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有机硅耐高温涂料的研究进展

所属分类:公司新闻    发布时间: 2021-11-04    作者:admin
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有机硅涂料的定义与特点

有机硅涂料是一类由硅原子和氧原子交替连结组成骨架,不同的有机基团再与硅原子连结的聚合物的统称,是以有机硅聚合物或其改性聚合物为主要成膜物质的涂料,具有优良的耐热、耐寒、耐电晕、耐辐射、憎水、耐沾污、耐化学腐蚀、电绝缘性和弹性等特殊性能,近年来在产品的改性及应用上得到了迅速发展。

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有机硅耐高温涂料

耐高温涂料通常是指可长期承受 200 ℃ 以上温度,漆膜不开裂、不脱落,仍具有一定物理化学性能,使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。

目前,市场上应用.广泛的是有机硅耐高温涂料,以其大面积施工工艺性能良好、成本低、耐温效果显著、耐氧化等诸多优点受到人们的青睐,被广泛用于航空发动机、高温管道、高温炉、建筑幕墙的装饰及防护等领域。

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涂层耐高温机理

有机硅耐高温涂料在高温下会发生物理变化和化学变化,这是一个相当复杂的过程,主要包括:

(1)高温热量从涂层表面传递到整个涂层;

(2)随着温度的升高,作为涂层粘结剂的有机硅树脂在高温下会发生热降解反应,解聚形成小分子片段和低相对分子质量树脂,小分子片段吸收热量气化进入边界层,从涂层中溢出;低相对分子质量树脂通过化学反应重新组合成更稳定的骨架结构,形成更加致密的涂层,进一步抵御高温的侵蚀;

(3)温度更高时,涂层中的耐高温颜填料等组分也会发生物理、化学变化;有机硅树脂则进一步分解,侧链有机基团和主链结构被破坏,完全转化为无机硅氧烷结构,在断裂的地方形成活性中心,可与耐高温的颜填料发生相互作用,这些作用不会导致耐热涂层的破坏,反而可以提升涂层的耐热性能,整个涂层体系发生二次成膜。有机硅树脂的分子结构和填料类型决定了涂层发生化学反应的类型和吸热程度,高温下涂层发生的物理变化:蒸发、熔融、反射、升华和辐射等会使耐温涂层的耐热性能得到提高。

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有机硅耐高温涂料的分类

根据成膜树脂的不同,有机硅耐高温涂料可以分为纯有机硅耐高温涂料、改性有机硅耐高温涂料和有机-无机复合耐高温涂料。

纯有机硅耐高温涂料

纯有机硅树脂通常是用氯硅烷和烷氧基硅烷为原料通过水解缩合反应制备而成,通过改变单体官能团的数目和选择不同的取代基可制备出不同聚合度、支化度、交联度的有机硅树脂。

改性有机硅耐高温涂料

有机硅树脂Si—O键极性大,容易在亲电试剂或亲核试剂的攻击下发生分子链的断裂,故有机硅树脂对化学品药品的稳定性不佳,耐溶剂性能差。此外,纯有机硅树脂机械强度、附着力和耐水性均不理想,为了克服上述缺点常用其他树脂进行改性。

目前常用的改性树脂主要有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等。必须指出的是上述改性树脂会显著降低有机硅耐高温涂料的耐热性能。另外,由于有机硅树脂与其他树脂的溶解度参数相差较大,简单的物理共混容易造成改性效果差、两相分离的情况,因此一般采用化学方法进行改性。

有机-无机复合耐高温涂料

采用溶胶-凝胶法将无机材料和有机硅树脂进行复合可以生成有机-无机复合材料,这种复合材料不仅综合了无机材料的高硬度、耐磨、耐高温和耐溶剂等性能,还兼具有机材料良好的柔韧性。