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有機(jī)硅耐高溫防腐涂料研究概況 | |
發(fā)布者:admin 時(shí)間:2016-11-2 點(diǎn)擊:7032 | |
有機(jī)耐高溫防腐蝕涂料中包括:有機(jī)硅、有機(jī)氟、有機(jī)鈦等幾大類,但應(yīng)用最為廣泛,性能最為優(yōu)越的主要是有機(jī)硅耐高溫防腐涂料。
近年來(lái),有機(jī)硅高聚物以其優(yōu)異的密封性、耐熱性和耐候性,已成為耐高溫涂料基體研究和應(yīng)用的首選。1937年美國(guó)人J.F.海德首先制成浸涂電絕緣用玻璃布的有機(jī)硅樹脂。1943年美國(guó)D-Coming公司建成甲基苯基硅樹脂中間試驗(yàn)工廠, 1945年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。有機(jī)硅樹脂的工業(yè)生產(chǎn)通常以甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷等為主要原料。為了降低樹脂的脆性、硬度,提高樹脂粘著性,可加入二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷等二官能度單體。上述單體在溶劑中水解、縮聚,洗除副產(chǎn)物氯化氫,得到尚含少量硅羥基的樹脂液。使用時(shí)要加入少量如環(huán)烷酸鈷等催化劑,使樹脂進(jìn)一步縮聚完全,得到交聯(lián)的三維網(wǎng)狀固化樹脂。
有機(jī)硅樹脂主要研究方向?yàn)榧冇袡C(jī)硅樹脂和改性有機(jī)硅樹脂。在純有機(jī)硅方面,為進(jìn)—步提高樹脂的耐熱性和耐老化性,常常在-Si-O-結(jié)構(gòu)中引入B、Ti、Al等其它元素構(gòu)成聚元素有機(jī)硅氧烷,或者將有機(jī)基聚硅烷轉(zhuǎn)向梯形有機(jī)硅聚合物,純有機(jī)硅能耐較高的溫度,但需高溫烘干(150〜250°C),固化時(shí)間長(zhǎng),附著力較差,冷熱交替環(huán)境下,一定時(shí)間后防腐涂層出現(xiàn)裂紋、甚至脫落。采用樹脂改性有機(jī)硅可以得到性能優(yōu)良的涂層。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)聚氨酯、丙烯酸、醇酸及環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂進(jìn)行了大量研究,而其中尤以環(huán)氧改性最為成功。
環(huán)氧改性后的有機(jī)硅樹脂兼有環(huán)氧樹脂和聚硅氧烷的優(yōu)點(diǎn),附著力、耐介質(zhì)、耐水和耐大氣老化性能均良好,并且可以用胺類固化劑固化,大大減低了有機(jī)硅樹脂的固化溫度,甚至可以室溫固化,在200°C以下可以長(zhǎng)期使用。但普通環(huán)氧改性有機(jī)硅耐受溫度不高,在500-600℃不能長(zhǎng)期使用,必須采取措施提高環(huán)氧改性有機(jī)硅耐受溫度,才可能用于更高的涂裝系統(tǒng)。
有機(jī)硅樹脂有優(yōu)良的耐高溫性能和突出的介電性。它有優(yōu)良的耐電暈、耐電弧性,介質(zhì)損耗角正切值低,這些是其他合成樹脂所不及的。有機(jī)硅樹脂可制作耐180℃的電動(dòng)機(jī)絕緣材料,如玻璃漆布、玻璃布層壓板、 云母帶、浸漬漆、磁漆等。后兩者添加鋁粉后可配成長(zhǎng)期使用耐500°C、瞬時(shí)使用 耐1000°C的高溫涂料,用于涂裝噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、金屬煙囪等。以玻璃纖維或石棉補(bǔ)強(qiáng)制成的模塑料,可用作制造耐強(qiáng)電流、高電壓的耐電弧開關(guān)的材料。
以甲基三烷氧基硅烷制得的有機(jī)硅樹脂(俗稱有機(jī)硅玻璃樹脂),可用以處理紙、塑料、金屬表面,使其有良好的亮度和耐磨性。有機(jī)硅樹脂經(jīng)改性(如用醇酸樹脂等)后可用作耐候性良好的室外用涂料。由于硅氧鍵的鍵能高達(dá)443.1KJ·mol-1,用作涂料具有耐高溫性能。
單純有機(jī)硅樹脂耐熱可達(dá)250℃,但存在機(jī)械強(qiáng)度、附著力和耐溶劑性較差等問(wèn)題,尤其是固化成膜溫度太高,一般在200°C以上烘烤,從而限制其應(yīng)用。采用機(jī)械性能好、附著力強(qiáng)的環(huán)氧樹脂對(duì)其進(jìn)行改性,可極大提高涂料的耐高溫性能和涂層的耐久性,并可實(shí)現(xiàn)常溫固化。合適的顏料、填料的加入,可大幅提高涂層的耐熱性。硅樹脂最終加工制品的性能取決于所含有機(jī)基團(tuán)的數(shù)量(即R與Si的比值)。此外,硅樹脂是一種熱固性的塑料,它最突出的性能之一是優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性。250°C加熱24小時(shí)后,硅樹脂失重僅為2〜8%。
硅樹脂另一突出的性能是優(yōu)異的電絕緣性能,它在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)均能保持其良好的絕緣性能。一般硅樹脂的電擊穿強(qiáng)度為50千伏/毫米,體積電阻率為1013〜 1015歐姆/厘米,介電常數(shù)為3,介電損耗角正切值在10〜30左右。此外,硅樹脂還 具有卓越的耐潮、防水、防銹、耐寒、耐臭氧和耐候性能,對(duì)絕大多數(shù)含水的化學(xué)試劑如稀礦物酸的耐腐蝕性能良好,但耐溶劑的性能較差。
鑒于上述特性,有機(jī)硅樹脂主要作為絕緣漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等)浸漬H級(jí)電機(jī)及變壓器線圈,以及用來(lái)浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機(jī)套管、電器絕緣繞組等。用有機(jī)硅絕緣漆粘結(jié)云母可制得大面積云母片絕緣材料,用作高壓電機(jī)的主絕緣。此外,硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料,金屬保護(hù)涂料,建筑工程防水防潮涂料,脫模劑,粘合劑以及二次加工成有機(jī)硅塑料,用于電子、電氣和國(guó)防工業(yè)上,作為半導(dǎo)體封裝材料和電子、電器零部件的絕緣材料等。
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