導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

高溫防護(hù)涂料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

文檔作者：付敏文檔來源：中海油常州涂料化工研究院有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月01日
下載地址：點擊這里	文件大?。?1.32 MB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?.32 MB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：油氣管道縫隙腐蝕及防護(hù)

上一篇：高性能水工防水防護(hù)聚氨酯防水涂料的研制

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第35卷第12期
涂料技術(shù)與文摘
Vol.35No.12
2014年12月
COATINGS TECHNOLOGY ABSTRACTS
Dec.2014
高溫防護(hù)涂料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
Research and Application of High Temperature Protective Coatings
付敏（中海油常州涂料化工研究院有限公司，江蘇常州213016）
摘要：綜述了高溫防護(hù)涂料的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀、高溫防護(hù)涂料的種類以及應(yīng)用的發(fā)展概況，展
望了未來高溫防護(hù)涂料的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：高溫防護(hù)涂料；有機耐高溫聚合物；陶瓷涂料；高溫腐蝕
中圖分類號：TQ630.7
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1672-2418（2014）12-0033-04
0引言
加金屬粉末、玻璃料等功能填料可制成耐300-700℃
的高溫防護(hù)涂料。近年來國內(nèi)對有機硅高溫涂料的研
金屬的高溫腐蝕是金屬材料面臨的關(guān)鍵問題之一，
究主要集中在對有機硅樹脂的改性，以及耐高溫填料的
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程的發(fā)展中占有重要的地位。如
加入對涂料高溫性能的影響等，并取得了長足的進(jìn)步，
在汽輪機發(fā)展的初期，工作溫度只有300℃左右，而今
已形成耐高溫防腐涂料、耐高溫絕緣涂料和耐高溫阻燃
己高達(dá)630～650℃；現(xiàn)代超音速飛機發(fā)動機的工作溫
涂料等各類功能性涂料。但在水性，光固化以及耐更高
度已達(dá)1150℃。這些高溫工作環(huán)境，必然帶來材料的
溫度等級的有機硅高溫涂料等方面的研究與國外相比
高溫腐蝕問題。現(xiàn)代石油化工、冶金、航天航空、核能等
還存在較大差距，為此有機硅高溫防護(hù)涂料的功能化和
工程技術(shù)也離不開高溫防腐蝕材料的發(fā)展，高溫腐蝕已
水性化已逐漸成為研究熱點。水性涂料以應(yīng)用不受場
成為金屬防腐蝕領(lǐng)域的重要組成部分。近年來，國內(nèi)外
合限制，不需要特殊的設(shè)備與涂裝工具，低VOC、低毒
相關(guān)科技工作者都在致力于不斷研發(fā)具有耐高溫、多用
性等優(yōu)點成為涂料主流發(fā)展方向。因此，應(yīng)大力發(fā)展水
途、性能優(yōu)異以及低污染的高溫防護(hù)涂料。
基、無溶劑、低黏度、高固含量的有機硅耐高溫涂料研
究，并且向高性能、多功能和復(fù)合化方向發(fā)展。如引人
