耐高温防腐涂料配方研究文献综述

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耐高温防腐涂料配方研究+文献综述本论文以多种基础组分（如硅酸钾、20%酸性硅溶胶、硅烷改性硅溶胶等）为基础,以铜络黑、云母粉为颜填料,海藻酸钠、粘土、蒙脱土为增稠剂制备耐高温防腐涂料，系统而全面地研究了基础组分种类和用量等对涂膜性能的影响‘获得了优化的涂料配方。研究结果表明，与其它基础组分相比20%酸性硅溶胶作基础组分的耐高温防腐涂料具有更优秀的性能，其耐高温性可达850°Cz抗冲击性50KNz附着力100%f耐温性较普通的有机类、有机无机复合类耐高温防腐涂料分别提高了300%、45%O9474关键词：耐高温防腐涂料；硅溶胶；助剂；偶联剂1630Researchesonhightemperatureanti-corrosioncoatingformulationAbstractInthispaper,avarietyofbasiccomporients(suchassilicate,20%acidicsilicasol,silane-modifiedsilicasolet cetera.)asthebasiszcopperwindingblackandmicapowderasfillers,sodiumalginate,clay,montmorilloniteasthickenerfwerepreparedintothehightemperatureresistantanti-corrosioncoatings.Andstudyingthebasiccomponentsoftypesanddosageonthepropertiesofcoatingssystematicandcomperhensive.Theresultsshowthat,comparedwithotherbasiccomponents20%ofacidicsilicasolasthebasecomponentofhigh-temperaturecorrosioncoatingshavebetterperformances,itshightemperatureresistanceupto850°Cfimpactresistance50KN,adhesion100%.Itsthermostablewasenhanced100%and45%bycomparingwiththeordinaryandtheorganicinorganiccompoundkindofthermostableanticorrosioncoatings・Keywords:Hightemperatureanti-corrosioncoatings;silane-modifiedSol;additives;thecoupling^gentof1630目录1绪论11.1耐高温防腐涂料简介1 1.1.1定义及概述11.1.2组成结构及各部分作用11.13机理探讨与性能23.4助剂对涂膜性能的影响273.5配方总结284结论引致谢32参考文献33 1绪论1.1耐高温防腐涂料简介1.1.1定义及概述涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物体表面形成牢固附着的连续薄膜，通常是以彳对脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。耐高温防腐蚀涂料是涂料的一种，指在200戈以上,漆膜不变色、不脱落，仍能保持适当物理机械性能的涂料［1］。现已被广泛应用于高温蒸汽管道、热交换器、石油裂解设备、发动机部位及排气管等方面。随着航空、航天、能源、化工等工业的迅速发展，对于金属材料的使用性能要求也越来越高,如需要再更高的使用温度和更苛刻的腐蚀环境下作业［2］。因此耐高温防腐蚀涂料的研究已成为近年来先进国家技术发展热耐高温防腐涂料采用特制高温溶液和无机聚合物加工而成的水性无机涂料,涂料自然固化的耐热防腐涂料，涂料成膜物质：制成以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质。涂料主要成分采用纳米微粉、陶瓷微珠、碳化硅、氮化硼、细晶氧化铝、超细氧化 锌、氧化钛等f制成金属陶瓷功能填料提高涂层的耐磨，防蚀性能。使用无机纤维，增强涂层的抗冲击性。配以适当的颜料、溶剂、助剂和加入耐磨增强剂。其物理性能、化学性能和使用性能均优越。耐高温防腐涂料在经过几次研发改进后,涂料耐温最高可达到1300弋左右。该涂料的基料和填料均由耐热、特种材料组成。