一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其各組分質量份數百分比為：硼改性有機硅樹脂:45-58%，耐熱顏填料:35-45%，助劑：2%-4%，其中，硼改性有機硅樹脂為硼酸改性有機硅樹脂或環氧改性硅硼樹脂；所述耐熱顏填料中納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉的質量比為1.5:1:1;本發明還設計了一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料的制備方法，在現有涂料制備生產線上就能實現，不需要增加設備投資，且制得的耐高溫有機硅涂料能夠采用噴涂工藝，刷涂，滾涂工藝進行施工，能夠長期經受80CTC高溫，且具有耐腐蝕的性能。
【專利說明】一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于工業涂料領域，特別是一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 面對未來"低碳"的發展趨勢，有機硅耐高溫涂料行業其實早有準備；近年來，涂料 行業一直致力于開發低污染、高固體份或無溶劑（包括粉末、光固化）涂料、水性涂料（有 機硅耐高溫漆）；開發低環境風險的防污技術和防污涂料；開發非鉛、鉻的防銹顏料及替代 品開發鈦白粉、氧化鐵顏料的清潔生產工藝；積極制定涂料行業清潔生產工藝評價標準等， 以推動涂料行業新工藝、新材料和新技術的發展。
[0003] 另外，近幾年開發的玻璃節能涂料、輻射散熱降溫涂料、防曬隔熱涂料、耐高溫封 閉涂料、高效耐污損太陽熱吸收涂料等新型涂料，也為涂料行業在"低碳"道路上帶來了新 的發展機遇，但耐高溫涂料中對于較高溫度如600度以上涂料的耐候性，尤其是耐腐蝕性， 仍存在不足。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種硼改性有機硅樹 脂耐高溫涂料及其制備方法，在現有涂料制備生產線上就能實現，不需要增加設備投資， 且制得的耐高溫有機硅涂料能夠采用噴涂工藝，刷涂，滾涂工藝進行施工，能夠長期經受 800°C高溫，且具有耐腐蝕的性能。
[0005] 為了解決以上技術問題，本發明提供一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其各 組分質量份數百分比為：硼改性有機硅樹脂：45-58 %，耐熱顏填料：35- 45%，助劑： 2% -4%，其中，硼改性有機硅樹脂為硼酸改性有機硅樹脂或環氧改性硅硼樹脂；
[0006] 耐熱顏填料包括：
[0007] 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ;
[0008] 阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分：
[0009] 空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，細晶氧化鋁：25-30 份，二硫化鑰：5-10份，氧化鋅：1-5份，滑石粉：3-6份；
[0010] 助劑為按質量份數計包括以下組分：
[0011] 分散劑：10-15份，潤濕劑：2-6份，固化劑20-50份，消光劑：2-6份，成膜助劑： 5-10份，增稠劑：5-10份，羥乙基纖維素：5-10份，pH調節劑：1 - 5份，硅烷偶聯劑：40-60 份；
[0012] 分散劑包括疏水性改性羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉鹽或銨鹽中的一種或幾種；消光劑 為改性聚酯丙烯酸酯；成膜助劑為十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇丁醚 =1:1的重量比例復合制成；增稠劑包括：娃藻土、鈉基膨潤土、聚氨酯、聚乙烯醇或聚丙烯 酰胺中的一種或者幾種；固化劑為二乙烯三胺、間苯二胺、DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性 胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一種；
[0013] 硅烷偶聯劑是低相對分子質量的有機硅化合物，通式為RnSiX(n-4) (n〈4)(其中R 為非水解基團，X為可水解的基團），作為可水解的基團X，能與無機物或有機物表面的活性 基團發生反應形成化學鍵，從而增加了漆膜附著力；
[0014] 本發明中偶聯劑的第一個作用是能提高涂料的干燥速度，加大偶聯劑用量涂料的 干燥速率加快，但相對涂層的韌性降低，硬度增加，反之較少的偶聯劑干燥速度較低；但涂 層的韌性增高，硬度降低，所以需要選擇一個較為合適的偶聯劑量，本發明所提供的偶聯劑 含量除了對涂層的干燥時間有影響以外，硅烷偶聯劑還對納米粒子的分散有重要的作用； 納米材料較強的表面效應使其在有機硅樹脂中難以分散、極易團聚而形成聚集體，為了克 服這一缺點可對其進行表面處理，使納米二氧化硅的表面存在著大量的活性羥基，這為使 用硅烷偶聯劑對其進行表面處理提供了可靠性，以實現納米二氧化硅粒子與有機硅樹脂化 學界面的結合；
