CN117659862A - 一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法，属于表面处理技术领域，解决了现有技术中现有防护涂料固化速度慢、耐高温氧化性能不足、耐蚀性不佳、耐气流冲刷性能不良的问题之一。本发明公开了一种耐高温防护涂料，所述防护涂料由两种组分构成：组分A含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分B含有改性聚硅氮烷。本发明所公开的耐高温防护涂料能够在不同温湿度条件下快速固化，且耐高温、耐腐蚀、耐气流冲刷性能好，能够广泛用于各类设备外表面的防护，提高设备表面的综合防护性能，有效延长了设备服役的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法。
背景技术
航空发动机封严衬套、燃气轮机排烟管路等装备/设备需要在300～700℃下长期服役，面临高温氧化、高低温热震、腐蚀以及气流冲刷等严苛环境侵蚀，对耐高温高阻隔性热防护涂层需求迫切。同时，为适应装备在多种气候条件下的生产制造、维修维护的需要，防护涂料在大跨度环境温、湿度快速固化生效的能力也至关重要。
目前，已有耐高温防护涂料的相关公开报道，如中国专利CN103409063A公开了一种环保型室温固化有机硅耐高温涂料及其制备方法，专利选择醇溶型有机硅树脂和三亚乙基四胺、环烷酸钴催化剂和附着力促进剂反应实现涂层成膜物的室温固化，且涂料制备、施工过程中不释放苯类化合物，实现环境友好。涂层通过添加高岭土作为高温粘结剂、氧化铝短切纤维做防锈颜料，实现了涂层耐900℃的高温腐蚀防护。中国专利CN103468154B公开了一种耐高温室温固化磷酸盐胶粘剂及其制备方法，专利选择在磷酸溶液中加入氢氧化铝、氧化铬粉末制备改性磷酸二氢铝溶液与氧化铝、氮化铝、氧化钇、氟化钙、氮化硼和氧化锌组成的固化剂反应得到耐高温室温固化磷酸盐胶粘剂。该材料可在1500℃的高温下使用。
但是，现有技术中的耐高温防护涂料仍存在固化速度慢、耐气流冲刷性能不佳的缺陷，增加了设备生产制造、维修养护难度，且不利于装备/设备在严苛环境下长时间稳定运行。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法，用以解决现有防护涂料固化速度慢、耐高温氧化性能不足、耐蚀性不佳、耐气流冲刷性能不良的问题中的至少一个。
本发明公开了一种耐高温防护涂料，所述防护涂料由两种组分构成：组分A含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分B含有改性聚硅氮烷。
具体的，所述组分A的具体组成按质量百分比计为：有机硅树脂20％～40％，改性分子筛粉末10％～20％，高温增强相填料0.5％～3％，颜料10％～15％，功能助剂3％～8％，余量为稀释剂。
具体的，组分A与组分B的质量比为100：(15～20)。
具体的，所述有机硅树脂为甲基、乙烯基聚硅氧烷共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。
具体的，所述改性分子筛粉末为经过水汽吸附改性的3A型和/或4A型分子筛粉末；所述改性分子筛粉末平均粒径为5～10μm。
具体的，所述高温增强相填料为硅烷改性氧化石墨烯和/或硅烷改性六方氮化硼。
优选的，所述硅烷为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
具体的，所述稀释剂为二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
本发明还公开了一种所述防护涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：称取3A型和/或4A型分子筛粉末，球磨后进行高温活化和水汽吸附改性操作，制得改性分子筛粉末；
S2：称取氧化石墨烯和/或六方氮化硼，使其分散于乙醇-水溶液中，水浴加热并搅拌至回流状态，向体系加入硅烷，反应一段时间后，将沉淀物分离、洗净、干燥后获得高温增强相填料；
S3：准备并称取有机硅树脂、颜料、功能助剂和稀释剂，按质量比配置组分A预制料，并将预制料放置于高速分散机中进行分散、砂磨，获得组分A；
S4：准备改性聚硅氮烷，获得组分B。
本发明还公开了一种所述防护涂料的使用方法，具体包括以下步骤：
S21：按组分A和组分B的混合比例进行调漆，搅拌均匀后加入粘度调节剂调节漆料粘度，直至达到可喷涂或刷涂的粘度；
S22：将调和后的防护涂料涂覆于设备表面，在温度≥0℃条件下固化至少24小时，即可得到耐高温防护涂层。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、可实现环境自适应固化，能够在温度≥0℃的条件下快速固化。本发明通过添加水汽吸附改性分子筛耦合硅烷改性高温增强相填料，形成聚硅氮烷和有机硅树脂成膜固化环境的自持缓冲体系，基于水汽吸附改性分子筛引入涂层固化所需的水汽和氧气，加速聚硅氮烷自身的脱氢或脱氨，实现与有机硅树脂的快速交联，进一步实现金属基底的成键锚定，从而实现在不同温湿度条件下能够快速固化。根据实验数据可得，所述涂料在温度≥0℃的条件下，最快2h内即可快速固化。
