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环氧有机硅耐高温涂料配方设计与制备

2020-08-17 15:07:29

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随着现代工业、军事、航空航天技术等的发展,应用的钢材强度越来越高,而强度越高,对杂质离子也越敏感。在较高温度下,钢材的腐蚀更快。为避免钢材失效,采用耐高温涂料进行防护是一种行之有效的方法,它以施工方便、成本低廉,而得到广泛应用。

耐高温涂料一般是指漆膜在200℃以上不脱落、仍能保持适当物理机械性能的涂料。其防护机理大致可归为两种:一种是利用涂层的致密性,防止涂层外部的腐蚀介质侵入底材,另一种是依靠防腐颜料和填料起到抑制腐蚀的作用。这两种功能相辅相成,共同起到防护作用。

常见的有机硅高温涂料主要关注耐高温性能,但存在附着力和耐腐蚀性能差等问题,而一些特种高温设备对耐高温涂料的防腐性能要求十分苛刻。因此,在设计耐高温涂料的配方时,需综合考虑漆膜的机械性能、耐热性能及防腐性能要求

涂料/涂层制备涂料制备

在树脂中加入磷酸锌、滑石粉等填料及助剂,搅拌均匀,然后用砂磨机研磨至规定的细度,加入溶剂分散,过滤,即得成品涂料的组分一;组分二为聚酞胺树脂;组分三为铝粉浆。其重量份比为100:3一10:10一20。

涂层制备

涂层的制备包括底材处理、涂料的施工和涂层固化。底材处理:将马口铁板用有机溶剂除油、打磨除锈,再用溶剂清洗干净,干燥。

涂料施工:将涂料各组分按规定的比例配制,搅拌均匀,空气喷涂域刷渤施工马口铁板上,表干后再进行下一道施工。涂层厚度控制在40pm一80pm。

涂层固化:将施工完毕的马口铁板放在烘箱中,升温至一定温度,保留一定时间后取出,冷却至室温后,进行性能测试。

耐热性能

按GBT/1735一2009进行测试。将涂装耐高温涂料的马口铁板试片放入马弗炉中,从室温升至磷酸盐颜料等。我们选用磷酸锌和三聚磷酸铝进行试验,这两种磷酸盐对涂层的耐热性影响都不大。磷酸锌主要对初期腐蚀起到抑制作用,而三聚磷酸铝则对已产生的腐蚀起到抑制作用。利用两者之间的协同作用,可以在减少用量的情况下,提高涂层的耐蚀性。图1是磷酸盐用量对涂层耐盐雾性能的影响。本研究中,填料选用滑石粉、云母、沉淀硫酸钡、轻质碳酸钙等。根据颜填料自身特点,选择了常用且质量性能稳定的颜填料品种,通过试验,确定了填料的用量和比例。

助剂的选择

铝粉定向剂

在涂料施工后,由于铝粉浆中铝粉鳞片自身径厚比、处理方法不同等原因,虽在涂层中有一定的定向,但仍有较大比例排列方向不一致,这会降低涂层的致密性和对杂质粒子的阻隔性。采用一定量的铝粉定向剂,可改善铝粉鳞片的定向,提高涂层的致密性和耐温性等性能。

粉定向剂用量为y2c0时,涂层性能最佳。继续增加用量,对涂层性能改善不明显,但会对增大涂料粘度,不利于涂料施工。

其他助剂

本研究选择的助剂除铝粉定向剂外,为使各种填料能够更好地分散在树脂中,并提高有机硅涂料对底材的附着力,选择了润湿分散剂;为改善涂层的表面状态,选择了流平剂;为改善涂料的生产状态,选择了消泡剂;等等。

该涂料已在某高强钢制造的发动机部件上应用。结果表明,涂层工艺性能良好,耐温性能达到要求,力学性能和耐蚀性能优良,综合性能达到使用要求。

结论

以环氧有机硅树脂为主成膜物,配以适当的固化剂、功能颜料等,制备出一种具有良好物理机械性能和防腐蚀性能,在300℃高温下可长期使用的环氧有机硅耐高温铝粉涂料。铝粉可提高涂层的耐高温性能和致密性,用量10%一20%为宜;铝粉定向剂可改善铝粉排列,从而提高涂层的硬度、致密性、耐温性和防护性能,用量y2c0时,效果最佳。复合磷酸盐可提高涂层的耐盐雾性,且涂层耐盐雾性能随着磷酸盐加入量的增加而增大。受涂料中颜基比所限,磷酸盐用量为10%一20%时,涂层综合性能较好。

标签 涂层   涂料   性能   耐高温   用量   磷酸盐
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