[0015] 阻隔型功能填料中采用二硫化鑰、石墨、滑石粉，石墨材料由于特有的晶體結構使 其易產生滑移，同時石墨干摩擦潤滑劑具有吸附性，可以形成一層潤滑膜（石墨晶體膜）， 起到減少摩擦磨損的作用，具有良好的散熱性和導熱性，由于碳的熔點很高，故不會產生碳 和金屬材料的咬焊現象；滑石粉作為填料，可起到骨架作用，降低制造成本同時提高涂料的 漆膜硬度，增加產品形狀的穩定，增加張力強度，剪切強度，繞曲強度，壓力強度，降低變形， 伸張率，熱膨脹系數，白度高、粒度均勻分散性強等特點，使涂料的延展性以及可加工性等 優良得到優化；
[0016] 將石墨與-硫化鑰混合在一起使用，石墨與-硫化鑰具有良好的協同效應，兩者 以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，減小磨損失重及摩擦系數，同時在 涂料中加入一定量的三氧化二銻，可有效增強涂料涂層的硬度，并提高涂層的耐磨性；
[0017] 納米二氧化硅由于和基料的基本結構大致相同，粒徑也較小，能夠更好地填充到 樹脂基料的間隙中，甚至能夠成為樹脂基料網絡結構一部分，對高交聯度的耐熱體型結構 有很好的補充作用，使得樹脂在受熱分解時可以形成一層耐熱性能優良的Si02耐熱保護 層，阻止了內層樹脂基料的繼續分解，能夠賦予漆膜更好的熱穩定性。
[0018] 本發明進一步限定的技術方案是：
[0019] 進一步的，前述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，硼酸改性有機硅樹脂的制備方 法為：
[0020] 選取硼酸與硅樹脂作為反應物，硼酸與硅樹脂的質量比為9. 1:1，水用量為硅 樹脂完全水解所需水用量的45 %，在80_90°C下進行聚合反應，反應時間為4h，隨后在 390-4KTC下受熱3h，既得到硼酸改性有機硅樹脂。
[0021] 前述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，環氧改性硅硼樹脂的制備方法為：
[0022] 選取環氧樹脂與有機硼硅樹脂的質量比為25:100,選取正丁醇、環己酮和二甲為 苯混合溶劑，其體積比為3. 5:1:4. 5,在145-155°C下反應7h既得到環氧改性硅硼樹脂。
[0023] 前述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，硼酸改性有機硅樹脂制備過程中，在85°C 下進行聚合反應，反應時間為4h，隨后在400°C下受熱3h;
[0024] 隨著溫度升高有助于硅樹脂的縮聚；溫度高于90°C時體系溫度過高，局部過熱， 縮聚反應劇烈，出現絮凝現象，在85°C時的剩余乙氧基含量與90°C時的含量相差不大，體 系的反應程度大致相當，且沒有絮凝微膠化現象，在85°C溫度條件下，制得的樹脂在500°C 時質量損失相差〇. 11%，在該溫度條件下制得的樹脂的耐熱性更加。
[0025] 前述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，環氧改性硅硼樹脂制備過程中反應溫度為 150。。。
[0026] 本發明還設計了一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料的制備方法，包括如下具體步 驟：
[0027] (1)按質量份數35-45%取耐熱顏填料，充分研磨細化并混合均勻，在80°C下烘 zPIOmin；
[0028] (2)按質量份取硼改性有機硅樹脂45-60%投入到分散缸中密封攪拌，攪拌速度 為400-500轉/min，攪拌0. 5h后按質量份數2% -4%投入助劑，繼續密封攪拌8-12分鐘制 得均勻的預混物；
[0029] (3)將步驟（1)中耐熱顏填料在攪拌狀態下加入步驟（2)制得的預混物中，調節 轉速為450-550轉/min，密封攪拌時間為35-45分鐘，控制分散缸溫度< 45°C，檢測粘度 蘭95s，固含量3 75%，制得有機硅涂料。
【具體實施方式】
[0030] 實施例1
[0031] 本實施例提供的一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其各組分質量份數百分比 為：硼改性有機硅樹脂：45%，耐熱顏填料：35%，助劑：2%，其中，硼改性有機硅樹脂為硼 酸改性有機硅樹脂或環氧改性硅硼樹脂；
[0032] 耐熱顏填料包括：
[0033] 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ;
[0034] 阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分：
[0035] 空心玻璃微珠：3份，石墨：10份，黑碳化硅：25份，細晶氧化鋁：24份，二硫化鑰： 5份，氧化鋅：2份，滑石粉：3份；
[0036]助劑為按質量份數計包括以下組分：