2、耐高温性能优异。采用聚硅氮烷和有机硅树脂作为成膜物，通过其共聚反应形成致密耐高温粘结体系，聚硅氮烷在高温下可进一步实现涂层的陶瓷化转变，从而实现涂层整体化学结构的耐温性提升，在长时间高温600℃～700℃后依然具备90％以上的质量保持率。
3、耐蚀性优异。通过添加硅烷改性的氧化石墨烯或六方氮化硼在涂层的纵向深度上形成迷宫效应，延长水、氧气等腐蚀因素到达基材的路径，从而实现涂层耐蚀性的提升，且氧化石墨烯及六方氮化硼，在高温下具有极强的稳定性，不易降解及氧化，从而保证涂层在长期高温下保持优异的耐蚀性。
4、耐气流冲击性能优异：通过高性能聚硅氮烷与有机硅树脂的交联形成致密的化学结构，同时涂层在高温下进一步实现陶瓷化转变，从而保持其硬度不丧失；此外，添加的硅烷改性的氧化石墨烯及六方氮化硼具备较高的莫氏硬度二者耦合可以赋予涂层优异的耐气流冲击性。
5、制备工艺较为简单，工艺条件温和，易于规模化生产和推广。且生产、运输和储存时双组分分别保存，使用时再混合形成交联结构，因此在运输和保存过程中不会出现涂料凝固、失效的问题。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为防护涂料制备及使用方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明公开了一种耐高温防护涂料，所述防护涂料由两种组分构成：组分A含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分B含有改性聚硅氮烷。
具体的，所述组分A的具体组成按质量百分比计为：有机硅树脂20％～40％，改性分子筛粉末10％～20％，高温增强相填料0.5％～3％，颜料10％～15％，功能助剂3％～8％，余量为稀释剂。
有机硅树脂：所述有机硅树脂为甲基、乙烯基有机硅树脂共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。以端基为羟基为例，硅氧链上的硅羟基可与聚硅氮烷分子链中的硅胺基发生脱胺反应，从而实现分子交联，交联后的大分子网络由于脱除了硅羟基从而具备更好的耐温结构，在高温下逐步实现涂层的陶瓷化转变，热失重极低，分子量选取范围超过限制后，涂层不能保证相应耐高温性能。聚硅氧烷含量小于20％会导致改性分子筛粉末、高温增强相填料等组分不能被完全包覆，无法形成连续完整的漆膜；含量过高则会导致材料的浪费和最终漆膜综合防护性能(比如耐热冲击性)降低。实验证明，有机硅树脂20％～40％为宜。
改性分子筛粉末：水汽吸附改性分子筛为涂层中有机硅树脂和聚硅氮烷的活性端基共聚，并与金属基底成键锚定，实现预引入或自引入固化所需水汽和氧气，满足涂层固化需求，不需从环境中额外引入水汽和氧气。随涂层逐渐固化和服役中温度升高，逐步实现水分脱附，加速聚硅氮烷自身的脱氢或脱氨，实现与有机硅树脂的快速交联，进一步实现金属基底的成键锚定，从而实现在不同温湿度条件下能够快速固化，脱附后的分子筛粉末可通过毛细管力牵引成膜物进入孔隙中，进而实现涂层结构的支撑补强，选用此两类分子筛粉末在于其来源广泛，经过球磨后，粒径符合涂料生产的一致要求，不会对涂层性能造成负面影响。含量过高会影响交联结构的形成，且会影响涂料/涂层的综合性能；含量过低则无法引入充足的水汽和氧气，也不利于涂层结构的支撑补强。。实验证明，改性分子筛粉末10％～20％为宜。
高温增强相填料：改性高温增强相填料在微观上实现涂层分区固化，分散固化进程中的应力，确保涂层表面状态稳定，在涂层固化后又可提供阻隔性能，氧化石墨烯及六方氮化硼，在高温下具有极强的稳定性，不易降解，从而保证涂层在长期高温下保持优异的耐蚀性。规定的含量0.5％～3％符合两种材料在涂料中分散能力，过高会引起涂料生产制备中的浮色分相，过低会降低涂层性能。
颜料：为提高涂层耐高温性，选用的颜料均为高温下具备高稳定性颜料，在随涂层服役期间不会引起变色、褪色等问题，保持涂料的装饰性。经实验验证，添加量10％～15％较为合适。
功能助剂：所述功能助剂为填料润湿分散剂、消泡剂、流平剂的混合物。填料润湿分散剂起分散填料的作用，可选的包括如disperse 670，BYK110等；消泡剂起消除涂料在制作过程中泡沫，降低缩孔的作用，BYK 066N，BYK 085等；流平剂起促进涂料流平性、均匀性的作用，可选的包括如BYK 331等，WET270等。功能助剂含量过低无法起到对应效果，含量过高会影响涂层的综合性能，3％～8％较为适宜。
稀释剂：降低涂料体系粘度，适应涂料生产工艺及施工工艺，常见的稀释剂包括了二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等及其配制产品均可满足本发明实施需要。
改性聚硅氮烷：聚硅氮烷作为与有机硅树脂反应成膜的另一组分，其关键在于可在高温下逐步实现陶瓷化，另一方面其端基可与有机硅树脂室温下交联，所形成的大分子结构具有极高的高温稳定性，在高温下可保持较高的硬度。
各组分间的协同作用：本发明采用水汽吸附改性分子筛耦合硅烷改性高温增强相填料搭建聚硅氮烷和有机硅树脂成膜固化环境的自持缓冲体系，水汽吸附改性分子筛与涂层中有机硅树脂和聚硅氮烷的活性端基共聚，并与金属基底成键锚定，实现预引入或自引入固化所需水汽和氧气。随涂层固化和服役中温度升高，涂层后续逐步实现水分脱附，加速共聚进程，脱附后的毛细管力牵引成膜物包裹分子筛粉末实现区域补强；改性高温增强相填料在微观上实现涂层分区固化，分散固化进程中的应力，确保涂层表面状态稳定，在涂层固化后又可提供阻隔性能。通过涂料配方中各组分配合，最终实现涂层自适应多种温湿度快速固化并实现高温热防护性能。
