有机硅耐高温涂料防腐蚀性能分析

摘 要 : 通过试验探讨了漆膜厚度、防锈颜料对耐高温涂料防腐蚀性能的影响 , 并模拟自然

环境设计了防腐蚀性能的检测、评价方法。

关键词 : 有机硅 ; 耐高温 ; 防腐蚀 ; 检测 ; 评价方法

0 引 言

有机硅耐高温涂料广泛应用于工业窑炉、蒸汽管道、烟囱等高温设施。随着国民经济持续高速发展 , 耐高温涂料的市场愈加广阔 , 但目前耐高温涂料技术标准还不完善 , 施工应用也不尽规范。因此 , 一些耐高温涂料的使用效果并不理想。

室外大型高温设施 , 往往选用常温干燥的耐高温涂料 , 很多情况下 , 耐高温涂料施工后 , 其设备并未及时进入高温运行状态 , 而要经过一段时间 ( 有时长达数月之久 ), 在此期间 , 耐高温涂料的主要功能不是耐热而是作为一种普通涂料起保护、装饰功能。如果施工不当 , 受日晒、雨淋等环境因素影响 , 一些高温设施尚未投入运行 , 已是锈痕斑斑。

汽车、摩托车排烟管等部件所涂的耐高温涂料 , 常处于常温、高温和水洗冲刷交替状态。冷热交替和水汽腐蚀 , 对耐高温涂料的防腐要求十分苛刻。在设计有机硅耐高温涂料的配方时 , 须综合考虑漆膜的机械性能、耐热性能及防腐防锈性能要求 , 才能满足不断发展的市场要求。

1 试验部分

1. 1 天然曝晒对耐高温涂料的性能影响

选取 200 ～ 500 ℃ 各种有机硅耐高温涂料 8 个样品 , 每个样品分别刷涂一道和二道 , 制得 2 种样板 , 以便观察漆膜厚度对防腐性能的影响。样板经室温干燥 8 d 后 , 进行天然曝晒。时间 :2003 年 9 月 25 日至 10 月 28 日 , 此期间经过 2 场大雨 , 平均气温在 20 ℃ 以上 , 曝晒 33 d 取回样板。按耐温等级进行耐高温试验 , 烘烤 15 h , 待样板冷却至室温 , 检测机械性能及耐水性。结果如表 1 所示。 表 1 天然曝晒后耐高温涂料性能测试

注 : 附着力、耐冲击性和耐水性为在耐高温 15 h 后测试 ; √ 为冲击后漆膜完好 , 3 为冲击后有螺纹 , × 为冲击后漆膜破损

经过 1 个月的曝晒及阴雨天气 , 大多数有机硅耐由表 1 可看出 , 耐 200 ～ 300 ℃ 的各色有机硅耐高温涂料漆膜光泽及耐高温后的附着力都没变化 , 漆高温涂料 , 由于添加部分改性树脂 , 常温干燥性能较膜无锈蚀 , 仅涂一道漆的耐 500 ℃ 的铝粉漆 , 样板有好 , 曝晒对漆膜的耐高温后的机械性能影响不大 ; 耐条状生锈 , 可能由于漆膜太薄所致。 400 ℃ 以上的耐高温涂料 , 漆膜常温干燥性能不好 , 曝晒后漆膜性能受到一定影响 , 耐冲击性差 ; 另外 , 耐高温涂料漆膜不宜太厚 , 以免影响漆膜的机械性能。干膜厚度 30 ～ 40 μ m 为宜。

1. 2 防锈颜料对耐高温涂料防腐蚀性能的影响

以耐 400 ℃ 黑无光耐高温涂料为例 , 选取 3 种不同的防锈颜料 , 在其他组分和颜基比相同的情况下 (P ∶ B = 1 ∶ 1 . 2) , 试验观察防锈颜料对耐高温涂料防腐性能的影响。其涂料配方列于表 2 。

表 2 400 ℃ 黑无光耐高温涂料试验配方

以片状颜料 (1) 、防锈颜料 (2) 、防锈颜料 (3) 分别制漆。漆膜采用 2 种干燥方式 :A 组为常温干燥 96 h ,B 组为在 400 ℃ 烘烤 11 h 。 A 、 B 两组样板同时进行耐 3 % 盐水试验 , 结果如表 3 所示。

表 3 防锈颜料对耐高温涂料防腐蚀性能的影响

样板 1 在常温干燥条件下 , 有较好的耐盐水性 , 但是经过高温烘烤后 , 耐盐水性能下降。说明这种片状颜料在常温干燥后的漆膜中 , 起到了很好的屏蔽防渗透作用 , 但漆膜经过长时期高温烘烤 , 部分成膜物质遭到破坏 , 这种片状颜料耐水分的渗透性大大下降 , 导致耐高温涂料的防腐蚀效果不好。样板 2 和 3 , 在常温干燥的条件下 , 其耐盐水性能并不理想 , 但在耐高温烘烤后 , 和基材有良好的附着力 , 其耐盐水性大大提高。

2 防腐蚀性能的检测评价方法

在涂料性能的检测方法中 , 最简便的方法是耐盐水试验。考虑到环境因素 , 检测有机硅耐高温涂料的防腐性能 , 本实验采取高温、常温和耐 45 ℃ 的 3 % 盐水交替循环的检测方法。检测过程为 : 耐高温 14 h , 常温 6 h , 耐 45 ℃ 、 3 % 盐水 4 h 为 1 个循环。耐高温涂料试验配方列于表 4 。

表 4 耐 300 ℃ 铁红有机硅高温漆试验配方

以耐 300 ℃ 铁红有机硅高温涂料为例 , 分别选用 3 种防锈颜料配制涂料 (P ∶ B = 1 ∶ 1) , 涂刷 2 道 , 漆膜厚度 30 ～ 40 μ m 。采取 2 种干燥方式 ,A 组常温干燥 9 d ,B 组在 300 ℃ 烘烤 14 h 。将 2 组样板同时进行循环试验 , 结果见表 5 。 表 5 高温、常温、耐盐水交替循环试验结果

试验表明 , 采取高温、常温、耐盐水交替循环的检测方法 , 能比较全面地了解耐高温涂料的综合耐久性。以上检测结果 , 说明防锈颜料的选用对耐高温涂料的防腐性能有很大影响。

3 结 语

(1) 选用有机硅耐高温涂料 , 要充分注意应用环境及腐蚀因素 , 且从涂料施工到高温运行间隔时间不宜太长。在配方设计中添加耐高温型防锈颜料 , 可以提高有机硅耐高温涂料的耐久性和防腐蚀性。

(2) 高温、常温、耐盐水交替循环试验方法 , 对检测有机硅耐高温涂料的防腐蚀性能 , 简单易行可操作性强 , 可以判断、检验有机硅耐高温涂料的综合性能。作为一种检测手段和方法还需积累经验和数据 , 不断完善。

(3) 有机硅耐高温涂料漆膜不宜太厚 , 30 ～ 40 μ m 较为合适。在高温情况下 , 有机硅树脂支链和 主链不同程度遭到破坏发生断裂 , 断裂处形成新的活化中心 , 与颜填料在基材表面发生系列的物理 - 化学反应 , 使有机硅氧烷和硅酸盐等无机组分联结起来 , 从而保证了有机硅耐热涂料的优异性能。漆膜过厚机械性能下降。有机硅树脂具有优良的耐候性 , 配以适当的防锈颜填料 , 可满足有机硅耐高温涂料的长期耐候性和防腐蚀要求。