基料中含有大量0H活性基团,它与填料中的活性组分及钢铁、或是其他材质活性表面快速反应,生成三维结构的无机聚合物，将涂层与基体连成一体,形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层，特别适用于工作在高温，腐蚀环境下的钢铁、或是其他材质结构的长效防护。耐高温防腐涂料可以在高温环境中保护基体防腐、抗氧化、封闭、耐磨保护等作用,涂层稳定性高,在高温环境下会与其他活性分子反应，使用寿命长。4）填料：次要成膜物质z又称为体制颜料。对涂膜起填充作用以增加涂膜厚度，能提高涂膜的耐久性、耐热性，提高涂膜表面硬度，降低涂膜的收缩，降低涂料成本等作用f如碳酸钙f滑石粉等。 5）溶剂：辅助成膜物质z液状涂料的主要成分。液状涂料依靠溶剂或水份的蒸发,涂料形成均匀连续的涂膜。溶剂或水最后并不存留于涂膜中,其与涂膜形成的质量和涂料的成本有关。包括炷类。溶剂（矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等〉醇类、B类、酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。根据涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料;按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。耐高温防腐涂料之所以能够拥有一般涂料所不具有的特性也是基于上述四部分成分进行改进和创新，例如该涂料的重要组分均由耐热、特种材料组成，基料中含有大量0H活性基团，它与填料中的活性组分及钢铁、或是其他材质活性表面快速反应，生成三维结构的无机聚合物，将涂层与基体连成一体，形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层使用耐燃的基料和填料、有机-无机复合技术对硅酸盐进行改 性，添加特殊性质的助剂等。1.1.3机理探讨与性能耐高温防腐涂料的主要成膜物是硅环氧树脂［5］。它是由有机硅与环氧树脂经加热加压聚台而成的体型绪构的硅环氧聚合物。它具有耐高温、耐潮、防火和防锈等优良的性能。它所以有上述的良好性能，主要是由于硅树脂中的硅氧极性键“S’-0一以氢键形式与涂件基体键台而粘附，如图1.1所示。 图1.2涂层上的开裂3、气泡涂层起泡是涂层局部丧失附着力而脱离基材表面，呈现似圆形的突起变形。泡内可含液体、蒸汽、其他气体或结晶物。起泡具备两个条件：一是涂层具有透水透气性，所有的涂膜都不例外，只不过随涂料的品种不同，这种透水透气性的速率有差别；二是涂层与基材之间有附着缺陷。涂层高温下的起泡可能的原因有以下几点：(1)水气及涂料中的溶剂、低分子物质在受热的情况下产生大量挥发物，当其不能及时排除时，膨胀产生应力，促使附近的涂层附着破坏，导致气泡的产生、扩大。有的顶破涂层，在涂层上形成大大小小的针眼;有的为顶破涂层，引起涂层表面不等的突起现象。 (2)涂料固化时间过短或固化升温太快，涂层表面层固化而内部没有固化，造成溶剂挥发不畅，引起高温下起泡。图1.3涂层起泡4、针孔一种在漆膜中存在着的类似于针刺成的细孔病态，这种原因是由多种原因造成的，涂料耐水性差，透气性差，附着力不加都是出现针孔现象的直接原因［21］。图1.4涂层上的针孔1.1.5种类耐高温防腐蚀涂料种类较多，一般是指在200弋以 上漆膜不变色、不脱落仍能保持适当的物理机械性能的涂料。目前发展的耐高温防腐涂料种类较多，广义上一般可分为有机耐高温防腐蚀涂料和无机耐高温防腐蚀涂料及有机-无机复合耐高温防腐涂料三大类。早期的产品主要为无机高温防腐涂料。20世纪40年代初，有机硅聚合物实现工业化以后，有机硅高温防腐涂料开始发展，有机硅涂料最初主要应用其耐热功能，现在的有机硅涂料往往兼具其他各种功能，如远红外辐射、太阳能吸收、防止熔融金属附着、电器绝缘、重防腐及其他性能，从而引起人们强烈关注。另外，就是通过对无机高温防腐涂料的改进可以得到有机无机复合高温防腐涂料。其主要有以下几种方(1)水溶性硅酸盐为基料时，通过引入有机树脂、水溶性甲基硅酸钠、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯等乳液或加入水溶性尿素树脂、蛋白质类酪素、树脂状粉末(有 机硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯、三聚氧胺树脂、松香等)等方法改进漆膜性能;(1)以硅酸乙酯为基料时z通过在硅酸乙酯水解物中加入醇溶性聚乙烯醇缩丁醛或乙基纤维素，用硅酸乙酯水解物与多元酸在酸存在下进行酯交换生成聚醸硅硅中间体,在酸催化下进一步水解引入部分有机硅组分等方法改进漆膜性能；酸酯、硅酸乙酯水解物和含乙氧基、甲氧基、轻基的1!1!