禁：｛７巷销１ ｌ划 涂料技术与文摘 ＮＯＶ．２Ｏｌ６ 环氧有机硅耐高温涂料的性能研究及应用探讨 Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ＨＴ Ｃｏａｔｉｎｇｓ 刘强，杜传芹，任卫东（上海海隆石油化工研究所；上海赛能新材料有限公司，上海２（）（）４４４） 摘 要：介绍了环氧有机硅耐高温涂料的特点。对所研制的环氧有机硅耐高温涂料进行了性能检 测及表征，对涂料的机械性能，耐温性、耐腐蚀性及耐化学品性等方面进行了系统的研究，探讨了 该涂料在管道，石化等领域保温层下防腐蚀方面的应用。 关键词：环氧有机硅；耐高温；ｃｕＩ（保温层下的腐蚀） 中图分类号：ＴＱ６３７．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２～２４１８（２０１６）１卜００３３一Ｏ４ Ｏ弓ｌ言 传统的有机硅耐高温涂料 下具有良好的耐热性 能 各类高温环境・ 泛应用。南丁环境的多样性， 有机砘耐高温涂料在应ＪｉＪ－ｆ１ ｕ三娃现 一定的局限和不 足：部分有机硅耐高温涂料需要高温闻化，给大面积施 １ 带米不便Ｉ Ｉ：常温同化的订机砘涂料大多与底材的结 合力一般或欠佳 、通常．为了防止涂层开裂，应用于高 温条件下的涂层体系膜厚被在几十微米以内， 一 环氧有机硅树脂、改性胺ｌ＾１化刹、硅烷偶联刹、磷酸 酯偶联剂、防腐颜料（磷酸锌、一 聚磷酸铝）、其他颜填料 （云母粉、耐温钴绿、滑 粉）等均为市售１ 、ｌ 级产品 １ １ ２仪嚣役务 多功能分散机、砂 机、电子秤、喷、百格刀、冲 击试验器、柔韧性测定器、热五分析仪（ＴＧＡ）、盐雾箱、 弗炉、高温高 釜等。 １。２涂料的配制 按表ｌ配方称取环轼有机硅树脂、助剂和颜填料， 离速分散均匀后用砂磨机研磨至规定细度，渊整到适 腐蚀比较严重的环境下．这种薄涂层体系很难发 挥良好的防腐蚀保护效果 近年来．冈内外对彳丁机砰树脂进行ｒ大量的研究 Ｉ， 通过各种技术来改进有机硅树脂的综合性能，其叶ｌ环 氧改性便是其中重要・种．．它结合了环氧树脂和有机 硅树脂的优点，使涂层【】ｒ以常温 化，并具有良好的附 着力，机械性能及耐温性能． 本义以环氧有机硅耐高温 合的同含量及黏度，得刮Ａ组分漆料。取・定量的Ａ 组分漆料，根据Ａ组分：Ｂ绀分＝ｌ５：ｌ的眦比量加入Ｂ 组分 化＿齐ｌ１．搅拌均匀，僻刽环氧有机硅耐岛温涂料， 喷涂制板 涂料为例，通过热重分析（ＴＧＡ）、高温高压釜实验、膜康 透氧透湿性测试、耐化学 性浸泡及耐盐雾性测试等 力‘法研究＿ｒ环氧有机砰涂料的机械性能、耐温性能和 １．３样板制备 机械性能测试，以 §【ｌＪ铁为 材，采』｛Ｊ空气喷涂制 板，膜厚参照相关测试要求；耐 高濉、耐盐雾、而寸浸泡等 耐腐蚀性能；针对保温层下的腐蚀问题，进行了保温层 下耐腐蚀性能测试，以及涂料的防腐蚀应用 性能测试采用尢气喷涂施 采ｆ｝ｊ背通碳钢底材，底材 处理为冲砂处理至Ｓａ２．５级，表 粗糙度为５０～６０ ｍ， 半均涂层厚度约为２５０ ＬＬｎ１；川．