CN115160924A - 一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法，该有机硅涂料包括如下重量份数的原料：50～100份有机硅树脂、5～60份颜填料、0～50稀释剂和5～40份固化剂；所述颜填料包括搪瓷釉料、陶瓷粉和金属粉；制备时先将有机硅树脂、颜填料和稀释剂混合、分散后，加入固化剂混合均匀，即得所述涂料；该涂料形成涂层时的固化方式为低温固化或120℃快速固化，涂层在高温服役后产生二次固化反应，实现了涂层组分的有机无机杂化，增强了涂料在高温下的结合力；本发明制得的涂料具有耐腐蚀、耐高温性、耐核辐照性以及自我修复性等多功能料。

Description

一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制 备方法
技术领域
本发明属于材料工程技术领域，涉及一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法。
背景技术
随着核技术的不断进步与发展，对特种涂料提出了更高的要求。其中耐核辐射涂料是指主要用于核工业的具有抗辐射和吸收辐射性能的涂料。同时，由于核工业在运行过程中会产生巨大热量，并且需要使用大量的水进行循环冷却，于是核工业的选址通常位于地广人稀的沿海地区，因此，除了耐核辐射性能，耐核辐射涂料还需要兼备抗高温性能和防腐蚀性能。
耐核辐射涂料与普通涂料一样，由成膜物、颜填料、溶剂和助剂等四部分组成，其中成膜物主要有环氧树脂和有机硅树脂，因不同涂料的组分不同，则涂料的性能亦会不同。目前，国内核工业使用的涂料主要以环氧类涂料为主，对有机硅涂料的研究主要集中在其耐腐蚀和耐高温两方面，而对有机硅涂料耐辐射性能的研究则相对较少。
申请号为CN201510175255.6的专利中，公开了一种耐高温防腐蚀、耐核辐射纳米改性有机硅涂料及其制备方法与应用；按质量份数计，涂料的组成为：有机硅树脂50～100份，纳米粉5～60份，聚氨酯树脂5～40份，稀释剂0～50份。将有机硅树脂、纳米粉和二甲苯按比例连同研磨珠放入循环砂磨机中以1500～2500rpm的速度下分散20～40min后得到A组分。将A组分和B组分混合均匀，采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，在经过表面喷砂处理的金属零部件表面制备涂层，涂层在室温环境中固化后，获得耐高温防腐蚀、耐核辐射涂层。该涂层固化后，在350℃、盐和水蒸气环境中加速腐蚀1000h后，涂层完好，涂层下的金属不氧化和腐蚀，经1.5×105Gy的γ射线辐射后，涂层完好，金属基体得到了有效防护。
上述涂层在实际使用时，其抗腐蚀的有效时间较短，导致抗腐蚀性能较差；且上述涂层经电镜观察会有些许微裂纹，因此其致密度较低，进一步影响涂层的抗腐蚀性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法，以至少实现提高涂层的致密度以及耐腐蚀性能的目的；该有机硅涂料能够有效用于沿海地区的核工业环境。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，包括如下重量份数的原料：50～100份有机硅树脂、5～60份颜填料、0～50稀释剂和5～40份固化剂；所述颜填料包括搪瓷釉料、陶瓷粉和金属粉。
作为本申请的一些可实施方式，所述涂料包括如下重量份数的原料：60～85份有机硅树脂、15～50份颜填料、15～40稀释剂和12～30份固化剂。
作为本申请的一些可实施方式，所述涂料包括如下重量份数的原料：75～90份有机硅树脂、30～52份颜填料、20～30份稀释剂和20～35份固化剂。
作为本申请的一些可实施方式，所述涂料包括如下重量份数的原料：79～83份有机硅树脂、35～45份颜填料、22～28份稀释剂和23～28份固化剂。
作为本申请的一些可实施方式，所述搪瓷釉料包括钙长石、金红石和新制釉料；所述新制釉料由SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2制备而成；其中，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为：25：25-30：5-10:5-10:10-15:1-2：1-2:5-10。
作为本申请的一些可实施方式，所述金属粉为Cr、Ni、V、Ti、NiCrAlY合金中的任意一种或多种组合。
作为本申请的一些可实施方式，所述涂料用于在经过表面喷砂处理的金属零部件表面的外表面形成涂层；所述涂层的制备方法为，在经过表面喷砂处理的金属零部件表面喷涂、刷涂或浸涂所述涂料，涂料固化后，制得所述涂层。
作为本申请的一些可实施方式，固化方式为低温固化或120℃快速固化。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种如上所述的耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1先将所述有机硅树脂、颜填料和稀释剂球磨混合，其后进行分散，制得第一混合物；