(2)硅溶胶为基料时，可以通过与有机高分子接枝共聚或加入硅烷偶联剂、悬浮剂、碱金属氢氧化物、磷酸盐、有机树脂乳液等方法改进漆膜性能(3)磷酸盐为基料时可以通过加入有机高分子水溶液和水乳液来改进漆膜性能。开发有机•无机复合耐高温防腐涂料不仅解决了高温涂料的防腐耐久性问题，有机溶剂的量也得到控制,三废污染小,是一种省资源、节能源、低污染的涂料新品种。1.1.6应用领域 随着航空、航天、汽车以及兵器等行业的迅速发展，对于金属材料的使用性能要求越来越高，不仅需要在更高的使用温度以及更为苛刻的腐蚀环境下作业，同时还要具有抗震动、抗疲劳、抗温度骤变以及耐冲刷等性能，有机高分子材料已很难满足使用要求。而磷酸盐基耐高温涂层属于无机涂层，高温下可发生陶瓷化转变，耐高温防腐蚀性能优越。本文以水溶性磷酸盐作为主要成膜物质，以铸酸肝为调节剂，添加不同种类的反应性、功能性颜填料以及不同熔点的金属粉末,制备了无机耐高温防腐蚀涂料。该涂料在一定的温度下可自身反应生成致密的保护层，同时也可在短时间内与金属材料发生反应形成金属络合层，而具有极好的附着力，可长期在850弋以上温度使用，并具有优异的耐湿热、耐盐雾以及高低温等性能。在航天航空、石油石化、冶金、电力、军队系统已广泛应用，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。随着航空、宇航工业的发展，耐高温防腐涂料的用途也会逐步扩展［7］。1.2研究现状及存在问题 专业人士所做实验数据显示，无机耐高温防腐涂料的耐热温度可达400~1300弋,如国产品种C-2型硅酸盐胶黏剂可耐1300°Co其主要基料有水溶性硅酸盐、水溶性磷酸盐和无机富锌化合物。这三类耐高温防腐涂料具有耐热性好、硬度高等优点，但其也存在涂膜脆易幵裂，对金属、塑料等附着力不强等性能不足，使其应用范围受到限制。有机硅耐高温防腐涂料因其独特结构而具有良好耐高温性能(<400°C)，但这同时也使其通气性良好，使其防腐性能不能满足一些使用条件苛刻的场所。通过改性或掺杂处理，可显著提高其耐温性。日本等国研制的有机硅树脂改性涂料的耐温高达650~1400°C,并能经受环境温度到1100°C的冷热循环20次。国内对有机硅耐高温防腐涂料研究起步则较晩，主要技术途径是采用环氧树脂改性有机硅树脂与铝粉、云母粉等复合而得，仅能适用于环境温度不高于400°C的场合。我国有机耐高温防腐涂料技术水平与技术发达国家尚存较大距离[12-14]O1.3选题依据有机类耐高温防腐涂料具有优越的成膜效果，优良的附着力、抗冲击性能，但其耐高温性能最高普遍都在400°C；无机类耐高温防腐涂料的耐热性虽然可以高达1300°C，但其存在成膜效果差、附着力差，涂膜 易开裂等问题，二者都具有彼此所不具有的优点，且二者都具有不可忽视的局限性，为使耐高温防腐涂料能够适应更多的环境、更方便的使用在更广泛的领域,本实验欲探究出一种或一些耐高温性能好（800弋以上），且附着力、抗冲击性、防腐蚀性能优良的耐高温防腐涂料配方1・4立题目的和意义耐高温防腐蚀涂料现已被广泛应用于高温蒸汽管道、热交换器、石油裂解设备、发动机部位及排气管等方面。随着航空、航天、能源、化工等工业的迅速发展，对于金属材料的使用性能要求也越来越高，如需要再更高的使用温度和更苛刻的腐蚀环境下作业。因此耐高温防腐蚀涂料的研究已成为近年来先进国家技术发展热点。酸性硅溶胶上海海逸科贸有限公司 硅烷改性硅溶胶WV33上海海逸科贸有限公司硅烷改性硅溶胶301上海海逸科贸有限公司水性环氧树脂G935上海绿嘉水性涂料有限公司云母粉上海跃江钛白有限公司铜络黑国药集团化学试剂有限公司硅酸钾（39型）上海海迈坤化工有限公司偶联剂1630赫凯科技有限公司海藻酸钠上海蓝安实业有限公司气相二氧化硅上海西盟化工有限公司滑石粉上海江沪实业有限公司硅藻土上海海甲美精细化工有限公司 异丙醇上海吕氏化工有限公司助剂德国BYK试剂有限公司备注：硅溶胶概述:硅溶胶是二氧化硅微粒均匀溶解于水中的胶体，胶体呈现乳白色的外观，其粒径极小，一般为10~20nm之间，分散性和渗透性能极好，能耐高温，与涂料骨料混合不改变被覆盖物的本色，憎油性强『用途广泛。硅溶胶性状: (1)硅溶胶具有较大的吸附性：硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙，在一定条件下能够对无机物及有机物具有一定的吸附作用；(2)硅溶胶具有较大的比表面积:一般为：150〜300M2/g；(3)硅溶胶具有较好的粘结性：因其胶团尺寸均匀,在10~20um左右，自身风干即产生一定的粘结强度,但强度较小，如果将硅溶胶加入到某种纤维或粒状材料中，然后干燥固化即可成为坚固的凝胶结构•会产生较大的粘结性;耐高温防腐涂料配方研究+文献综述⑺: