CN112300661A - 一种耐高温涂料及其应用 - Google Patents

一种耐高温涂料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温涂料及其应用，包括质量比为(4～6):1的A组分和B组分组成；A组分包括改性环氧树脂30～50份，聚硅氮烷树脂6～10份，二氧化硅6～10份，低熔点玻璃粉6～10份，颜料2～10份，碳化硅微粉6～10份，硅烷偶联剂2～3份，溶剂6～12份，助剂2份；B组分为聚酰胺固化剂。通过将碳化硅微粉改性，与有机硅树脂混合，再将A组分和B组分混合均匀得到本发明的种耐高温涂料。本发明能够在保持耐热、防水和耐候性的前提下，进一步提高涂层的耐高温性能，还可以有效防护涂层开裂、剥落，增加涂层使用寿命。

Description

一种耐高温涂料及其应用
技术领域
本发明涉及耐高温材料技术领域，具体涉及一种耐高温涂料及其应用。
背景技术
耐高温涂料可以在200℃以上的温度下使用较长时间，并基本保持原有的物理化学性质，使其防护对象能够在高温条件下正常发挥作用，是一种具有特殊功能的涂料。为满足不同行业的需求，人们开发了可在较大温度范围内以及在不同领域内使用的耐高温涂层。在各种耐高温涂料中，是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂，环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性：1.耐化学品性优良，尤其是耐碱性。2.漆膜附着力强，特别是对金属。3.具有较好的耐热性和电绝缘性。4.漆膜保色性较好。但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。
目前，市面上的环氧树脂耐温材料种类较多，主要以耐温、防水、阻燃和防腐蚀为主。但喷涂后的有效防护涂层容易开裂，剥落，降低了材料的使用寿命。所以需要一种耐高温涂料，能够保持有机硅树脂的耐热、防水等性能前提下，还能够增加材料的强度和韧性，增加涂层的使用寿命，能够适于户外使用。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种耐高温涂料及其应用。能够在保持有机硅树脂的耐热、防水和耐候性的前提下，进一步增强涂层的耐高温性能，提高涂层的强度和韧性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种耐高温涂料，包括质量比为(4～6):1的A组分和B组分组成；
所述A组分包括以下重量份数的原料：
改性环氧树脂30～50份，聚硅氮烷树脂6～10份，低熔点玻璃粉6～10份，颜料2～10份，碳化硅微粉6～10份，硅烷偶联剂2～3份，溶剂6～12份，助剂2份；
所述B组分为聚酰胺固化剂。
优选的，所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂或氟硅改性环氧树脂。
优选的，所述颜料是铬铁黑、锌铁黄、耐高温颜料红、钛白粉中的一种。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH550或KH570。
优选的，所述碳化硅微粉的粒径为30～50nm。
优选的，所述溶剂为二甲苯、乙酸乙酯或丙酮中的一种。
优选的，所述助剂为湿润分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。
本发明的第二方面，提供上述的种耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅微粉与1份硅烷偶联剂混合均匀，干燥后得到改性碳化硅；
(2)将改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的改性碳化硅进行超声分散，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂振荡研磨0.5～1h，得到A组分；
(3)将步骤(2)得到的A组分与B组分混合搅拌均匀得到种耐高温涂料。
优选的，所述干燥的温度为70℃。
优选的，所述超声分散的时间为30min。
本发明的第三方面，本发明的涂料可以长期在户外各领域使用。
本发明的有益效果：
(1)本发明将改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，进一步提高涂层的耐高温性能。
(2)本发明在填料中加入改性碳化硅微粉，以增强增韧涂料，可以有效防护涂层开裂、剥落，增加涂层使用寿命。同时，改性碳化硅微粉能够提高涂料的耐高温性能。使涂料能够广泛用于户外环境。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，市面上含有机硅树脂的涂料主要以耐温、防水、阻燃和防腐蚀为主。但有环氧树脂的涂料一般脆性和耐冲击性相对较弱，且耐温一般在200℃左右，喷涂后的有效防护涂层容易开裂，剥落，降低了材料的使用寿命。
基于此，本发明的目的是提供一种耐高温涂料。以改性环氧树脂为主的A组分配以聚酰胺为固化剂。在A组分中加入聚硅氮烷树脂，聚硅氮烷是一类以Si—N为主链的无机聚合物，由于其化学结构的特殊性，在高温条件下可转化为SiCN，SiCNO可以提高体系的耐温性能。碳化硅的化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，但与涂料的相容性差，发明人通过加入硅烷偶联剂对碳化硅进行改性，发现改性碳化硅能够有效提高涂料的韧性和强度，同时还能进一步提高涂料的耐温性。将A组分原料搅拌混合后，再用研磨机进行研磨，使涂料粒度达到30～50nm。最后将A组分与B组分混合均匀得到本发明的种耐高温涂料。该涂料可以广泛用于耐高温的室内及户外场合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
说明：有机硅改性环氧树脂SH-9607购自湖北新四海化工股份有限公；
聚酰胺固化剂Aradur 115(亨斯迈)购自上海凯茵化工有限公司；
消泡剂BYK-1730、分散剂BYK-110、流平剂BYK-300均为德国毕克公司产品，均购自东莞市伯锋化工有限公司。
聚硅氮烷树脂(IOTAOPSZ 1800)购自安徽艾约塔硅油有限公司。
碳化硅微粉购自郑州山河研磨材料有限公司。
实施例1
(1)称取氟硅改性环氧树脂30kg，聚硅氮烷树脂10kg，低熔点玻璃粉10kg，钛白粉5kg，碳化硅微粉6kg，KH-5503kg，二甲苯6kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂13kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥4h，得到改性碳化硅备用；
(3)将氟硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1200r/min搅拌20min，然后再研磨1h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌10min得到种耐高温涂料。
实施例2
(1)称取有机硅改性环氧树脂50kg，聚硅氮烷树脂6kg，低熔点玻璃粉6kg，钛白粉5kg，碳化硅微粉10kg，KH-5502kg，二甲苯12kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂25.75kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥2.5h，得到改性碳化硅备用；
(3)将有机硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1300r/min搅拌15min，然后再研磨1h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌20min得到种耐高温涂料。
实施例3
(1)称取有机硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-5502.5kg，二甲苯9kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂18.3kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)将有机硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
实施例4