综合考虑有机硅树脂与聚硅氮烷的交联结构中各基团比例及其他组分协同作用，组分A与组分B的质量比为100：(15～20)时较为适宜。
具体的，所述有机硅树脂为甲基、乙烯基聚硅氧烷共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。有机硅端基活泼基团的选用与聚硅氮烷的活泼基团决定，二者配伍才可实现涂层固化，以端基为羟基为例，硅氧链上的硅羟基可与聚硅氮烷分子链中的硅胺基发生脱胺反应，从而实现分子交联，交联后的大分子网络由于脱除了硅羟基从而具备更好的耐温结构；上述分子量的有机硅树脂粘度合适，方便处理，形成的交联结构较为稳固。
具体的，所述改性分子筛粉末为经过水汽吸附改性的3A型和/或4A型分子筛粉末；所述改性分子筛粉末平均粒径为5～10μm。选用此两类分子筛粉末在于其来源广泛，且较小的粒径有助于水汽脱附后作为间隙材料补强涂层结构，既实现了固化所需水汽和氧气的预引入/自引入，又能够作为良好的结构补强材料。
具体的，所述高温增强相填料为硅烷改性氧化石墨烯和/或硅烷改性六方氮化硼，填料片层直径为2～5μm。上述两种填料在高温下具有极强的稳定性，不易降解，从而保证涂层在长期高温下保持优异的耐蚀性；合理的片层直径有利于填料的均匀分散和堆叠，保证涂层结构的强度。
优选的，所述硅烷为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。上述硅烷将填料包覆后，能够提高填料的稳定性和耐蚀性。
具体的，所述颜料为金红石型二氧化钛、尖晶石结构钴蓝、钛-锑-镍黄中的一种或几种。选用的颜料均为高温下具备高稳定性颜料，在随涂层服役期间不会引起变色、褪色等问题，保持涂料的装饰性。
具体的，所述稀释剂为甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种，这几种常见稀释剂可以满足本发明涂料粘度调节的需求。
具体的，所述功能助剂为填料润湿分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或几种。料润湿分散剂起分散填料的作用，可选的包括如disperse 670，BYK110等；消泡剂起消除涂料在制作过程中泡沫，降低缩孔的作用，如BYK 066N，BYK 085等；流平剂起促进涂料流平性、均匀性的作用，可选的包括如BYK 331，WET270等。
具体的，稀释剂为二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等及其配制产品。
具体的，改性聚硅氮烷为全氢、乙烯基或氨基封端，基本结构为数均分子量为2000～3000，R1、R2为甲基、乙基、乙烯基、苯、氢中的一种或几种。该分子量改性聚硅氮烷具有合适的粘度，便于处理。上述单元结构及侧链基团能够与有机硅树脂中的对应基团反应，形成稳定的交联结构。
本发明还公开了一种所述防护涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：称取3A型和/或4A型分子筛粉末，球磨后进行高温活化和水汽吸附改性操作，制得改性分子筛粉末；
S2：称取氧化石墨烯或六方氮化硼，使其分散于乙醇-水溶液中，水浴加热并搅拌至回流状态，向体系加入硅烷，反应一段时间后，将沉淀物分离、洗净、干燥后获得高温增强相填料；
S3：准备并称取有机硅树脂、颜料、功能助剂和稀释剂，按质量比配置组分A预制料，并将预制料放置于高速分散机中进行分散、砂磨，获得组分A；
S4：准备改性聚硅氮烷，获得组分B。
具体的，步骤S1的具体操作为称取适量的3A和/或4A型分子筛粉末原料再称取适量粒径为1～2mm的锆珠，球料比约为2:1，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃～200℃的真空烘箱中活化8h～10h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h～2h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。使得改性后的分子筛粉末能够为涂料引入充足的水汽和氧气。
具体的，步骤S2中硅烷的接枝改性可显著提高二者的分散能力，实现涂料体系的均匀。
具体的，步骤S2的具体操作为，称取适量氧化石墨烯和/或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比(该质量比保证填料在溶液体系中的充分分散，填料添加量可以更低，但是效果没有明显改善)混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入过量的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种，回流反应5h～8h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
具体的，有机硅树脂可根据所需参数要求直接采购获得。
具体的，步骤S4的具体操作为将配置好的组分A预制料与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比(球料比)置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1000rpm～2000rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm。较低的细度有利于涂料涂覆/分散的更加均匀，也保证了各组分混合充分。