S2将所述固化剂加入所述所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料。
作为本申请的一些可实施方式，步骤S1中分散过程的分散速度为1500～2500rpm，分散时间为分散20～40min。
相较现有技术，本发明的有益效果是：
1.本发明原料来源丰富、制备工艺简单，可广泛适用于工业生产，提高生产效率。
2.本发明的固化方式为常温固化或110-130℃快速固化，固化温度较低、固化时间较短，在实际涂装过程中具有重要意义；此外，涂层在高温(如本发明的高温盐雾测试环境或者其他高温)环境下服役后产生二次固化反应，实现了涂层组分的有机无机杂化，增强了涂料在高温下的结合力，提高涂料的稳定性能。
3.本发明制备的有机硅涂层致密度和高温耐盐雾腐性时长得到有效提升，极大程度提高了其高温耐盐雾腐蚀性能；在保证致密度、高温耐盐雾腐蚀性能优异的基础上，其还具有较强的耐高温核辐照性能和耐高温自修复性能；耐腐蚀以及耐核辐照性能指标为：涂装该涂料的304不锈钢在350℃盐和水蒸气环境中经5000h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
附图说明
图1：实施例1中涂层的电镜扫描图；
图2：涂层辐射前后的图片对比；其中，左图代表辐射前，右图代表辐射后；
图3：实施例2中涂层的电镜扫描图；
图4：实施例3中涂层的电镜扫描图；
图5：实施例4中涂层的电镜扫描图；
图6：涂层经盐雾试验后，表面锈蚀情况图；
图7：对比例6中涂层的电镜扫描图。
具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现有技术中，公开的一种耐高温防腐蚀耐核辐射纳米改性有机硅涂料，其制成涂层后，在高温下确实具有一定的耐腐蚀性能，但是其耐腐蚀性能时长较短，在实际应用时对涂层基体的保护性能较差，因此其抗腐蚀性能有待进一步提高，此外，经电镜观察涂层后，发现有些许微裂纹，如此导致涂层的致密度降低，进一步影响涂层的抗腐蚀性能，同时还会影响涂层的耐核辐照性能；此外，机硅涂层与金属基体材料存在热膨胀系数差异，在冷热循环过程中出现应力累积，进而导致微裂纹的形成，进而导致涂层形成贯穿性缺陷，高温环境中的(NaCl、KCl)/H2O/O2)通过贯穿性缺陷到达金属基体，形成腐蚀产物，引起涂层剥落，加速腐蚀，进而导致防护体系崩溃，这些问题严重制约了有机硅涂层在高温海洋环境中的应用。
基于此，本发明提供了一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，包括如下重量份数的原料：50～100份有机硅树脂、5～60份颜填料、0～50稀释剂和5～40份固化剂；所述颜填料包括搪瓷釉料、陶瓷粉和金属粉。
上述原料中，金属粉可与腐蚀介质发生反应，产生体积膨胀从而使涂层具有良好耐腐蚀性能和防护效果，同时新制搪瓷釉料和陶瓷粉末能够调节涂层的热膨胀系数，进而减少有机硅涂层和金属基体材料之间存在的热膨胀系数差异，减少应力累积，进而减少裂纹产生；此外，金属粉韧性、延展性良好，在热循环环境中，涂层中裂纹萌生和扩展受到阻碍，涂层抗剥落性能提高，进而提高高温耐腐蚀性能；颜填料能够吸收核辐射射线，提高耐腐蚀性能；本发明通过将有机硅树脂、颜填料、稀释剂以及固化剂按照一定的用量配置成涂料，各种组分互相协同发挥作用，使涂料具备多功能性；相较现有技术，该涂料制成的涂层在电镜下观察无明显的裂纹，致密度更高，在此基础上，其耐腐蚀性能也得以显著提升，经测试，将该涂料涂覆于304不锈钢表面后，将该304不锈钢在350℃盐和水蒸气环境中经5000h加速腐蚀后涂层完好，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护，且保护时长得以增加，也同时证明本发明具有极强的耐高温性能；此外，在具有高致密度、强耐海洋腐蚀性能以及强耐高温性能的基础上，该涂层还具有极强的高温耐核辐照性能，经测试，将该304不锈钢在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏；此外，该涂料还具有修复功能；本发明的涂层的各方面性能均较高，在实际工况中具有重要的应用价值。
为了进一步提高所述涂料的高温耐盐雾腐蚀性能，作为本申请的一些可实施方式，对所述涂料的各组分用量作出了进一步限定，即所述涂料包括如下重量份数的原料：60～85份有机硅树脂、15～50份颜填料、15～40稀释剂和12～30份固化剂。在满足致密度、耐腐性性能、耐核辐照性能、耐高温性能都较强的基础上，通过进一步限定配方，能够进一步提高涂料的耐腐蚀性能。
为了进一步提高所述涂料的高温耐核辐照性能，作为本申请的一些可实施方式，对所述涂料的各组分用量作出了进一步限定，即所述涂料包括如下重量份数的原料：75～90份有机硅树脂、30～52份颜填料、20～30份稀释剂和20～35份固化剂。在满足致密度、耐腐性性能、耐核辐照性、耐高温性能都较强的基础上，通过进一步限定配方，能够进一步提高涂料的耐核辐照性能。综上，通过对原料配比进行进一步限定，能够在涂料满足耐辐照、耐高温、耐腐蚀性能的基础上，更侧重于某一性能，这在实际生产中极为重要。
