楊文遠(yuǎn)（蘭州帝威制漆有限公司，甘肅蘭州730000）

    劉金庫(kù)（華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，上海200237）

    摘要：復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料經(jīng)高溫加熱后，在向硅化層轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，諸多性能保持一定程度的連續(xù)性，明顯優(yōu)于常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料。

    關(guān)鍵詞：復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料；硅化層；耐鹽霧性

    中圖分類號(hào)：TQ637.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-1696（2013）06-0051-03

    0·引言

    有機(jī)硅耐高溫涂料是以有機(jī)硅樹脂為主要成膜物質(zhì)制備的涂料，有機(jī)硅樹脂是以Si—O—Si主鏈為基本結(jié)構(gòu)單元，側(cè)鏈通過(guò)Si原子與其它各種有機(jī)基團(tuán)，如甲基、苯基等縮聚而成。因此，也可以把有機(jī)硅樹脂的這種結(jié)構(gòu)組成方式歸屬于半無(wú)機(jī)與半有機(jī)結(jié)構(gòu)的聚合物，即兼具有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)聚合物的基本結(jié)構(gòu)和功能特性。有機(jī)硅樹脂的這種特殊結(jié)構(gòu)，賦予有機(jī)硅涂料諸多優(yōu)異的性能，比如憎水性、持久的耐候性和較強(qiáng)的耐腐蝕性，并且具有極佳的耐高溫性和電氣絕緣性。

    常規(guī)的底漆加面漆復(fù)層涂料不能滿足諸多領(lǐng)域的使用要求。本文闡述的復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料不是常規(guī)的底漆和面漆的簡(jiǎn)單復(fù)配，而是通過(guò)特殊配方體系設(shè)計(jì)的底涂和面涂復(fù)合的方式，采用濕噴濕施工工藝，干燥成膜后，形成一種性能優(yōu)良的復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂層，該復(fù)合涂料克服了傳統(tǒng)有機(jī)硅涂料的不足，可廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車的排氣管，以及一些冷熱交替環(huán)境和高溫工業(yè)金屬器件等領(lǐng)域。

    1·有機(jī)硅耐高溫涂料的特點(diǎn)

    1.1 有機(jī)硅樹脂的結(jié)構(gòu)

    有機(jī)硅樹脂的結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于Si—O鍵的鍵能很高（452kJ/mol），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C—C鍵的鍵能（345.6kJ/mol）和C—O鍵的鍵能（357.7kJ/mol），使Si—O—Si主鏈非常穩(wěn)定，具有良好的耐候性，且難以產(chǎn)生游離基和發(fā)生氧化反應(yīng)。另外，由于有機(jī)硅樹脂的側(cè)鏈中含有甲基（憎水基團(tuán)），這無(wú)疑進(jìn)一步增強(qiáng)了有機(jī)硅涂料的耐水性。

圖1 有機(jī)硅樹脂的結(jié)構(gòu)

    1.2 有機(jī)硅耐高溫涂料耐高溫的機(jī)理

    有機(jī)硅涂料耐高溫的主要因素，是因?yàn)镾i—O—Si主鏈的鍵能高，隨著溫度的不斷升高，有機(jī)硅樹脂中的有機(jī)基團(tuán)，如甲基、苯基將逐漸分解，在350℃以上，有機(jī)硅樹脂的硅氧硅骨架會(huì)完全分解成無(wú)機(jī)硅氧交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使有機(jī)硅耐高溫涂料“二次成膜”，形成新的耐高溫硅化層。

    2·實(shí)驗(yàn)部分

    2.1 復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料配方

    復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料的底漆和面漆的配方分別見(jiàn)表1和表2。

表1 復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料的底漆配方

表2 復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料的面漆配方

    2.2 樣板制作

    將常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料和復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料，分別噴涂施工，烘烤固化，控制干膜厚度約為50~60μm。在同等條件下進(jìn)行性能對(duì)比。

    2.3 性能測(cè)試

    漆膜厚度：按GB/T13452.2—1992進(jìn)行測(cè)定；漆膜硬度：按GB/T6739—2006進(jìn)行測(cè)定；耐鹽霧性：按GB/T1771—1991分別測(cè)定烘烤前、250℃、350℃、450℃、550℃烘烤5h后漆膜的耐鹽霧性；500℃連續(xù)5次冷熱循環(huán)（常規(guī)）；高溫耐熱性：按GB/T1735—1989進(jìn)行測(cè)定。