1有機高溫防護(hù)涂料
新型的有機取代基，通過改性處理提高結(jié)構(gòu)性能：通過
探索、研究新型合成技術(shù)，開發(fā)特殊功能性材料。
有機耐高溫聚合物及涂料的發(fā)展特點是在原有基
目前的有機硅高溫防護(hù)涂料研究方向包括：（1）引
礎(chǔ)上不斷提高性能、降低成本，推動低污染、功能化新產(chǎn)
入納米技術(shù)耐高溫聚合物，利用微觀復(fù)合和宏觀復(fù)合技
品的出新，促進(jìn)防腐蝕工業(yè)的發(fā)展。提高涂料耐高溫性
術(shù)，達(dá)到改善涂層強度和韌性，提高耐高溫性能的目的；
能的研究主要集中在對基體樹脂的探索上，如雜環(huán)聚合
（2）在有機硅主鏈上引入各種雜環(huán)或其他耐熱環(huán)狀結(jié)構(gòu)
物、梯形聚合物和有序聚合物的研究。目前有機耐高溫
以及雜原子等官能團，如碳硼烷籠形結(jié)構(gòu)，雜環(huán)耐熱基
涂料主要包括有機硅、雜環(huán)聚合物、含鈦聚合物等類型。
團等；也可以在有機硅主鏈上引入二茂絡(luò)鐵等絡(luò)合物結(jié)
1.1有機硅樹脂
構(gòu)，大幅度提高有機硅樹脂的耐熱性和力學(xué)性能：（3）開
發(fā)以硅為主鏈的梯形聚合物，該聚合物耐溫等級可達(dá)
有機硅耐高溫涂料一般由純有機硅樹脂或經(jīng)過改
1300℃，同時涂層在1200℃下仍具有一定的強度：（4）
性的有機硅樹脂為基料，配以無機耐高溫的填料、溶劑
倍半硅氧烷及聚合物的合成技術(shù)研究?；\形六面體倍
和助劑組成，具有優(yōu)良的耐熱、耐輻射、耐水、耐化學(xué)腐
半硅氧烷是有機/無機雜環(huán)材料中具有特殊性能的一
蝕和電絕緣等性能。其清漆可耐200～250℃高溫，添
類新型雜環(huán)材料，不僅兼具無機物和有機物的特性，而
涂料綜述COATINGS REVIEW
33
付敏：高溫防護(hù)涂料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
且由于材料組成的可調(diào)性，還具有單一無機物和有機物
硅酸乙酯涂料是無機耐熱涂料中發(fā)展最為迅速，產(chǎn)
無法比擬的獨特性能：（5）超支化耐熱聚合物的研究，超
量最大的品種之一，具有可常溫固化，干燥迅速、施工方
支化聚合物可通過單體的直接聚合，簡單易得，且在分
便、毒性小等特點。以正硅酸乙酯水解液作為主要原料
子結(jié)構(gòu)的表面上具有很高的官能度，在有機溶劑中溶解
的涂料具有耐高溫、防腐性能優(yōu)異，硬度高、附著力好、
度大。與線型分子相比，其溶液黏度低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫
不粘等優(yōu)點，在耐高溫以及透明、高硬度耐磨涂料等領(lǐng)
度較高：與樹枝狀聚合物相比更易實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生
域得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了不粘鍋涂料、無機富鋅
產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用潛力。
涂料、耐火涂料、高硬度電泳涂料等產(chǎn)品。在配方中添
加耐高溫顏填料和玻璃料，可以生產(chǎn)耐200-600℃甚
1.2雜環(huán)聚合物類
至更高溫度的涂料，其中以耐400℃高溫的富鋅底漆
聚酰亞胺作為雜環(huán)聚合物家族中的一員，不僅具有
產(chǎn)量最大。據(jù)研究，該涂料對鋼鐵的陰極保護(hù)能力大大
優(yōu)良的電性能、耐輻射和耐化學(xué)藥品性，還具有更為優(yōu)
優(yōu)于環(huán)氧富鋅底漆，可廣泛用于重防腐和耐高溫涂料的
異的耐高溫性能，其分解溫度可達(dá)600℃，是當(dāng)今有機
配套底漆。
