浅谈耐高温涂料发展现状及未来展望.doc

浅谈耐高温涂料发展现状及未来展望摘要：本文对耐高温涂料种类进行分析，及对各类耐高温涂料的性能进行概括，并对耐高温涂料的未来发展进行展望。关键词：耐高温涂料、种类、发展耐高温涂料，亦称耐热涂料，一般是指在200以上，漆膜不变色、不脱离，仍能保持适当的物理机械性能的涂料，使被保护的对象在高温环境中能正常发挥作用的特殊性涂料。耐高温涂料一般由耐高温聚合物、颜填料、溶剂和助剂组成。同其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料以其大面积施工工艺性能良好，成本低、效果显著等优点受到人们的青睐，已被广泛用于高温场合的表面保护。在国内近几年，耐高温涂料也已成为我国化工领域中发展最快的重点行业之一。它具有应用面广、使用方便、节能效益高、显著提工业生产水平等许多特点，随着经济的发展和科技的进步，涂料越来越受到人们的重视，成为一个极具工业价值和前景的行业。随着航空、航天、汽车及兵器等行业的迅速发展，耐高温涂料在航天航空、石油石化、冶金、电力、军队系统和等领域广泛应用，由于烟囱烟道、高温蒸气管道、热交换器、高温炉、高温脱硫设备、石油石化裂解装备、发动机部件及排气管防腐，于是对于金属材料的使用性能要求越来越高，不仅需要在更高的使用温度及更为苛刻的腐蚀环境下作业。随着工业技术的不断发展，耐高温涂料用途日益扩大。其中耐高温涂料可以主要分为有机耐高温涂料、无机耐高温涂料和有机-无机耐高温涂料：1.有机耐高温涂料有机耐高温涂料品种繁多，包括杂环聚合物涂料(聚酰亚胺类、 聚酰胺、酰亚胺类、聚苯醚类和聚醚砜类)和元素有机聚合物涂料(有机硅类、有机氟类和有机钛类)。 其中，杂环类耐高温涂料在国内外已应用多年，主要用于高温绝缘方面，价格昂贵，贮存性差，对颜料要求严格；有机氟涂料虽然高温防腐能优越，但不易溶解于溶剂中，即使溶解，其固体含量低，成膜薄，施工不方便，而且有机氟涂料机械性能不太理想。 有机钛涂料发展较晚，制备复杂，应用范围还不广泛。 有机硅聚合物自20 世纪40年代初实现工业化以后，有机硅耐高温涂料开始发展，目前已发展成为最常用的有机类高温防腐涂料。2.无机耐高温涂料 无机物的热稳定性普遍比有机物高很多。无机硅酸锌涂料是目前应用最多的无机类耐高温涂料 ，以硅酸乙酯为基料，锌粉为耐高温和防锈颜料，可以耐400的高温。无机硅酸锌多为底漆。无机类基料添加高温填料和玻璃粉，可耐高达1000的高温 。3.无机-有机复合涂料 无机组分和一种或多种有机组分进行复合可以生成无机-有机杂化材料这种材料兼具有机、无机材料的特性，并赋予其更优异的性能目前应用最多的是SiO2- 有机硅复合涂料。颜薇等 通过两步水解聚合法使SiO2 溶胶与有机硅单体进行接枝共聚，制得了兼具无机物和有机物优点的新型“SiO2-有机硅”共聚物，相比其他传统耐高温涂料，改性后的共聚物涂料具有更高的耐热性，同时保持了良好的柔韧性、附着力和冲击强度，在500的高温环境中，共聚物涂料涂膜保持完整制得的耐900-1200高温的有机硅-陶瓷涂料以有机硅树脂为基料，配以耐高温颜料、金属氧化物和硅酸盐类填料，通过漆膜在高温条件下由有机型向无机型转变以实现对基体的高温保护。主要运用工业施工及航天事业的涂料有：1.耐高温的氟碳涂料 氟碳涂料的历史较短，但发展较快，氟碳涂料的基本成分是氟树脂，是氟树脂的分子链结构中由于有CF键，其键能485KJm01在所有化学键中堪称第一，碳链外又有氟原子形成的空间屏蔽效应，故其具有优异的化学稳定性、耐热、耐酸碱、耐老化和自润滑性等，主要使用的是聚四氟乙烯，它能在任何已知的溶剂，即使在高温下，油水对它也能，使得氟碳漆膜极易清洗，因此，如炊具内壁、电熨斗底板、炊具面板，随处可见氟碳涂料。但是，在施工方面，氟碳涂料必须要烘烤，烘烤温度较高，在380-420，而且要求很严格，温差要求控制在 ±5以内。这无疑加重了厂家在设备、能耗上的投资。 2.耐高温的瓷膜涂料 瓷膜涂料是一种崭新的涂料种类，它使用纳米无机氧化物作为基础的成膜物质，而不使用绝大多数有机涂料使用的树脂，它经过低温烘烤、脱水反应后，形成硅-铝键为主的致密网状结构，具有耐温>600、耐腐、耐水、耐候、疏水疏油，同时具有相当高的硬度， 6H一9H，耐磨性也非常好，尤其是高温下硬度不变化，高温耐磨性特别好，在施工上可以有材中扩散形成合金层。高温下漆膜气喷涂、静 电喷涂等方式方便的涂装，烘烤温度在 100- 250，涂膜在大部分基材上附着力很好，甚至玻璃、石材等，涂料为水性，施工环保，可以预见，在不久的未来，瓷膜涂料必将成为涂料领域重要的分支。 