具体的，改性聚硅氮烷可根据具体参数要求直接采购获得。
本发明还公开了一种所述防护涂料的使用方法，具体包括以下步骤：
S21：按组分A和组分B的混合比例进行调漆，搅拌均匀后加入粘度调节剂调节漆料粘度，直至达到可喷涂或刷涂的粘度；
S22：将调和后的防护涂料涂覆于设备表面，在温度≥0℃条件下固化至少24小时，即可得到耐高温防护涂层。
具体的，粘度调节剂为乙酸丁酯和/或甲基异丁酮。
具体的，防护涂料涂覆厚度可根据实际需要自行调节。
实施例1
1、分子筛粉末改性：称取400g的3A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠800g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应6h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端环氧基有机硅树脂35g，3A型改性分子筛粉末15g，改性氧化石墨烯0.7g，金红石型二氧化钛10g、尖晶石结构钴蓝1g、钛-锑-镍黄1.5g，填料润湿分散助剂disperse 670 3g、消泡剂BYK 066N 1g、流平助剂BYK 331 0.5g，乙酸丁酯12g，甲基异丁酮11g；全氢聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:20的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为70～80μm，室温固化24h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在25℃，湿度保持在90％RH时，涂层的固化时间为1.5h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行100h连续高温后涂层完好，附着力8.9MPa以上。在高速气流冲击下40h后涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力。
实施例2
1、分子筛粉末改性：称取400g的4A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠900g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端乙烯基有机硅树脂30g，4A型改性分子筛粉末20g，改性氮化硼1.3g，金红石型二氧化钛13g、尖晶石结构钴蓝1g、钛-锑-镍黄1g，填料润湿分散助剂BYK1102g、消泡剂BYK 066N 1g、流平助剂BYK 3310.8g，乙酸丁酯15g，甲基异丁酮15g，乙烯基聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:15的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为65～75μm，室温固化36h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在150℃，湿度保持在90％RH时，涂层的固化时间为1.5h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行100h连续高温后涂层完好，附着力9.2MPa以上。在高速气流冲击下45h后涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力。
实施例3
1、分子筛粉末改性：称取250g的3A型和250g4A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠850g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端乙烯基有机硅树脂20g，3A和4A型混合(1：1)改性分子筛粉末12g，改性氧化石墨烯1.4g，金红石型二氧化钛5g、尖晶石结构钴蓝3g、钛-锑-镍黄1.5g，填料润湿分散助剂BYK110 2g、消泡剂BYK 085 1g、流平助剂WET270 0.8g，乙酸丁酯8g，甲基异丁酮10g，氨基聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:18的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为60～70μm，室温固化48h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在10℃，湿度保持在10％RH时，涂层的固化时间为2h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行100h连续高温后涂层完好，附着力7.8MPa以上。在高速气流冲击下40h后涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力。
实施例4