[0037] 分散劑：10份，潤濕劑：3份，固化劑25份，消光劑：3份，成膜助劑：6份，增稠劑： 6份，羥乙基纖維素：6份，pH調節劑：2份，硅烷偶聯劑：45份；
[0038] 分散劑包括疏水性改性羧酸鈉鹽；消光劑為改性聚酯丙烯酸酯；成膜助劑為十二 醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇丁醚=1:1的重量比例復合制成；增稠劑包 括：硅藻土、鈉基膨潤土、聚氨酯；的固化劑為二乙烯三胺、間苯二胺，膜厚80微米，漆膜保 養7天后，800°C下的性能數據如表1所示：
[0039]表1
[0040]
[0041]
【權利要求】
1. 一種硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其特征在于，其各組分質量份數百分比為：硼 改性有機硅樹脂：45-58%，耐熱顏填料：35- 45%，助劑：2%-4%，其中，硼改性有機硅樹脂為 硼酸改性有機硅樹脂或環氧改性硅硼樹脂； 所述耐熱顏填料包括： 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且所述納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ; 所述阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分： 空心玻璃微珠：2_6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，細晶氧化鋁：25-30份，二 硫化鑰：5-10份，氧化鋅：1-5份，滑石粉：3-6份； 所述助劑為按質量份數計包括以下組分： 分散劑：10-15份，潤濕劑：2-6份，固化劑20-50份，消光劑：2-6份，成膜助劑：5-10 份，增稠劑：5-10份，羥乙基纖維素：5-10份，pH調節劑：1 一 5份，硅烷偶聯劑：40-60份； 所述分散劑包括疏水性改性羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉鹽或銨鹽中的一種或幾種；所述的 消光劑為改性聚酯丙烯酸酯；所述的成膜助劑為十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯： 二丙二醇丁醚=1:1的重量比例復合制成；所述的增稠劑包括：硅藻土、鈉基膨潤土、聚氨 酯、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一種或者幾種；所述的固化劑為二乙烯三胺、間苯二胺、 DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一種。
2. 根據權利要求1所述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其特征在于，所述硼酸改性 有機硅樹脂的制備方法為： 選取硼酸與硅樹脂作為反應物，硼酸與硅樹脂的質量比為9. 1:1，水用量為硅樹脂完全 水解所需水用量的45%，在80-90°C下進行聚合反應，反應時間為4h，隨后在390-4KTC下受 熱3h，既得到硼酸改性有機硅樹脂。
3. 根據權利要求1所述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其特征在于，所述環氧改性 硅硼樹脂的制備方法為： 選取環氧樹脂與有機硼硅樹脂的質量比為25:100,選取正丁醇、環己酮和二甲為苯混 合溶劑，其體積比為3. 5:1:4. 5,在145-155?下反應7h既得到環氧改性硅硼樹脂。
4. 根據權利要求2所述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其特征在于，硼酸改性有機 硅樹脂制備過程中，在85°C下進行聚合反應，反應時間為4h，隨后在400°C下受熱3h。
5. 根據權利要求3所述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料，其特征在于，環氧改性硅硼 樹脂制備過程中反應溫度為150°C。
6. 根據權利要求1中任意一項權利要求所述的硼改性有機硅樹脂耐高溫涂料的制備 方法，其特征在于，包括如下具體步驟： (1) 按質量份數35- 45%取耐熱顏填料，充分研磨細化并混合均勻，在80°C下烘干 IOmin； (2) 按質量份取硼改性有機硅樹脂45-60%投入到分散缸中密封攪拌，攪拌速度為 400-500轉/min，攪拌0. 5h后按質量份數2%-4%投入助劑，繼續密封攪拌8-12分鐘制得均 勻的預混物； (3) 將步驟（1)中耐熱顏填料在攪拌狀態下加入步驟（2)制得的預混物中，調節轉速為 450-550轉/min，密封攪拌時間為35-45分鐘，控制分散缸溫度< 45°C，檢測粘度3 95s，固 含量3 75%，制得有機硅涂料。
【文檔編號】C09D5/08GK104212347SQ201410476893
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】鄭化, 陳廷生, 劉小林 申請人:江蘇海晟涂料有限公司