3水性无机富锌耐高 它使用改性硅酸、盐水溶液和锌粉组成,该涂料在常温下，树脂、锌粉和金属底材形成络合物。它是双组分包装 ，可连续耐高温500，该漆膜为灰色，漆膜平整，不用面漆， 表干时间为 10-30分钟，具有防静电、耐紫外线、耐盐雾、耐高温、耐碱、盐类腐蚀等特性。4.无机磷酸盐耐高温涂料 它使用水溶性磷酸盐作为主要成膜物质，以铬酸为调节剂，添加不同种类的反应性、功能性颜填料以及不同熔点的金属粉末，制备无机耐高温防腐蚀涂料，该涂料在一定温度下可 自身反应生成致密的保护层，同时，也可以在短时间内与金属材料反应形成金属络合层，而且有较好的附着力，可长期在850以上温度使用，并具有优异的耐湿热、耐盐雾等性能。当前耐高温涂料的研究热点： 耐高温涂料作为高温设备保护涂层得到了越来越广泛的应用，但是 ，大部分涂料性能还是不能满足多样化设备的需求。目前对于改性有机硅涂料，国内在室温固化、高耐热防腐以及重防腐有机硅涂料 方面研究比较活跃，但是 ，在水性、可喷涂高固体分、紫外固化以及高性能加热固化的有机硅涂料研究中，较国外缺少可实用化的研究耐高温涂料的研究热点主要在以下几个领域：(1)对有机树脂进行改性，以综合几种树脂的优良性能，开发能耐更高温度并具有良好成膜性和施工性的耐高温树脂。(2)在涂料的研究中应用纳米技术 ，以提高涂层的硬度和韧性等性能。(3)硅溶胶为基料时，可以通过与有机高分子接枝共聚或加入硅烷偶联剂、悬浮剂 、碱金属 、氢氧化物、磷酸盐、有机树脂液等方法改进漆膜性能。(4)磷酸盐为基料时，可以通过加入有机高分子水溶液和水乳液来改进漆膜性能。新的发展趋势： 一种以金属渗氮铝为基的新型低成本、双喷技术的高温太阳能选择涂料正逐渐受到人们的青睐，典型的金属陶瓷涂层结构是由一层金属陶瓷防反射层，一层由二层均匀的金属陶瓷副层组成的吸收层和一层金属远红外反射层组成的，使用MoAi203可 达 到在 350吸收太阳能096096，吸收辐射为 007009。 热屏蔽涂料 (TBP)是部分以稳定的氧化锆为基的金属陶瓷涂料适用McrAl和铝化物 ，起到耐氧化作用，与等离子沉积相比，热屏蔽涂料经常采用电子束物理蒸汽沉积法用于涡轮机金属片上，因为使用此方法 ，得到的涂膜表面较光滑，气动质量较好 。 新型的高性能飞机涡轮机 需要使用高性能材料，因为在使用期间，高级合金将达到其高温极限，可以替代高级合金 的新型材料有金属互化物、单一的和复合的陶瓷以及耐熔合金 。电子、行天飞机和军事工业的科学家 已对高熔融点的、并在高温下具有耐氧化性能 的耐火材料进行了探索，用于抗耐火金属材料的新型涂料可将电子贵金属与不良金属进行合金，形成紧密结构的稳定化合物，即形成具有粘结性的并坚韧的涂料，所以各种以硼化合物 、碳化物、亚硝酸盐、铝化物和硅化物为基的专用的已在使用。 总结 以上简要介绍了比较常见的几种耐高温涂料，现在涂料品种和技术发展很快，各个涂料厂家都在努力改进自己的产品，各产品之间可能出现混合、复配，使性能得到互补，纳米科技等其它学科的新技术也不断被引进涂料行业，赋予涂料新的活力，这些都将进一步促进耐高温涂料的快速发展。 参考文献 1叶扬祥 ，潘肇基涂装技术实用手册机械工业 出版社 ， 2003，5 2宣兆龙，易建政有机硅耐高温涂料二次中国涂料 ，2009(6)3739 待添加的隐藏文字内容23何锡风 ，张巨生等涂料化学工业出版社，2004，9 4李金桂，肖定全现代表面工程设计手册国防工业 出版社 ，2000，9 5李剑 敏，陈志红耐高温有 机颜料应用化 工，2006(6) 4O74096周其凤，范星河，谢晓峰耐高温聚合物及其复合材料IN北京：化学工业出版社，2004 6：3135 7黄世强，孙争光，李盛彪，等新型有机硅高分子材料M北京：化学工业出版社, 2000，14(4)：21 8宋传洪常温固化聚有机硅氧烷耐高温( 0以上)涂料的研究D北京：机械科学研究院，2001 9王海侨，李营，苟国立，等有机硅耐高温涂料的研究J北京化工大学学报，2006，33(1)：59-62 10邱军，黄裕杰，胡友慧耐高温梯形聚甲基倍半硅氧烷的合成研究J功能高分子学报，1999，12(2)：173176 11白红英，贾梦秋，毋伟，等纳米SiO。的原位改性及在耐热涂料中的应用J表面技术，2003，32(6)：5962 12颜薇，李文铎，陈晋南，等“SiO一有机硅”共聚物耐热涂料J化工学报，2002，53(1)：45-49 13阿迈隆国际公司环氧聚硅氧烷涂料和地板组合物：中国， CN95197372P19980211 14毛 肖新型耐高温换热器涂料的制备及其性能的研究D。 浙江：浙江工业大学，2004 15吴迪，郭丽聚氨酯有机硅涂料的研制J中国涂料，2004， 6：3135