1、分子筛粉末改性：称取450g的3A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠850g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端羟基有机硅树脂35g，3A型改性分子筛粉末18g，改性氮化硼1g，金红石型二氧化钛12g、尖晶石结构钴蓝1g、钛-锑-镍黄1.5g，填料润湿分散助剂disperse670 3g、消泡剂BYK 066N 1.5g、流平助剂WET270 1g，乙酸丁酯14g，甲基异丁酮12g，氨基封端聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:20的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为75～85μm，室温固化36h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在40℃，湿度保持在18％RH时，涂层的固化时间为1.5h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行100h连续高温后涂层完好，附着力8.3MPa以上。在高速气流冲击下50h后涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力。
对比例1
1、分子筛粉末改性：称取430g的3A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠820g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端羟基有机硅树脂30g，3A型改性分子筛粉末5g，改性氮化硼5g，金红石型二氧化钛11g、尖晶石结构钴蓝1g、钛-锑-镍黄1.5g，填料润湿分散助剂disperse 6703g、消泡剂BYK 066N 1.5g、流平助剂WET270 1g，乙酸丁酯14g，甲基异丁酮12g，氨基封端聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:20的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为75～85μm，室温固化36h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在40℃，湿度保持在20％RH时，涂层的固化时间为4h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行50h连续高温后涂层完好，附着力6.4MPa以上。在高速气流冲击下20h内涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力，20h后出现开裂等缺陷。
对比例2
1、分子筛粉末改性：称取420g的4A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠900g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端乙烯基有机硅树脂40g，4A型改性分子筛粉末20g，金红石型二氧化钛12g、尖晶石结构钴蓝1g、钛-锑-镍黄1g，填料润湿分散助剂BYK110 2g、消泡剂BYK 066N1g、流平助剂BYK 3310.8g，乙酸丁酯15g，甲基异丁酮12g，乙烯基聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:15的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为65～75μm，室温固化36h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在150℃，湿度保持在70％RH时，涂层的固化时间为1.5h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行30h连续高温后涂层完好，附着力8.9MPa以上。在高速气流冲击下20h内涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力，20h后出现开裂等缺陷。
对比例3
1、分子筛粉末改性：称取260g的3A型和240g4A型分子筛粉末原料再称取粒径为1～2mm的锆珠900g，将二者混合，在行星式球磨机中研磨至分子筛粉末粒径大小为5～10μm之间。研磨后的分子筛粉末在150℃的真空烘箱中活化8h，取出样品并降温至室温后立即送入管式炉内，在60℃下以50％水蒸气含量的洁净空气吹扫分子筛粉末1h，制备得到水汽吸附改性的分子筛粉末。
2、氧化石墨烯和六方氮化硼改性：氧化石墨烯或六方氮化硼与90％的乙醇-水溶液以1:99的质量比混合后超声分散至体系均一，在水浴下搅拌加热至回流状态，缓慢向体系内加入缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，回流反应5h，抽滤分离产物并用乙醇多次洗涤，将洗净后的产品置于真空干燥箱内烘干得到改性氧化石墨烯或改性六方氮化硼。
3、采购改性聚硅氮烷，得到组分B；
