一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂:45-58%，耐热颜填料:35-45%，助剂：2%-4%，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；所述耐热颜填料中纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1;本发明还设计了一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料的制备方法，在现有涂料制备生产线上就能实现，不需要增加设备投资，且制得的耐高温有机硅涂料能够采用喷涂工艺，刷涂，滚涂工艺进行施工，能够长期经受80CTC高温，且具有耐腐蚀的性能。
【专利说明】一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业涂料领域，特别是一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 面对未来"低碳"的发展趋势，有机硅耐高温涂料行业其实早有准备；近年来，涂料 行业一直致力于开发低污染、高固体份或无溶剂（包括粉末、光固化）涂料、水性涂料（有 机硅耐高温漆）；开发低环境风险的防污技术和防污涂料；开发非铅、铬的防锈颜料及替代 品开发钛白粉、氧化铁颜料的清洁生产工艺；积极制定涂料行业清洁生产工艺评价标准等， 以推动涂料行业新工艺、新材料和新技术的发展。
[0003] 另外，近几年开发的玻璃节能涂料、辐射散热降温涂料、防晒隔热涂料、耐高温封 闭涂料、高效耐污损太阳热吸收涂料等新型涂料，也为涂料行业在"低碳"道路上带来了新 的发展机遇，但耐高温涂料中对于较高温度如600度以上涂料的耐候性，尤其是耐腐蚀性， 仍存在不足。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种硼改性有机硅树 脂耐高温涂料及其制备方法，在现有涂料制备生产线上就能实现，不需要增加设备投资， 且制得的耐高温有机硅涂料能够采用喷涂工艺，刷涂，滚涂工艺进行施工，能够长期经受 800°C高温，且具有耐腐蚀的性能。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各 组分质量份数百分比为：硼改性有机硅树脂：45-58 %，耐热颜填料：35- 45%，助剂： 2% -4%，其中，硼改性有机硅树脂为硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；
[0006] 耐热颜填料包括：
[0007] 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ;
[0008] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：
[0009] 空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30 份，二硫化钥：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；
[0010] 助剂为按质量份数计包括以下组分：
[0011] 分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50份，消光剂：2-6份，成膜助剂： 5-10份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：1 - 5份，硅烷偶联剂：40-60 份；
[0012] 分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或几种；消光剂 为改性聚酯丙烯酸酯；成膜助剂为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的重量比例复合制成；增稠剂包括：娃藻土、钠基膨润土、聚氨酯、聚乙烯醇或聚丙烯 酰胺中的一种或者几种；固化剂为二乙烯三胺、间苯二胺、DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性 胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一种；
[0013] 硅烷偶联剂是低相对分子质量的有机硅化合物，通式为RnSiX(n-4) (n〈4)(其中R 为非水解基团，X为可水解的基团），作为可水解的基团X，能与无机物或有机物表面的活性 基团发生反应形成化学键，从而增加了漆膜附着力；
[0014] 本发明中偶联剂的第一个作用是能提高涂料的干燥速度，加大偶联剂用量涂料的 干燥速率加快，但相对涂层的韧性降低，硬度增加，反之较少的偶联剂干燥速度较低；但涂 层的韧性增高，硬度降低，所以需要选择一个较为合适的偶联剂量，本发明所提供的偶联剂 含量除了对涂层的干燥时间有影响以外，硅烷偶联剂还对纳米粒子的分散有重要的作用； 纳米材料较强的表面效应使其在有机硅树脂中难以分散、极易团聚而形成聚集体，为了克 服这一缺点可对其进行表面处理，使纳米二氧化硅的表面存在着大量的活性羟基，这为使 用硅烷偶联剂对其进行表面处理提供了可靠性，以实现纳米二氧化硅粒子与有机硅树脂化 学界面的结合；
[0015] 阻隔型功能填料中采用二硫化钥、石墨、滑石粉，石墨材料由于特有的晶体结构使 其易产生滑移，同时石墨干摩擦润滑剂具有吸附性，可以形成一层润滑膜（石墨晶体膜）， 起到减少摩擦磨损的作用，具有良好的散热性和导热性，由于碳的熔点很高，故不会产生碳 和金属材料的咬焊现象；滑石粉作为填料，可起到骨架作用，降低制造成本同时提高涂料的 漆膜硬度，增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形， 伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点，使涂料的延展性以及可加工性等 优良得到优化；
[0016] 将石墨与-硫化钥混合在一起使用，石墨与-硫化钥具有良好的协同效应，两者 以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，减小磨损失重及摩擦系数，同时在 涂料中加入一定量的三氧化二锑，可有效增强涂料涂层的硬度，并提高涂层的耐磨性；
[0017] 纳米二氧化硅由于和基料的基本结构大致相同，粒径也较小，能够更好地填充到 树脂基料的间隙中，甚至能够成为树脂基料网络结构一部分，对高交联度的耐热体型结构 有很好的补充作用，使得树脂在受热分解时可以形成一层耐热性能优良的Si02耐热保护 层，阻止了内层树脂基料的继续分解，能够赋予漆膜更好的热稳定性。
[0018] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0019] 进一步的，前述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，硼酸改性有机硅树脂的制备方 法为：
[0020] 选取硼酸与硅树脂作为反应物，硼酸与硅树脂的质量比为9. 1:1，水用量为硅 树脂完全水解所需水用量的45 %，在80_90°C下进行聚合反应，反应时间为4h，随后在 390-4KTC下受热3h，既得到硼酸改性有机硅树脂。
[0021] 前述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，环氧改性硅硼树脂的制备方法为：
[0022] 选取环氧树脂与有机硼硅树脂的质量比为25:100,选取正丁醇、环己酮和二甲为 苯混合溶剂，其体积比为3. 5:1:4. 5,在145-155°C下反应7h既得到环氧改性硅硼树脂。
[0023] 前述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，硼酸改性有机硅树脂制备过程中，在85°C 下进行聚合反应，反应时间为4h，随后在400°C下受热3h;
