一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法与流程

本发明涉及表面处理，尤其涉及一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法。

背景技术：

1、航空发动机封严衬套、燃气轮机排烟管路等装备/设备需要在300～700℃下长期服役，面临高温氧化、高低温热震、腐蚀以及气流冲刷等严苛环境侵蚀，对耐高温高阻隔性热防护涂层需求迫切。同时，为适应装备在多种气候条件下的生产制造、维修维护的需要，防护涂料在大跨度环境温、湿度快速固化生效的能力也至关重要。

2、目前，已有耐高温防护涂料的相关公开报道，如中国专利cn103409063a公开了一种环保型室温固化有机硅耐高温涂料及其制备方法，专利选择醇溶型有机硅树脂和三亚乙基四胺、环烷酸钴催化剂和附着力促进剂反应实现涂层成膜物的室温固化，且涂料制备、施工过程中不释放苯类化合物，实现环境友好。涂层通过添加高岭土作为高温粘结剂、氧化铝短切纤维做防锈颜料，实现了涂层耐900℃的高温腐蚀防护。中国专利cn103468154b公开了一种耐高温室温固化磷酸盐胶粘剂及其制备方法，专利选择在磷酸溶液中加入氢氧化铝、氧化铬粉末制备改性磷酸二氢铝溶液与氧化铝、氮化铝、氧化钇、氟化钙、氮化硼和氧化锌组成的固化剂反应得到耐高温室温固化磷酸盐胶粘剂。该材料可在1500℃的高温下使用。

3、但是，现有技术中的耐高温防护涂料仍存在固化速度慢、耐气流冲刷性能不佳的缺陷，增加了设备生产制造、维修养护难度，且不利于装备/设备在严苛环境下长时间稳定运行。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法，用以解决现有防护涂料固化速度慢、耐高温氧化性能不足、耐蚀性不佳、耐气流冲刷性能不良的问题中的至少一个。

2、本发明公开了一种耐高温防护涂料，所述防护涂料由两种组分构成：组分a含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分b含有改性聚硅氮烷。

3、具体的，所述组分a的具体组成按质量百分比计为：有机硅树脂20％～40％，改性分子筛粉末10％～20％，高温增强相填料0.5％～3％，颜料10％～15％，功能助剂3％～8％，余量为稀释剂。

4、具体的，组分a与组分b的质量比为100：(15～20)。

5、具体的，所述有机硅树脂为甲基、乙烯基聚硅氧烷共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。

6、具体的，所述改性分子筛粉末为经过水汽吸附改性的3a型和/或4a型分子筛粉末；所述改性分子筛粉末平均粒径为5～10μm。

7、具体的，所述高温增强相填料为硅烷改性氧化石墨烯和/或硅烷改性六方氮化硼。

8、优选的，所述硅烷为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

9、具体的，所述稀释剂为二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种。

10、本发明还公开了一种所述防护涂料的制备方法，包括如下步骤：

11、s1：称取3a型和/或4a型分子筛粉末，球磨后进行高温活化和水汽吸附改性操作，制得改性分子筛粉末；

12、s2：称取氧化石墨烯和/或六方氮化硼，使其分散于乙醇-水溶液中，水浴加热并搅拌至回流状态，向体系加入硅烷，反应一段时间后，将沉淀物分离、洗净、干燥后获得高温增强相填料；

