为带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑、聚苯并咪唑和聚苯并恶唑中任意一种改性超支化聚苯基硅树脂得到的产物。
2.根据权利要求1所述的一种耐温防腐涂料，其特征在于，所述硅酸钾SiO2/K2O的摩尔比为3.5-5.5。
3.根据权利要求1所述的一种耐温防腐涂料，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮和环戊烷质量比为1-3:2:2-5的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐温防腐涂料，其特征在于，
所述无机填料为氧化镁、高岭土和滑石粉质量比为1:0.2-0.5:0.1-0.3的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种耐温防腐涂料，其特征在于，
所述改性聚苯基硅树脂制备方法为：
步骤a：将100g苯基三甲氧基硅烷与200g去离子水混合均匀后，加入200g质量分数为20％的硫酸溶液，搅拌升温至60℃，然后加入125g六甲氧基二硅烷，搅拌反应3h，洗涤、真空干燥后，得到粘稠状超支化聚苯基硅树脂；
步骤b：把100超支化聚苯基硅树脂加入500ml甲苯中完全溶解，加入12-17g带磺酰氯侧基的聚苯并噻唑、聚苯并咪唑或聚苯并恶唑，搅拌下加热至回流，滴加5g三乙胺，反应24h，过滤干燥即可得到改性聚苯基硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种耐温防腐涂料形成的涂层，其特征在于，通过如下步骤获得：
步骤1：在调漆罐中分别加入改性聚苯基硅树脂、硅酸钾、无机填料、硅烷偶联剂、有机硅流平剂、聚乙二醇、分散剂、溶剂，于室温下高速剪切混合均匀后即可得到一种耐温防腐涂料；
步骤2：把步骤1中得到的涂料喷涂在经过处理的金属表面，常温固化干燥。即可得到一种耐温防腐涂料的涂层。
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