为了进一步提高所述涂料的耐高温性能、高温耐核辐照性能、高温耐盐雾腐蚀性能以及修复性能，作为本申请的一些可实施方式，对所述涂料的各组分用量作出了进一步限定，即包括如下重量份数的原料：79～83份有机硅树脂、35～45份颜填料、22～28份稀释剂和23～28份固化剂。用该配比的原料制备的涂料在耐高温性能、耐核辐照性能、耐腐蚀性能方面的效果都达到最优。
为了进一步提高所述涂料的耐高温性能、高温耐核辐照性能、高温耐盐雾腐蚀性能以及修复性能，作为本申请的一些可实施方式，对所述搪瓷釉料的各组分用量作出了进一步限定，即所述搪瓷釉料包括钙长石、金红石和新制釉料；所述新制釉料由SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2制备而成；其中，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为：25：25-30：5-10:5-10:10-15:1-2：1-2:5-10。
为了进一步提高所述涂料的耐高温性能、耐核辐照性能、耐腐蚀性能以及修复性能，作为本申请的一些可实施方式，对所述涂料的各组分用量作出了进一步限定，即所述金属粉为Cr、Ni、V、Ti、NiCrAlY合金中的任意一种或多种组合。
涂料的性能不仅与原料及其用量有关，还与其制备方法有很大影响，制备方法中的步骤以及各项参数都直接决定了涂料的最终性能。
本发明还提供了一种如上所述的耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1先将所述有机硅树脂、颜填料和稀释剂球磨混合，其后进行分散，制得第一混合物；
S2将所述固化剂加入所述所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料。
本发明通过将机硅树脂、颜填料和稀释剂经球磨、分散后与固化剂进行混合，即得所述涂料，制备方法简单，制备成本低，适用工业化生产。
为了进一步提高所述涂料均匀度，以实现进一步增加其耐高温性能、耐核辐照性能、耐腐蚀性能以及修复性能的目的，作为本申请的一些可实施方式，对步骤S1中的分散时间和分散速度作出了进一步限定，即步骤S1中分散过程的分散速度为1500～2500rpm，分散时间为分散20～40min。
上述涂料制备结束后，需用于沿海地区的核工业中的金属零部件表面，以提高金属零部件的耐高温性能、高温耐核辐照性能、高温耐海洋环境腐蚀性能以及修复性能。
基于此，本发明还提供了一种如上所述的耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的应用，所述涂料用于在经过表面喷砂处理的金属零部件表面的外表面形成涂层；所述涂层的制备方法为，在经过表面喷砂处理的金属零部件表面喷涂、刷涂或浸涂所述涂料，涂料固化后，制得所述涂层。
为了进一步提高所述涂层的性能，作为本申请的一些可实施方式，对固化方式进行了进一步限定，即固化方式为低温固化或120℃快速固化。
固化温度在制备涂层极为重要；固化温度过低时，涂料中的溶剂挥发较慢，化学反应迟缓，涂料难以固化；而固化温度过高时，会导致涂料和基体材料的性能受到影响，结合力下降，产生开裂等缺陷；此外，现有技术中，有机硅涂层通常在150～250℃固化，涂料成膜后，在高温服役过程中有机基团热解挥发，导致体积收缩，并形成空隙，造成涂层贯穿性缺陷，高温环境中的(NaCl、KCl)/H2O/O2)通过贯穿性缺陷到达金属基体，形成腐蚀产物，引起涂层剥落，加速腐蚀，进而导致防护体系崩溃；本发明采用常温或120℃快速固化，涂层在高温(如本发明的盐雾测试环境350℃或者其他高温)环境下服役后产生二次固化反应，实现了涂层组分的有机无机杂化，增强了涂料在高温下的结合力，提高了其耐腐蚀、自修复、耐高温、耐核辐照性能，能够有效避免涂层贯穿性缺陷的产生；此外，本发明高温固化时间较短，一般2个小时即可固化完全。
下面结合具体实施方式对本申请所述涂料的制备进行更近一步地详细说明；值得说明的是：实施例中的各种原料均为市售产品。
需要说明的是，以下实施例中的新制釉料均为SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2高温烧结、粉碎后所得。
实施例1
S1先将50份聚甲基硅树脂、55份颜填料(其中，钙长石、金红石、新制釉料、微纳级氧化铝陶瓷粉和NiCrAlY的质量比为3:5:10:5:2；新制釉料中，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为25：25：10:5:15:1：1:10)和10份稀释剂一同放入循环砂磨机中球磨均匀，其后以在1600rpm的速度下分散30min，制得第一混合物；
S2将38份聚氨酯固化剂加入所述所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料；
S3将所述涂料喷涂、刷涂或浸涂于经过表面喷砂处理的304不锈钢表面，在120℃固化后，制得304不锈钢涂层。