13、s3：准备并称取有机硅树脂、颜料、功能助剂和稀释剂，按质量比配置组分a预制料，并将预制料放置于高速分散机中进行分散、砂磨，获得组分a；

14、s4：准备改性聚硅氮烷，获得组分b。

15、本发明还公开了一种所述防护涂料的使用方法，具体包括以下步骤：

16、s21：按组分a和组分b的混合比例进行调漆，搅拌均匀后加入粘度调节剂调节漆料粘度，直至达到可喷涂或刷涂的粘度；

17、s22：将调和后的防护涂料涂覆于设备表面，在温度≥0℃条件下固化至少24小时，即可得到耐高温防护涂层。

18、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

19、1、可实现环境自适应固化，能够在温度≥0℃的条件下快速固化。本发明通过添加水汽吸附改性分子筛耦合硅烷改性高温增强相填料，形成聚硅氮烷和有机硅树脂成膜固化环境的自持缓冲体系，基于水汽吸附改性分子筛引入涂层固化所需的水汽和氧气，加速聚硅氮烷自身的脱氢或脱氨，实现与有机硅树脂的快速交联，进一步实现金属基底的成键锚定，从而实现在不同温湿度条件下能够快速固化。根据实验数据可得，所述涂料在温度≥0℃的条件下，最快2h内即可快速固化。

20、2、耐高温性能优异。采用聚硅氮烷和有机硅树脂作为成膜物，通过其共聚反应形成致密耐高温粘结体系，聚硅氮烷在高温下可进一步实现涂层的陶瓷化转变，从而实现涂层整体化学结构的耐温性提升，在长时间高温600℃～700℃后依然具备90％以上的质量保持率。

21、3、耐蚀性优异。通过添加硅烷改性的氧化石墨烯或六方氮化硼在涂层的纵向深度上形成迷宫效应，延长水、氧气等腐蚀因素到达基材的路径，从而实现涂层耐蚀性的提升，且氧化石墨烯及六方氮化硼，在高温下具有极强的稳定性，不易降解及氧化，从而保证涂层在长期高温下保持优异的耐蚀性。

22、4、耐气流冲击性能优异：通过高性能聚硅氮烷与有机硅树脂的交联形成致密的化学结构，同时涂层在高温下进一步实现陶瓷化转变，从而保持其硬度不丧失；此外，添加的硅烷改性的氧化石墨烯及六方氮化硼具备较高的莫氏硬度二者耦合可以赋予涂层优异的耐气流冲击性。

23、5、制备工艺较为简单，工艺条件温和，易于规模化生产和推广。且生产、运输和储存时双组分分别保存，使用时再混合形成交联结构，因此在运输和保存过程中不会出现涂料凝固、失效的问题。

24、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种耐高温防护涂料，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述组分a的具体组成按质量百分比计为：有机硅树脂20％～40％，改性分子筛粉末10％～20％，高温增强相填料0.5％～3％，颜料10％～15％，功能助剂3％～8％，余量为稀释剂。

3.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：组分a与组分b的质量比为100：(15～20)。

4.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述有机硅树脂为甲基、乙烯基聚硅氧烷共聚物，端基为环氧基、乙烯基和羟基中的一种或几种；数均分子量为8000～15000。

5.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述改性分子筛粉末为经过水汽吸附改性的3a型和/或4a型分子筛粉末；所述改性分子筛粉末平均粒径为5～10μm。

6.根据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述高温增强相填料为硅烷改性氧化石墨烯和/或硅烷改性六方氮化硼。

7.根据权利要求6所述的防护涂料，其特征在于：所述硅烷为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷、缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。

8.据权利要求1所述的防护涂料，其特征在于：所述稀释剂为二甲苯、甲基异丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种。

9.一种权利要求1～8任一项所述防护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.一种权利要求1～8任一项所述防护涂料的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种耐高温防护涂料及其制备和使用方法，属于表面处理技术领域，解决了现有技术中现有防护涂料固化速度慢、耐高温氧化性能不足、耐蚀性不佳、耐气流冲刷性能不良的问题之一。本发明公开了一种耐高温防护涂料，所述防护涂料由两种组分构成：组分A含有有机硅树脂、改性分子筛粉末、高温增强相填料、颜料、功能助剂和稀释剂；组分B含有改性聚硅氮烷。本发明所公开的耐高温防护涂料能够在不同温湿度条件下快速固化，且耐高温、耐腐蚀、耐气流冲刷性能好，能够广泛用于各类设备外表面的防护，提高设备表面的综合防护性能，有效延长了设备服役的寿命。

技术研发人员：刘立辉,刘颖锡,魏凯,许天,于海意
受保护的技术使用者：北京和尔泰新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11