    3·結(jié)果與討論

    復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料和常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料在同等條件下的性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料和常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料在同等條件下的性能比較

    由表3可見(jiàn)：通過(guò)低熔點(diǎn)玻璃粉、特殊的添加劑以及綜合的配方體系所研制的復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料，在250℃、350℃、450℃高溫?zé)?h后，耐鹽霧性明顯優(yōu)于常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料，500℃冷熱循環(huán)性能也明顯強(qiáng)于常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料。這說(shuō)明，復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料在高溫環(huán)境中，漆膜形成硅化層轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，能夠形成良好的硅化釉銜接。

    3.1 有機(jī)硅樹脂的選擇

    如上所述，有機(jī)硅樹脂是以Si—O—Si主鏈為最基本的結(jié)構(gòu)單元，Si原子通過(guò)側(cè)鏈與有機(jī)基團(tuán)，如甲基、苯基等縮聚而成。由于苯基（Ph）和甲基（Me）相對(duì)含量的不同，有機(jī)硅樹脂的性能差別較大。比如Me含量較高，則有機(jī)硅樹脂的固化速率就較快，力學(xué)性能、耐水性也較好，但是耐熱性以及與其它樹脂的匹配性則較差。當(dāng)然Ph含量較高，有機(jī)硅樹脂的耐熱性和混溶性則會(huì)顯著提高?？梢?jiàn)，根據(jù)配方需要，特別是在這種復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料體系中，有機(jī)硅樹脂的選擇至關(guān)重要。

    3.2 改性樹脂的使用

    有機(jī)硅樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它的抗彎曲性、抗沖擊性、耐刮擦性、耐溶劑性等都偏弱。另外，有機(jī)硅樹脂體系對(duì)于表面無(wú)羥基等極性基團(tuán)的底材（如不銹鋼）附著力也較差，而一般的有機(jī)樹脂，在上述方面則有著相對(duì)良好的性能。所以，通常根據(jù)配方的使用需求，添加一定比例的有機(jī)樹脂對(duì)有機(jī)硅樹脂進(jìn)行改性。當(dāng)采用物理混合很難達(dá)到改性目的時(shí)，可采用化學(xué)改性，在盡量保持有機(jī)樹脂相關(guān)優(yōu)異性能的同時(shí)，引入有機(jī)硅樹脂的耐高溫性。采用有機(jī)樹脂改性，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可大幅度降低成本，提高產(chǎn)品的性價(jià)比。

    在該復(fù)合型有機(jī)硅涂料體系中，最主要的改性有機(jī)樹脂有環(huán)氧樹脂、氨基樹脂等。

    3.3 低熔點(diǎn)玻璃粉的使用

    根據(jù)熔融溫度的不同，低熔點(diǎn)玻璃粉一般有400℃、500℃和600℃等多種型號(hào)。根據(jù)傳統(tǒng)的高溫成膜原理，通常認(rèn)為，在達(dá)到玻璃粉熔點(diǎn)的高溫環(huán)境下，玻璃粉可以融化，進(jìn)行二次成膜，形成新的硅化層。在復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料體系中，筆者選擇了不同熔融溫度的玻璃粉，主要是為了能在不同的高溫區(qū)二次成膜的過(guò)程中，逐步形成硅化釉，以保持涂膜優(yōu)異的性能。

    4·結(jié)語(yǔ)

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用效果均表明，復(fù)合型有機(jī)硅耐高溫涂料從正常涂膜，到經(jīng)過(guò)250℃、350℃、450℃、550℃等不同高溫區(qū)的烘烤試驗(yàn)，再到涂膜向硅化層轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，漆膜所呈現(xiàn)的諸多性能明顯優(yōu)于常規(guī)底加面型有機(jī)硅耐高溫涂料，可以廣泛用于汽車、摩托車的排氣管上，具有極高的性價(jià)比和推廣應(yīng)用價(jià)值。

    參考文獻(xiàn)

    [1]胡林林.汽車防銹技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

    [2]王錫春.汽車涂裝工藝技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005