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隨著現(xiàn)代工業(yè)、軍事、航空航天技術(shù)等的發(fā)展,應(yīng)用的鋼材強(qiáng)度越來越高,而強(qiáng)度越高,對雜質(zhì)離子也越敏感。在較高溫度下,鋼材的腐蝕更快。為避免鋼材失效,采用耐高溫涂料進(jìn)行防護(hù)是一種行之有效的方法,它以施工方便、成本低廉,而得到廣泛應(yīng)用。
耐高溫涂料一般是指漆膜在200℃以上不脫落、仍能保持適當(dāng)物理機(jī)械性能的涂料。其防護(hù)機(jī)理大致可歸為兩種:一種是利用涂層的致密性,防止涂層外部的腐蝕介質(zhì)侵入底材,另一種是依靠防腐顏料和填料起到抑制腐蝕的作用。這兩種功能相輔相成,共同起到防護(hù)作用。
常見的有機(jī)硅高溫涂料主要關(guān)注耐高溫性能,但存在附著力和耐腐蝕性能差等問題,而一些特種高溫設(shè)備對耐高溫涂料的防腐性能要求十分苛刻。因此,在設(shè)計(jì)耐高溫涂料的配方時(shí),需綜合考慮漆膜的機(jī)械性能、耐熱性能及防腐性能要求
涂料/涂層制備涂料制備
在樹脂中加入磷酸鋅、滑石粉等填料及助劑,攪拌均勻,然后用砂磨機(jī)研磨至規(guī)定的細(xì)度,加入溶劑分散,過濾,即得成品涂料的組分一;組分二為聚酞胺樹脂;組分三為鋁粉漿。其重量份比為100:3一10:10一20。
涂層制備
涂層的制備包括底材處理、涂料的施工和涂層固化。底材處理:將馬口鐵板用有機(jī)溶劑除油、打磨除銹,再用溶劑清洗干凈,干燥。
涂料施工:將涂料各組分按規(guī)定的比例配制,攪拌均勻,空氣噴涂域刷渤施工馬口鐵板上,表干后再進(jìn)行下一道施工。涂層厚度控制在40pm一80pm。
涂層固化:將施工完畢的馬口鐵板放在烘箱中,升溫至一定溫度,保留一定時(shí)間后取出,冷卻至室溫后,進(jìn)行性能測試。
耐熱性能
按GBT/1735一2009進(jìn)行測試。將涂裝耐高溫涂料的馬口鐵板試片放入馬弗爐中,從室溫升至磷酸鹽顏料等。我們選用磷酸鋅和三聚磷酸鋁進(jìn)行試驗(yàn),這兩種磷酸鹽對涂層的耐熱性影響都不大。磷酸鋅主要對初期腐蝕起到抑制作用,而三聚磷酸鋁則對已產(chǎn)生的腐蝕起到抑制作用。利用兩者之間的協(xié)同作用,可以在減少用量的情況下,提高涂層的耐蝕性。圖1是磷酸鹽用量對涂層耐鹽霧性能的影響。本研究中,填料選用滑石粉、云母、沉淀硫酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣等。根據(jù)顏填料自身特點(diǎn),選擇了常用且質(zhì)量性能穩(wěn)定的顏填料品種,通過試驗(yàn),確定了填料的用量和比例。
助劑的選擇
鋁粉定向劑
在涂料施工后,由于鋁粉漿中鋁粉鱗片自身徑厚比、處理方法不同等原因,雖在涂層中有一定的定向,但仍有較大比例排列方向不一致,這會(huì)降低涂層的致密性和對雜質(zhì)粒子的阻隔性。采用一定量的鋁粉定向劑,可改善鋁粉鱗片的定向,提高涂層的致密性和耐溫性等性能。
粉定向劑用量為y2c0時(shí),涂層性能最佳。繼續(xù)增加用量,對涂層性能改善不明顯,但會(huì)對增大涂料粘度,不利于涂料施工。
其他助劑
本研究選擇的助劑除鋁粉定向劑外,為使各種填料能夠更好地分散在樹脂中,并提高有機(jī)硅涂料對底材的附著力,選擇了潤濕分散劑;為改善涂層的表面狀態(tài),選擇了流平劑;為改善涂料的生產(chǎn)狀態(tài),選擇了消泡劑;等等。
該涂料已在某高強(qiáng)鋼制造的發(fā)動(dòng)機(jī)部件上應(yīng)用。結(jié)果表明,涂層工藝性能良好,耐溫性能達(dá)到要求,力學(xué)性能和耐蝕性能優(yōu)良,綜合性能達(dá)到使用要求。
結(jié)論
以環(huán)氧有機(jī)硅樹脂為主成膜物,配以適當(dāng)?shù)墓袒瘎⒐δ茴伭系?制備出一種具有良好物理機(jī)械性能和防腐蝕性能,在300℃高溫下可長期使用的環(huán)氧有機(jī)硅耐高溫鋁粉涂料。鋁粉可提高涂層的耐高溫性能和致密性,用量10%一20%為宜;鋁粉定向劑可改善鋁粉排列,從而提高涂層的硬度、致密性、耐溫性和防護(hù)性能,用量y2c0時(shí),效果最佳。復(fù)合磷酸鹽可提高涂層的耐鹽霧性,且涂層耐鹽霧性能隨著磷酸鹽加入量的增加而增大。受涂料中顏基比所限,磷酸鹽用量為10%一20%時(shí),涂層綜合性能較好。