(1)称取氟硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-5702.5kg，乙酸乙酯9kg，消泡剂1kg，流平剂1kg；聚酰胺固化剂18.3kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)将氟硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
实施例5
(1)称取有机硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-5702.5kg，丙酮9kg，湿润分散剂、消泡剂1kg，流平剂1kg；聚酰胺固化剂18.3kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)将有机硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
对比例1
(1)称取有机硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，KH-570 1.5kg，二甲苯9kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂16.5kg。
(2)将有机硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(3)将步骤(2)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
对比例2
(1)称取氟硅改性环氧树脂40kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-570 2.5kg，二甲苯9kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂16.7kg。
(2)将碳化硅微粉与1kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)向氟硅改性环氧树脂加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
对比例3
(1)称取有机硅改性环氧树脂40kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，二甲苯9kg，KH-570 1.5kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂14.9kg。
(2)向有机硅改性环氧树脂中加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(3)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
对比例4
(1)称取有机硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-5501.5kg，二甲苯9kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂18.3kg。
(2)将碳化硅微粉与0.5kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)将有机硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
对比例5
(1)称取氟硅改性环氧树脂40kg，聚硅氮烷树脂8kg，低熔点玻璃粉8kg，钛白粉6kg，碳化硅微粉8kg，KH-5504.5kg，二甲苯9kg，分散剂2kg；聚酰胺固化剂18.3kg。
(2)将碳化硅微粉与1.5kg硅烷偶联剂混合均匀，70℃下干燥3h，得到改性碳化硅备用；
(3)将氟硅改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合，400r/min搅拌5min，加入步骤(2)得到的改性碳化硅进行超声分散，超声频率2000Hz，时间30min，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂混合，1250r/min搅拌18min，然后再研磨45h，得到A组分；
(4)将步骤(3)得到的A组分与B组分混合，以900r/min搅拌15min得到种耐高温涂料。
试验例1
将实施例1～5和对比例1～5制备的涂料分别喷涂于钢板表面，喷涂后涂层表面无裂纹，涂层厚度为0.4mm左右。待完全固化得到漆膜，将漆膜置于1000℃烘箱内4h，以及130℃下30d，对漆膜的物理机械性能进行表征。所得结果见表1和表2。
表1
项目 冲击性kg·cm 柔韧性mm 附着力级 涂层变化
实施例1 50 1 1 无变化
实施例2 50 1 1 无变化
实施例3 55 1 1 无变化
实施例4 55 1 1 无变化
实施例5 55 1 1 无变化
对比例1 40 2 2 无变化
对比例2 50 2 2 变色
对比例3 40 3 3 变色
对比例4 45 3 2 变色
对比例5 45 2 2 无变化
表2
项目 冲击性kg·cm 柔韧性mm 附着力级 涂层变化
实施例1 60 1 1 无变化
实施例2 60 1 1 无变化
实施例3 65 1 1 无变化
实施例4 65 1 1 无变化
实施例5 65 1 1 无变化
对比例1 50 2 3 变色
对比例2 60 2 2 无变化
对比例3 45 3 3 变色
对比例4 50 3 3 变色
对比例5 55 2 3 变色
注：附着力依照GB/T1720-1989，冲击性依照GB/T1732-1993，韧性依照GB/T1731-1993进行检测。
由表1和表2可知，实施例1～5制备的涂层，冲击性、柔韧性、附着力和涂层变化均优于对比例1～5。所以本发明的涂料在高温下能够长时间使用，附着力好不易开裂，使用寿命长。
试验例2
将实施例1～5和对比例1～5制备的涂料分别喷涂于钢板表面，待完全固化后做综合性能测试所得结果见表3。
表3
Figure BDA0002755446260000081
注：干燥时间依照GB/T1728-1979(1989)
由表3可知，本发明的种耐高温涂料其表干和实干时间短，且耐酸碱性和耐盐雾性均性能优异。可适于长期户外使用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温涂料，其特征在于，包括质量比为(4～6):1的A组分和B组分组成；
所述A组分包括以下重量份数的原料：
改性环氧树脂30～50份，聚硅氮烷树脂6～10份，低熔点玻璃粉6～10份，颜料2～10份，碳化硅微粉6～10份，硅烷偶联剂2～3份，溶剂6～12份，助剂2份；
所述B组分为聚酰胺固化剂。
2.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂或氟硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述颜料是铬铁黑、锌铁黄、耐高温颜料红、钛白粉中的一种。
4.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550或KH570。
5.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述碳化硅微粉的粒径为30～50nm。
6.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲苯、乙酸乙酯或丙酮中的一种。
7.根据权利要求1所述的种耐高温涂料，其特征在于，所述助剂为湿润分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。
8.权利要求1～7中任一项所述的种耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳化硅微粉与1份硅烷偶联剂混合均匀，干燥后得到改性碳化硅；
(2)将改性环氧树脂与聚硅氮烷树脂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的改性碳化硅进行超声分散，再加入低熔点玻璃粉、颜料、溶剂、助剂和剩余硅烷偶联剂振荡研磨0.5～1h，得到A组分；
(3)将步骤(2)得到的A组分与B组分混合搅拌均匀得到种耐高温涂料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为70℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为30min。
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