4、配料：称取端乙烯基有机硅树脂25g，改性氧化石墨烯1.3g，金红石型二氧化钛10g、尖晶石结构钴蓝2g、钛-锑-镍黄1.5g，填料润湿分散助剂BYK110 2g、消泡剂BYK 0851g、流平助剂WET270 0.8g，乙酸丁酯8g，甲基异丁酮10g，氨基聚硅氮烷作为组分B；
5、砂磨分散：将配置好的组分A与粒径为2～5mm的锆珠以1：1的质量比置于高速分散机中，在低于40℃的温度下以1500rpm的转速下高速分散、砂磨，最终漆料组分A的细度应低于40μm；。
6、调漆及涂装：按100:18的混合比例调和组分A和组分B，搅拌均匀后由乙酸丁酯调节漆料粘度，直至达到可喷涂程度，应用空气喷涂涂覆于碳钢表面，涂层厚度为60～70μm，室温固化48h，得到环境自适应固化的耐高温聚硅氮烷防护涂层。
经测试，温度保持在10℃，湿度保持在20％RH时，涂层的固化时间为9h。该涂层可耐受500℃并在500℃下进行50h连续高温后涂层完好，附着力4.5MPa以上。在高速气流冲击下10h内涂层不开裂、不起泡、不脱落，仍具有良好的附着力，10h后出现开裂等缺陷。
相较于实施例1～4，对比例1的改性分子筛粉末含量低于规定值，高温增强相填料含量的高于设定值，导致涂层固化过程中固化所需水汽和氧气引入不够，涂层固化时间慢、颜填料分散不均匀导致涂层结构出现缺陷，最终导致在耐高温性能下降，附着力下降，耐气流冲击性下降。
相较于实施例1～4，对比例2未添加高温增强相填料，因此高温工作环境下涂层整体缺乏稳定性，最终涂层应力导致出现开裂起泡。
相较于实施例1～4，对比例3未添加改性分子筛粉末，固化过程中缺乏涂层固化所需水汽和氧气，无法实现水汽吸附改性分子筛与涂层中有机硅树脂和聚硅氮烷的活性端基共聚，降低了涂层的交联密度，并且，无法实现快速固化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐高温防护涂料，其特征在于：
所述防护涂料由两种组分构成：组分A含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分B含有改性聚硅氮烷。
2.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述组分A的具体组成按质量百分比计为：有机硅树脂20％～40％，改性分子筛粉末10％～20％，高温增强相填料0.5％～3％，颜料10％～15％，功能助剂3％～8％，余量为稀释剂。
3.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：组分A与组分B的质量比为100：(15～20)。
4.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述有机硅树脂为甲基、乙烯基聚硅氧烷共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。
5.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述改性分子筛粉末为经过水汽吸附改性的3A型和/或4A型分子筛粉末；所述改性分子筛粉末平均粒径为5～10μm。
6.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述高温增强相填料为硅烷改性氧化石墨烯和/或硅烷改性六方氮化硼。
7.根据权利要求6所述的防护涂料，其特征在于：所述硅烷为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
8.据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述稀释剂为二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
9.一种权利要求1～8任一项所述防护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：称取3A型和/或4A型分子筛粉末，球磨后进行高温活化和水汽吸附改性操作，制得改性分子筛粉末；
S2：称取氧化石墨烯和/或六方氮化硼，使其分散于乙醇-水溶液中，水浴加热并搅拌至回流状态，向体系加入硅烷，反应一段时间后，将沉淀物分离、洗净、干燥后获得高温增强相填料；
S3：准备并称取有机硅树脂、颜料、功能助剂和稀释剂，按质量比配置组分A预制料，并将预制料放置于高速分散机中进行分散、砂磨，获得组分A；
S4：准备改性聚硅氮烷，获得组分B。
10.一种权利要求1～8任一项所述防护涂料的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S21：按组分A和组分B的混合比例进行调漆，搅拌均匀后加入粘度调节剂调节漆料粘度，直至达到可喷涂或刷涂的粘度；
S22：将调和后的防护涂料涂覆于设备表面，在温度≥0℃条件下固化至少24小时，即可得到耐高温防护涂层。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090042042A1 (en) * | 2005-04-05 | 2009-02-12 | Chugoku Marine Paints, Ltd. | Tei Coat for Organopolysiloxane Antifouling Coat, Composite Coats, and Ships and Underwater Structures Covered with the Composite Coats |
