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涂料技术

研制室温固化硅酸盐耐高温防腐蚀涂料

时间:2011-12-21 15:26:44 来源: 作者:孙慧点击:次

随着工业科技的发展，金属的高温防腐蚀要求越来越高，很多有机涂层根本无法满足环境温度要求，而且很多环境不是单一的高温环境，还发生温度的剧烈变化，如很多发动机的排气管道，该部件在发动机工作时温度非常高，瞬间可达700～900℃，当发动机停止工作时很快降到室温，因此其保护涂层不但需要具有耐高温防腐蚀性能，而且需要具有抗热冲击性能。

国外部分发动机排气管道采用了含铝磷酸盐耐高温涂料，该类涂料在2008年就研制成功，但是其固化温度最低为350℃，国内很多发动机排气管生产厂家很难满足该条件，他们希望排气管防护涂料的固化温度不高于200℃，而且还应该具有良好的耐高温、防腐蚀、耐温度冲击等性能，硅酸盐涂料更符合这一要求。

硅酸盐无机防护涂料与有机涂料比较，具有耐热、防火、无毒、耐污和节省资源等优点，日益为人们所重视，国外有许多公开专利报道，国内也开发了一些产品，如NW-811无机外墙涂料、自干硅酸钠复合建筑涂料等。但是硅酸盐涂料作为无机涂料其耐水性及与金属涂料的热匹配性都相对较差，这样就限制了该类涂料的应用。

本文讨论的无机硅酸盐涂料能够室温固化，也可在（180±5）℃的环境中固化，固化后涂层具有良好的耐高温、防腐蚀、耐温度冲击等性能，本文主要讨论各种原材料对部分涂料性能的影响。

1试验部分

1.1原料

试验用主要原料见表1。

1.2制备工艺

在缓慢搅拌的条件下向硅酸钾水溶液中加入硅溶胶，然后调整搅拌转速为300～500r/min，缓慢加入硅烷偶联剂，加完后继续搅拌20min，再加入三氧化二铬、氧化铈、陶瓷纤维、陶瓷微珠、黏土、莫来石、其他助剂、水等，继续搅拌40min后使用120目的纱网过滤。该涂料涂装后室温条件下需要7d才能完全固化，在（180±5）℃的环境中2h可以完全固化。

2结果与讨论

研制的涂料具有优异的耐温性（900℃，500h）、耐盐雾性（耐中性盐雾试验800h）和抗热冲击性能（700℃到20℃水，15次涂层完好）。

2.1三氧化二铬粒径对涂料性能的影响

三氧化二铬粒径对涂料性能的影响见表2。

可以看出，随着三氧化二铬粉体粒径的变化，涂料在耐盐雾性能方面有明显的变化，粒径越小耐盐雾性能越好。在试验过程中发现，在该涂料体系中三氧化二铬参与了涂料的固化并非单纯的颜填料，三氧化二铬的粒径越小，其反应活性越高，有利于涂料的完全固化，因此随着粒径的减小，涂料室温固化后耐盐雾性能越好，耐温性能差距不大的主要原因是在高温时涂料中三氧化二铬反应活性增强，使涂料进一步固化，因此涂料的耐温性能变化不大。通过试验证明，三氧化二铬的粒径小于500nm时，才有利于涂料的室温固化。

2.2三氧化二铬用量对涂料性能的影响

试验中主要使用了300～400nm的三氧化二铬，其用量对涂料的耐盐雾性能的影响见表3。

可以看出，不添加三氧化二铬和添加三氧化二铬有很大的区别，证明了三氧化二铬对涂料有辅助成膜和固化的作用，而且当其添加量大于15%时对涂料的耐盐雾性能基本没有影响。

2.3陶瓷纤维用量对涂料性能的影响

该涂料在室温固化时易开裂，通过试验发现加入一定量的陶瓷纤维能够克服涂料在室温固化时开裂这一问题，陶瓷纤维用量对涂料性能的影响见表4。

可以看出，加入陶瓷纤维后可消除涂层龟裂的现象，但是当加入量过多时，涂层的表面粗糙，影响装饰效果，因此陶瓷纤维的用量介于3%～5%时涂层综合性能最好。

2.4陶瓷微珠对涂料与底材热匹配性的影响

涂料具有良好的耐热冲击性能，其应该与底材具有一定的热匹配性，匹配性不好，很容易开裂、脱落。选择了不同的底材做热冲击试验，在试验中发现不同的底材与该涂料的热匹配性不一样，为更好地应用于不同类型的底材，适量地添加陶瓷微珠来解决这一问题。涂料与不同类型的底材之间的热匹配性见表5～7。