将所得涂层进行电镜观察，如图1所示，能够看到在该倍镜下，依然未出现裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经3000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，如图2所示，涂层仅表面氧化变色，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例2
S1先将60份聚芳基有机硅树脂、10份颜填料(其中，钙长石、金红石、新制釉料、微纳级氧化铬陶瓷粉和Ni粉的质量比为3:5:10:5:2；新制釉料中SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为25：30：8:8:15:2：1:5)和40份稀释剂一同放入循环砂磨机中球磨均匀，其后以在2000rpm的速度下分散25min，制得第一混合物；
S2将15份聚氨酯固化剂加入所述所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料；
S3将所述涂料喷涂、刷涂或浸涂于经过表面喷砂处理的304不锈钢表面，在110℃固化2h后，制得304不锈钢涂层。
将所得涂层进行电镜观察，如图3所示，未发现任何裂纹，涂层致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经3000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例3
S1先将65份聚甲基苯基有机硅树脂、20份颜填料(其中，钙长石、金红石、新制釉料、微纳级氧化钇陶瓷粉和Cr粉的质量比为3:5:10:5:2；新制釉料中，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为25：16：8:9:11：2:2：2:8)和30份稀释剂一同放入循环砂磨机中球磨均匀，其后以在2500rpm的速度下分散20min，制得第一混合物；
S2将15份聚氨酯固化剂加入所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料；
S3将所述涂料喷涂、刷涂或浸涂于经过表面喷砂处理的304不锈钢表面，在120摄氏度固化2h后，制得304不锈钢涂层。
将所得涂层进行电镜观察，如图4所示，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经4000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例4
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为85份、20份、35份和20份；将陶瓷粉更换为氧化锆。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，如图6所示，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经4000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例5
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为90份、50份、17份和35份；将陶瓷粉更换为氧化钇和氧化锆的混合物。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经3000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.65×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例6
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为80份、52份、20份和33份；将陶瓷粉更换为氧化铝和氧化铬的混合物。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经3000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.65×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例7
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为79份、35份、28份和24份。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经5000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
实施例8
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为83份、40份、25份和25份。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，未发现任何裂纹，致密度＞90％；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经5000h加速腐蚀后，涂层完好无损，未出现剥落破坏，不锈钢得到有效保护；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层完好，未出现剥落、起泡破坏。