| CN104031389A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-10 | 浙江新安化工集团股份有限公司 | 耐湿热型室温硫化硅橡胶组合物 |
| KR20150106806A (ko) * | 2014-03-12 | 2015-09-22 | 한서포리머주식회사 | 고내열성 단열도료 조성물 |
| CN109593464A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种室温固化耐高温的有机硅橡胶涂层、制备方法及应用 |
| CN109593465A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种室温固化耐高温的有机硅橡胶材料及其制备方法和应用 |
| CN113956790A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-01-21 | 合盛硅业股份有限公司 | 一种有机硅涂料及其制备方法 |
| WO2022064460A1 (en) * | 2020-09-26 | 2022-03-31 | Asian Paints Limited | A polysiloxane copolymer and a coating composition prepared therefrom |
| CN114479663A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-13 | 信和新材料（苏州）有限公司 | 耐高温涂料、耐高温黏合剂、其制备方法及应用 |
| CN116239990A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-06-09 | 北京雅迪力特航空新材料股份公司 | 一种耐高温有机硅密封胶及其制备方法 |
| CN116656312A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-29 | 广州回天新材料有限公司 | 微波炉用室温固化双组份的密封胶及其制备方法和应用 |
-
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090042042A1 (en) * | 2005-04-05 | 2009-02-12 | Chugoku Marine Paints, Ltd. | Tei Coat for Organopolysiloxane Antifouling Coat, Composite Coats, and Ships and Underwater Structures Covered with the Composite Coats |
| KR20150106806A (ko) * | 2014-03-12 | 2015-09-22 | 한서포리머주식회사 | 고내열성 단열도료 조성물 |
| CN104031389A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-10 | 浙江新安化工集团股份有限公司 | 耐湿热型室温硫化硅橡胶组合物 |
| CN109593464A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种室温固化耐高温的有机硅橡胶涂层、制备方法及应用 |
| CN109593465A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种室温固化耐高温的有机硅橡胶材料及其制备方法和应用 |
| WO2022064460A1 (en) * | 2020-09-26 | 2022-03-31 | Asian Paints Limited | A polysiloxane copolymer and a coating composition prepared therefrom |
| CN113956790A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-01-21 | 合盛硅业股份有限公司 | 一种有机硅涂料及其制备方法 |
| CN114479663A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-13 | 信和新材料（苏州）有限公司 | 耐高温涂料、耐高温黏合剂、其制备方法及应用 |
| CN116239990A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-06-09 | 北京雅迪力特航空新材料股份公司 | 一种耐高温有机硅密封胶及其制备方法 |
| CN116656312A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-29 | 广州回天新材料有限公司 | 微波炉用室温固化双组份的密封胶及其制备方法和应用 |
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