Ｉ Ｋ期性能测试的样板 １试验部分 １．１主要原材料与仪器设备 Ｉ．１．Ｉ ｝才计 斋放置在（２３±２１ ｏＣ实验室条件下养护７ ｆｌ，采用相应的 涂料封边后进行测试。川ｊ 涂层透筑透 性测试采用 聚四氟乙烯塑料板底材 进行喷涂，样板需放置 涂科技术ＣＯＡ ｌＩＮＧＳ ＴＥｃＨＮＯＬＯＧ Ｙ ÷３３ 支Ｉｊ强，等：环氧有机硅耐高温涂料的性能研究及应用探讨 表１环氧有机硅耐高温涂料基础配方 原材料 Ａ组分： ％ 环氧有机硅树脂溶剂 ４８ １６ 分散荆 消泡剂０．５ ｉ ０．５ （１）ｌ叮Ｉ』热 样板 （２）耐热３５０℃后样板 硅烷偶联荆 磷酸酯偶联剂Ｏ．５ ０．５ 图１耐热３５０℃１ＯＯ ｈ实验样板 涂料开始失 质拭。当温度升高到３５５ ｏＣ时，涂层质量 分数降低Ｊ，２－４％， 此可以看ｆｌｊ，该耐高温高压重防 腐涂料的开始热分解温度为３５５℃，涂层的主要热分 解温度存４２８ ｏ（＝。由此说明，陔涂层 ３５０℃的高温条 件下仍具有良好的稳定性，较高膜厚的耐温性优于常 规酚醛环氧涂料 、 防腐颜料 复合填料 ６ ２２ 其他颜填辩 合计 ６ ｌ００．０ Ｂ组分： 改性胺周化剂 １００．０ ＴＧ （２３土２）℃、（５５＋５）％ＲＨ的恒温恒湿箱内养护７ ｄ，待漆 膜完全同化后．将涂层从聚四氟乙烯板ｌ：剥离下来进 行测试。 ∞ ００ｊ 餐妫碡 ∞ 要 ∞ ∞ 靳 柏 ２结果与讨论 ２．１涂层的基本性能 环氧有机硅耐高温涂料的性能指标见表２。涂层的 附着力为６．１ ＭＰａ，丧叫涂层 底材有较好的结合力 表２环氧有机硅耐高温涂料的性能指标 ２ ３涂层耐瀛变循环性 Ｌ 而——一 —— —■ 温度，℃ 图２环氧有机硅涂料热重分析曲线 考虑列涂层使Ｊ１｛中会经受停修等原因带来的受热 温度变化．实验对涂层的耐温变循环性进行了测试．测 试按ＪＧ／Ｔ ２５—１９９９规定进行，共５次循环：将样板在 最低使用温度．４０ ｃｃ条件下放置１ ｈ，然后迅速转移 至３５０ ｏＣ的马弗炉巾加热１ ｈ，此为１个循环。观察置 了 室温的耐温变循环试验后的样板： 散射日光下日 ２．２涂层的热稳定性 将涂层厚度为２５０ Ｉｘｍ的样板放 ３５０ ｏＣ的马 测可以看到，涂层尤缺陷，附着力５．２ ＭＰａ，与实验前 的６．１ ＭＰａ相差不大 结果表明，涂层具有优良的耐热 冲击能力 弗炉中持续加热１００ ｈ．涂层没有ｆ“现起泡和开裂现 象，颜色略有变化，如ｒ皋】１所示。 ２ ４涂艨的耐盐雾性能 制备涂层样板，底材为碳钢，冲砂处理至Ｓａ２．５级， 表面粗糙度５０～６０ ｍ，涂层平均厚度约为２５０ Ｉｘｍ，一 为了验证其耐热性。采用热重分析仪对耐高温高 乐环氧有机硅耐高温涂料进行了热重分析实验Ｉ １，升温 速率为ｌ０．０ ｏＣ／ｍｉｎ。南图２可见，温度升高后，低温区 质量变化很小，ＴＧ曲线在２５０ ｏｃ开始偏离基线温度， 组样板按ＧＢ／Ｔ ｌ７７ｌ－－２００７直接进行盐雾测试：另一 组样板先经过耐温变循环测试，再进行盐雾试验。