[0024] 随着温度升高有助于硅树脂的缩聚；温度高于90°C时体系温度过高，局部过热， 缩聚反应剧烈，出现絮凝现象，在85°C时的剩余乙氧基含量与90°C时的含量相差不大，体 系的反应程度大致相当，且没有絮凝微胶化现象，在85°C温度条件下，制得的树脂在500°C 时质量损失相差〇. 11%，在该温度条件下制得的树脂的耐热性更加。
[0025] 前述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，环氧改性硅硼树脂制备过程中反应温度为 150。。。
[0026] 本发明还设计了一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料的制备方法，包括如下具体步 骤：
[0027] (1)按质量份数35-45%取耐热颜填料，充分研磨细化并混合均勻，在80°C下烘 zPIOmin；
[0028] (2)按质量份取硼改性有机硅树脂45-60%投入到分散缸中密封搅拌，搅拌速度 为400-500转/min，搅拌0. 5h后按质量份数2% -4%投入助剂，继续密封搅拌8-12分钟制 得均匀的预混物；
[0029] (3)将步骤（1)中耐热颜填料在搅拌状态下加入步骤（2)制得的预混物中，调节 转速为450-550转/min，密封搅拌时间为35-45分钟，控制分散缸温度< 45°C，检测粘度 兰95s，固含量3 75%，制得有机硅涂料。
【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例提供的一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其各组分质量份数百分比 为：硼改性有机硅树脂：45%，耐热颜填料：35%，助剂：2%，其中，硼改性有机硅树脂为硼 酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂；
[0032] 耐热颜填料包括：
[0033] 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ;
[0034] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：
[0035] 空心玻璃微珠：3份，石墨：10份，黑碳化硅：25份，细晶氧化铝：24份，二硫化钥： 5份，氧化锌：2份，滑石粉：3份；
[0036]助剂为按质量份数计包括以下组分：
[0037] 分散剂：10份，润湿剂：3份，固化剂25份，消光剂：3份，成膜助剂：6份，增稠剂： 6份，羟乙基纤维素：6份，pH调节剂：2份，硅烷偶联剂：45份；
[0038] 分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐；消光剂为改性聚酯丙烯酸酯；成膜助剂为十二 醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇丁醚=1:1的重量比例复合制成；增稠剂包 括：硅藻土、钠基膨润土、聚氨酯；的固化剂为二乙烯三胺、间苯二胺，膜厚80微米，漆膜保 养7天后，800°C下的性能数据如表1所示：
[0039]表1
[0040]
[0041]
【权利要求】
1. 一种硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其特征在于，其各组分质量份数百分比为：硼 改性有机硅树脂：45-58%，耐热颜填料：35- 45%，助剂：2%-4%，其中，硼改性有机硅树脂为 硼酸改性有机硅树脂或环氧改性硅硼树脂； 所述耐热颜填料包括： 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且所述纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ; 所述阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分： 空心玻璃微珠：2_6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30份，二 硫化钥：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份； 所述助剂为按质量份数计包括以下组分： 分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50份，消光剂：2-6份，成膜助剂：5-10 份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：1 一 5份，硅烷偶联剂：40-60份； 所述分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或几种；所述的 消光剂为改性聚酯丙烯酸酯；所述的成膜助剂为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的重量比例复合制成；所述的增稠剂包括：硅藻土、钠基膨润土、聚氨 酯、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一种或者几种；所述的固化剂为二乙烯三胺、间苯二胺、 DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一种。
2. 根据权利要求1所述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其特征在于，所述硼酸改性 有机硅树脂的制备方法为： 选取硼酸与硅树脂作为反应物，硼酸与硅树脂的质量比为9. 1:1，水用量为硅树脂完全 水解所需水用量的45%，在80-90°C下进行聚合反应，反应时间为4h，随后在390-4KTC下受 热3h，既得到硼酸改性有机硅树脂。
3. 根据权利要求1所述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其特征在于，所述环氧改性 硅硼树脂的制备方法为： 选取环氧树脂与有机硼硅树脂的质量比为25:100,选取正丁醇、环己酮和二甲为苯混 合溶剂，其体积比为3. 5:1:4. 5,在145-155?下反应7h既得到环氧改性硅硼树脂。
4. 根据权利要求2所述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其特征在于，硼酸改性有机 硅树脂制备过程中，在85°C下进行聚合反应，反应时间为4h，随后在400°C下受热3h。
5. 根据权利要求3所述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料，其特征在于，环氧改性硅硼 树脂制备过程中反应温度为150°C。
6. 根据权利要求1中任意一项权利要求所述的硼改性有机硅树脂耐高温涂料的制备 方法，其特征在于，包括如下具体步骤： (1) 按质量份数35- 45%取耐热颜填料，充分研磨细化并混合均匀，在80°C下烘干 IOmin； (2) 按质量份取硼改性有机硅树脂45-60%投入到分散缸中密封搅拌，搅拌速度为 400-500转/min，搅拌0. 5h后按质量份数2%-4%投入助剂，继续密封搅拌8-12分钟制得均 匀的预混物； (3) 将步骤（1)中耐热颜填料在搅拌状态下加入步骤（2)制得的预混物中，调节转速为 450-550转/min，密封搅拌时间为35-45分钟，控制分散缸温度< 45°C，检测粘度3 95s，固 含量3 75%，制得有机硅涂料。
【文档编号】C09D5/08GK104212347SQ201410476893
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】郑化, 陈廷生, 刘小林 申请人:江苏海晟涂料有限公司