隨著現(xiàn)代工業(yè)、軍事、航空航天技術(shù)等的發(fā)展,應(yīng)用的鋼材強(qiáng)度越來越高,而強(qiáng)度越高,對雜質(zhì)離子也越敏感。在較高溫度下,鋼材的腐蝕更快。為避免鋼材失效,采用耐高溫涂料進(jìn)行防護(hù)是一種行之有效的方法,它以施工方便、成本低廉,而得到廣泛應(yīng)用。
耐高溫涂料一般是指漆膜在200℃以上不脫落、仍能保持適當(dāng)物理機(jī)械性能的涂料。其防護(hù)機(jī)理大致可歸為兩種:一種是利用涂層的致密性,防止涂層外部的腐蝕介質(zhì)侵入底材,另一種是依靠防腐顏料和填料起到抑制腐蝕的作用。這兩種功能相輔相成,共同起到防護(hù)作用。
常見的有機(jī)硅高溫涂料主要關(guān)注耐高溫性能,但存在附著力和耐腐蝕性能差等問題,而一些特種高溫設(shè)備對耐高溫涂料的防腐性能要求十分苛刻。因此,在設(shè)計(jì)耐高溫涂料的配方時(shí),需綜合考慮漆膜的機(jī)械性能、耐熱性能及防腐性能要求
涂料/涂層制備涂料制備
在樹脂中加入磷酸鋅、滑石粉等填料及助劑,攪拌均勻,然后用砂磨機(jī)研磨至規(guī)定的細(xì)度,加入溶劑分散,過濾,即得成品涂料的組分一;組分二為聚酞胺樹脂;組分三為鋁粉漿。其重量份比為100:3一10:10一20。
涂層制備
涂層的制備包括底材處理、涂料的施工和涂層固化。底材處理:將馬口鐵板用有機(jī)溶劑除油、打磨除銹,再用溶劑清洗干凈,干燥。
涂料施工:將涂料各組分按規(guī)定的比例配制,攪拌均勻,空氣噴涂域刷渤施工馬口鐵板上,表干后再進(jìn)行下一道施工。涂層厚度控制在40pm一80pm。
涂層固化:將施工完畢的馬口鐵板放在烘箱中,升溫至一定溫度,保留一定時(shí)間后取出,冷卻至室溫后,進(jìn)行性能測試。
耐熱性能
按GBT/1735一2009進(jìn)行測試。將涂裝耐高溫涂料的馬口鐵板試片放入馬弗爐中,從室溫升至磷酸鹽顏料等。我們選用磷酸鋅和三聚磷酸鋁進(jìn)行試驗(yàn),這兩種磷酸鹽對涂層的耐熱性影響都不大。磷酸鋅主要對初期腐蝕起到抑制作用,而三聚磷酸鋁則對已產(chǎn)生的腐蝕起到抑制作用。利用兩者之間的協(xié)同作用,可以在減少用量的情況下,提高涂層的耐蝕性。圖1是磷酸鹽用量對涂層耐鹽霧性能的影響。本研究中,填料選用滑石粉、云母、沉淀硫酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣等。根據(jù)顏填料自身特點(diǎn),選擇了常用且質(zhì)量性能穩(wěn)定的顏填料品種,通過試驗(yàn),確定了填料的用量和比例。
助劑的選擇
鋁粉定向劑
在涂料施工后,由于鋁粉漿中鋁粉鱗片自身徑厚比、處理方法不同等原因,雖在涂層中有一定的定向,但仍有較大比例排列方向不一致,這會(huì)降低涂層的致密性和對雜質(zhì)粒子的阻隔性。采用一定量的鋁粉定向劑,可改善鋁粉鱗片的定向,提高涂層的致密性和耐溫性等性能。
粉定向劑用量為y2c0時(shí),涂層性能最佳。繼續(xù)增加用量,對涂層性能改善不明顯,但會(huì)對增大涂料粘度,不利于涂料施工。
其他助劑
本研究選擇的助劑除鋁粉定向劑外,為使各種填料能夠更好地分散在樹脂中,并提高有機(jī)硅涂料對底材的附著力,選擇了潤濕分散劑;為改善涂層的表面狀態(tài),選擇了流平劑;為改善涂料的生產(chǎn)狀態(tài),選擇了消泡劑;等等。
該涂料已在某高強(qiáng)鋼制造的發(fā)動(dòng)機(jī)部件上應(yīng)用。結(jié)果表明,涂層工藝性能良好,耐溫性能達(dá)到要求,力學(xué)性能和耐蝕性能優(yōu)良,綜合性能達(dá)到使用要求。
結(jié)論
以環(huán)氧有機(jī)硅樹脂為主成膜物,配以適當(dāng)?shù)墓袒瘎⒐δ茴伭系?制備出一種具有良好物理機(jī)械性能和防腐蝕性能,在300℃高溫下可長期使用的環(huán)氧有機(jī)硅耐高溫鋁粉涂料。鋁粉可提高涂層的耐高溫性能和致密性,用量10%一20%為宜;鋁粉定向劑可改善鋁粉排列,從而提高涂層的硬度、致密性、耐溫性和防護(hù)性能,用量y2c0時(shí),效果最佳。復(fù)合磷酸鹽可提高涂層的耐鹽霧性,且涂層耐鹽霧性能隨著磷酸鹽加入量的增加而增大。受涂料中顏基比所限,磷酸鹽用量為10%一20%時(shí),涂層綜合性能較好。