测试 技术ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧｙ 刘强 等：环氧有机硅耐高温涂料的性能研究及应用探讨 时Ｉ＇Ｎ】为１ ５００ ｈ 耐盐雾 样板：丧而形念『』Ｉｌ ３所示． 考虑剑化Ｉ 环境巾的 杂多样 ，本研究按ＧＢ／Ｔ ９２７４ １９８８埘涂 进行了阱化学 ＆３及 ４、 ２组样板划线破坏 外均尢起泡、开裂、锈蚀等缺陷； 经耐温变循环 未经耐濉 循环的样板．而寸盐雾性能 始圳不火 能测试．结果见 ２．６填料复醚对涂料防腐性的影响 涂料 ‘Ｉｆ１ ＪＪｌ１人耐热 较好的磷酸锌干¨ 聚磷 酸销防腐土ｒｆ料，复 云母氰化铁、 母粉及泔 粉等片 状结构填料，实验确认，当颜料体干ｊ！浓度（ＰＶＣ）／临界 颜料体积浓嫂（ＣＰＶＣ）＝０．５～０．６时，涂料性能最优 涂 （１）术经ｆ埘 照循环样板 （２ Ｊ经耐濉变循环样板 有良好的致密性通过透钒和透湿检验得剑了验 图３环氧有机硅涂层耐盐雾１ ５００ ｈ样板 Ｉｌｊｉ， 试结果 ｌ冬Ｉ ５、ｌ冬Ｉ ６ 从 ５ ｆＩｌ｝冬１ ６ 以看…．涂 的透铽性为５５．８ ｍＩ ／（ｎ ・ｄ），透湿性为１．４７ ｎＩｇ／（ｍ ・ｄ），具有孑ｌ！好的致密 ２－５涂屡耐化学品性 表３环氧有机硅耐高温涂料的耐化学品性 Ｔ∞蛐ｍ 蝴Ｒ＊－０＃‰ｅ 曲 ●， 孽￡＃ 黔 ／ 一 舱 Ｉ埘 － Ⅲ 蘩 噬＾ 孵 一’＿目 图４环氧有机硅涂层耐化学品（２５℃，３０ ｄ）浸泡后样板 ＴｍＲ ｈａ档ｅ尊岫 静 ∞一 … 舯Ｂ ＆ … 如 舯懈．∞捕 鼬ｌ ∞酾 棚 ■ ∞Ｏ－ 图６环氧有机硅耐高温涂料涂层膜康透湿性测试结果 ａＯ＊ ●峨轴确一 氍ｌ 干叶 、耐盐雾 Ｉ＂ｔ 手¨耐油品性等防 蚀性能的原 所 ０ ２ ７偶联剂对涂层湿附蓿力的影晌 涂层的常规附着力测试 法邯足测定ｆ：涂 的附 ‘ ｏＱ 帕 ｔ ∞＇‘ ａｂ ｌｌ 翻 ｝ ｌＯ，ｏＯ 的 着力，从腐蚀防护的观点看，测定湿附着力的意义比前 更为重要 ．Ｆｕｎｋｅ的研究表叫，有机涂层的起泡、脱 时黼舶 图５环氧有机硅耐高温涂料涂层膜康透氧性测试结果 落以及腐蚀均起 丁涂层湿附着力的破坏Ｉ Ｉ 为了捉 忭， ｊ粜 儿萸的透氧性相ｌ透 卡【１当．．透钒干¨透湿性测 岛涂层与基材问的湿附着乃，奉研究 配方小 入了 环氧类硅烷偶联刹和磷酸 类偶联刹附着 促进剂 试结果斛样ｒ小项【Ｊ 验涂料 有良好的咐化学品 涂料技术ＣＯＡ ＴＴＮＧＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ３５ 刘强，等：环氧有机硅耐高温涂料的性能研究及应用探讨 利用硅烷偶联剂水解的硅醇基卜ｊ金属表面的氢键作用 和磷酸酯偶联剂的磷羟基与金属基材的螯合作用，大 大提高了涂层与基材的附着力。 为了验证涂层的湿态附着力，对复配偶联剂涂层 进行了条件苛刻的耐高温高压试验检测。以去离子 水、分析纯试刹往事温下配 ３．５％ＮａＣ１溶液，加入 图８保温层下腐蚀测试循环说明 ＮａＯＨ溶液州节ｐＨ为１２．