对比例1
相较实施例3，将有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数进行了更换，更换后，有机硅树脂、颜填料、稀释剂和固化剂的重量份数分别为20份、50份、30份和50份。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现细小裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在300℃盐和水蒸气环境中经720h加速腐蚀后，涂层出现剥落破坏，如图6(a1#)，不锈钢有效保护时长较短；将该304不锈钢涂层在300℃环境中经1.5×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
对比例2
相较实施例3，将新制釉料中的配比进行更换，更换后，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为25：10：2:20:11：5:2:8。
其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现细小裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经300h加速腐蚀后，涂层出现剥落破坏，如图6(b2#)不锈钢有效保护时长较短；将该304不锈钢涂层在300℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
对比例3
相较实施例3，将新制釉料中的CaF2去掉，其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现细小裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在300℃盐和水蒸气环境中经700h加速腐蚀后，涂层开始出现剥落破坏，如图6(c3#)不锈钢有效保护时长较短；将该304不锈钢涂层在300℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
对比例4
称取甲基有机硅树脂1000g、纳米钛粉(粒径50nm)300g、纳米二氧化钛粉(粒径60nm)100g、二甲苯300g和500g粒径为0.8mm的硅酸锆研磨珠。预混合甲基有机硅树脂、纳米钛粉、纳米二氧化钛粉、二甲苯，将上述预混合均匀后的混合物连同研磨珠边搅拌边加入循环砂磨机中，以2300rpm的转速搅拌25min后，取出后获得A组分。称取300g聚氨酯树脂与上述A组分混合均匀后粘度为28s，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的304不锈钢表面，在常温下固化24h，即获得耐高温防腐蚀、耐核辐射防护涂层。
本实施例中，耐高温防腐蚀、耐核辐射防护涂层的性能参数如下：
涂装了上述10μm耐高温防腐蚀、耐核辐射防护涂层的304不锈钢在350℃、盐和水蒸气环境中经1250h加速腐蚀后，涂层出现剥落等破坏，如图6(d4#)；在350℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后，涂层完好，未出现剥落、起泡等破坏。
对比例5
相较实施例3，将固化温度换为150℃，其余步骤和参数同实施例3。
所得涂层出现较大裂纹，体现该涂层致密度较差，进而严重影响其耐腐蚀性能和耐核辐照性能。
对比例6
相较实施例3，将新制釉料去掉，其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现明显裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在200℃盐和水蒸气环境中经600h加速腐蚀后，涂层出现剥落破坏，如图7(涂层表面及截面形貌照片)所示，涂层直接发生了开裂，基体已经被氧化；将该304不锈钢涂层在200℃环境中经1.7×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
此外，将实施例1-8中的涂层进行力学性能测试，测试结果如表1所示。
对比例7
相较实施例3，将金属粉去掉，其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现明显裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在250℃盐和水蒸气环境中经650h加速腐蚀后，涂层出现剥落破坏；将该304不锈钢涂层在250℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
对比例8
相较实施例3，将陶瓷粉去掉，其余步骤和参数同实施例3。