５，用此溶液作为腐蚀介质。 将检测样板放入棼内，加人腐蚀介质后封闭釜体，将釜 内温度升至１５０℃．用过热水蒸气将釜内压力升高至 ７０ ＭＰａ，在此湍度和压力下维持４８ ｈ。目测观察经耐 高温高压后的涂层，涂层没有 现起泡、脱落和生锈现 象，见【皋１ ７所永 ㈨样，对复配偶联齐ｌＪ涂层样板进行耐 水煮试验，水煮１ ０００ ｈ后观察，涂层没有 现起泡、 脱落和生锈现象 、 ＣＵＩ试验装置 ＣＵＩ试验后的样钎 图９ ＣＵＩ测试情况 用．用于输线及化Ｔ装置保温层下的管道外壁防 腐蚀保护，主要应用温度范 为１５０～２５０℃．现场应用 效果良好。 ４结语 通过热重分析（ＴＧＡ１、耐高温高压试验、膜康透氧 图７复配偶联剂涂层耐焉温高压性能试验 透湿性测试、耐化学品性浸泡及耐盐雾性等性能测 试．研究了环氧有机硅涂料的机械性能．耐温性能和 ３环氧有机硅耐高温涂料的应用 ３．１保温层下的金 防腐蚀保护 鉴于环铽有机硅耐高温涂料较为优异的耐温性能 防腐蚀性能。结果 示，环氧有机硅耐高温涂料可以 常温同化．具有良好的附着力、机械性能、耐温性以及 防腐蚀性能，其在保温层下防腐蚀性能也较为优异， 为一４０～３５０ ｏＣ温度区间碳钢表面的保温层下防腐保护 提供了新的解决方案。 及防腐蚀性能，测试了其在保温层下的腐蚀（ｃｕｔ）防｝，ｌ 性能 采用改进的ＣＵＩ测试装置 Ｉ热板及加热棒双ＪＪＩｌ 热系统），设 』ＪｌＪ热板及加热棒温度为３５０ ｑＣ，如ｌ皋＿１ ８ 衙环所示，定期 硅酸钙保温管巾添加１％ＮａＣ１水溶 液，测试周期为３０个循环。测试完成后，取 钢管进行 参考文献 【１ｌ 郭中宝，刘杰民．环氧改性有机硅树脂涂料耐温性研究 Ｕ１．化工新材料，２００７，３５（４）：５７—５９． 【２】 冯圣玉，张洁．有机硅高分子及其应用ＩＭＩ．北京：化学工 业出版社．２００４． 检查．涂层表而ｌ尤开裂、无起泡和脱落。如罔９右图所 水；结合之前的盐雾性能，耐水性能测试结果表明，本 研究制备的环氧改性有机硅涂料具有良好的耐保温层 下腐蚀性能 、 【３１ 付善菊，韩哲文．聚硅氧烷热稳定性研究进展Ｕ１高分子 通报，２００１，１（１）：４（卜４６． 【４】 ＳＥＫ１ＮＥ Ｉ．Ｒｅｃｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｐａｉｎｔ ３．２涂装应用 研究制备的环氧有机硅耐高温涂料产品先后 大庆防腐厂、长『犬油【壬ｊ、上海罔博町特石道涂层有 限公Ｉ】和山东物华网博町特公『司等项目巾进行了应 ｉｆｌｍｓ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ＩＪ １．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏａｔｉｎｇ，１９９７，３１（１ ２）：７３—８０． 【５】 潘肇基．有机涂层湿附着力的研究Ｕ】．材料保护，１９９４，２７ （２）：９－１１． 涂科技术Ｃ３ＡＴ｜ＮＧＳ ＴＥＣＨ 。Ｌ◇ＧＹ