将所得涂层进行电镜观察，发现裂纹，体现该涂层致密度较差；将该304不锈钢涂层在350℃盐和水蒸气环境中经500h加速腐蚀后，涂层出现剥落破坏；将该304不锈钢涂层在350℃环境中经1.6×105Gy的γ射线辐射后或中子注量在≥1.0×1018n/cm2后，涂层出现剥落、起泡破坏。
表1涂层的力学性能
Table 1The mechanical properties of the graphite/silicon carbidecomposite coatings
Figure BDA0003760384160000101
Figure BDA0003760384160000111
结论：(1)通过表1可知：本发明(即实施例1-8)中的涂层附着力强度、冲击强度以及柔韧度均较好；
(2)结合图1-7，以及上述对实施例1-8、对比例1-4中的涂层性能描述可知：本发明中的涂层相较现有技术，在抗腐蚀性能方面得以显著提升，抗腐蚀有效时长增长，同时涂层中并未裂纹，致密度良好，且具有极高的耐核腐蚀性能以及修复性能；其中，实施例1-8中的致密度以及耐腐蚀性能均较高，而实施例3-4中的涂层在实际测试时，发现其耐腐蚀性能较实施1-2以及5-6更好，实施例5-6中的耐辐照性能相较实施例1-4更好，即在本发明的配比下，通过新一步优化配比，可以制得耐辐照性能和耐腐蚀性能有所偏好的涂层；而实施例7-8中的涂料其耐腐蚀性能以及耐辐照性能均较实施例1-6好；即在本发明的配比下，通过新一步优化配比，可以进一步提高涂料的耐辐照性能和耐腐蚀性能；进一步的，对比例1中将涂料的配比进行跟换后，其耐腐蚀性能以及致密度降低；对比例2中将新制原料的配比进行更换，其耐腐蚀性能以及致密度降低；对比例3中，将新制釉料中的原料去掉后，其耐腐蚀性能以及致密度降低；对比例4为现有技术，其耐腐蚀性能、耐核辐射性能以及致密度均较本发明涂层差；对比例5中涂层固化温度升高后，涂层表面明显开裂；对比例6中去掉新制釉料，对比例7中去掉金属粉、对比例8中去掉陶瓷粉，其耐腐蚀性能、耐核辐射性能以及致密度均较本发明涂层差；通过对比例可知，本发明中的涂层需严格按照配方和配比进行制备，否则制备的涂层难以同时实现耐腐蚀性能、耐核辐射性能、耐高温性能、修复性能以及高致密度。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：50～100份有机硅树脂、5～60份颜填料、0～50稀释剂和5～40份固化剂；所述颜填料包括搪瓷釉料、陶瓷粉和金属粉。
2.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：60～85份有机硅树脂、15～50份颜填料、15～40稀释剂和12～30份固化剂。
3.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：75～90份有机硅树脂、30～52份颜填料、20～30份稀释剂和20～35份固化剂。
4.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：79～83份有机硅树脂、35～45份颜填料、22～28份稀释剂和23～28份固化剂。
5.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，所述搪瓷釉料包括钙长石、金红石和新制釉料；所述新制釉料由SiO2、Al2O3、
Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2制备而成，其中，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、B2O3、CoO、NiO和CaF2的质量比为25：25-30：5-10:5-10:10-15:1-2：1-2:5-10。
6.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，所述金属粉为Cr、Ni、V、Ti、NiCrAlY合金中的任意一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料，其特征在于，所述涂料用于在经过表面喷砂处理的金属零部件表面的外表面形成涂层；所述涂层的制备方法为，在经过表面喷砂处理的金属零部件表面喷涂、刷涂或浸涂所述涂料，涂料固化后，制得所述涂层。
8.一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的应用，其特征在于，固化方式为低温固化或110-130℃快速固化。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1先将所述有机硅树脂、颜填料和稀释剂球磨混合，其后进行分散，制得第一混合物；
S2将所述固化剂加入所述所述第一混合物中，混合均匀后即得所述涂料。
10.一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1中分散过程的分散速度为1500～2500rpm，分散时间为分散20～40min。
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