聚合物中熱穩(wěn)定性最好的品種之一。同時還具有優(yōu)異
盡管硅酸乙酯高溫防護(hù)涂料具有以上諸多優(yōu)點，但
的耐低溫特性、良好的機械性能以及與金屬相近的熱膨
也存在著無機涂料的通病，如涂膜脆、易龜裂，與金屬基
脹系數(shù)等性能。因此在航空領(lǐng)城的高溫防護(hù)中得到了
體的附著力較差等，而且在貯存過程中容易膠凝，限制
應(yīng)用。
了涂料的應(yīng)用。導(dǎo)致上述缺點的原因是正硅酸乙酯在
1.3含鈦聚合物類
水解過程中形成的納米SiO2nH2O溶膠粒子具有較高
的表面能，屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因此易發(fā)生團聚，導(dǎo)
鈦聚碳硅烷樹脂在200-700℃下的質(zhì)量損失率
致涂料膠凝?；赟iO·nHO：溶膠粒子表面含有大量
約為10%，易溶于有機溶劑。加入適量填料可制成耐
活性硅羥基（Si一OH），易與有機樹脂或單體發(fā)生水解縮
高溫涂料，固化后的涂層致密、硬度高，耐熱性達(dá)
合反應(yīng)的特點，選擇具有特殊官能團的有機硅單體對
800℃。
SiO2表面進(jìn)行化學(xué)改性，可提高水解液的貯存穩(wěn)定性，
改善涂層的柔韌性和耐熱性。改性途徑包括：通過在硅
2無機高溫防護(hù)涂料
酸乙酯水解物中加入10%～30%的醇溶性聚乙烯縮丁
醛或乙基纖維素，顯著提高涂料的成膜性和柔韌性；用
隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，社會對金屬材料的
硅酸乙酯水解物與多元酸進(jìn)行酯交換生成聚醚硅酸酯，
使用性能要求越來越高。如在火箭、導(dǎo)彈、航天飛機、原
顯著提高涂膜對底材的附著力；以硅酸乙酯水解物和烷
子能設(shè)備、噴氣飛機、兵器工業(yè)等領(lǐng)域使用的金屬材料，
氧基硅單體等共水解縮合，提高涂膜柔韌性和保持較高
均要求使用耐高溫、輕質(zhì)、無污染、滿足特殊用途的材料
的耐熱性；以醇溶性酚醛樹脂進(jìn)行改性，可用于耐高溫、
進(jìn)行保護(hù)。由于上述領(lǐng)域的特殊性，通常是在800℃
耐燒蝕涂料。
以上溫度及強腐蝕介質(zhì)條件下使用"，普通的有機耐高
溫材料難以滿足要求。而無機涂層在高溫下可發(fā)生陶
2.2硅酸鹽類
瓷化（玻璃化）轉(zhuǎn)變，耐高溫防腐蝕性能優(yōu)異，近年來無
硅酸鹽耐高溫涂料是指以水溶性硅酸鹽為基料的
機高溫防護(hù)涂料得到了迅速發(fā)展，這對高溫涂層的研究
耐熱涂料，也被稱為水玻璃耐熱涂料，是以硅酸鉀和硅
提出了更高的要求。其研究的方向主要包括：根據(jù)不同
酸鈉為基料的一類涂料。硅酸鹽溶液中的晶核群隨著
高溫基體材料的要求，改善和提高涂層與基體之間的結(jié)
水分的揮發(fā)，逐漸長大，最終形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此具有良
合力，提高涂層在高溫下的抗氧化性；利用新型材料的
好的成膜性和熱穩(wěn)定性。硅酸鹽涂料不僅耐高溫優(yōu)異，
特殊性能，研制具有特殊功效的耐高溫涂層。
還具有防紫外線、耐堿抗酸、不燃、不起泡，不剝落、自潔
2.1硅酸乙酯類
等優(yōu)良性能，是一種生態(tài)環(huán)保型耐高溫材料，可廣泛應(yīng)
34
涂料綜述COATINGS REVIEW
付敏：高溫防護(hù)涂料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
用于耐高溫防護(hù)涂料領(lǐng)域。國內(nèi)已有耐200～700℃
酸鹽涂層具有很好的附著力。其涂層固化收縮率小，硬
的涂料品種，也有耐1000℃高溫涂料的報道。美、
度高，且耐水、耐磨等性能優(yōu)異，可長期承受800℃以
英、俄等國家在硅酸鹽材料領(lǐng)域的研究較為深入，已先
上高溫及苛刻的腐蝕環(huán)境，它在火箭、導(dǎo)彈、航天飛機、
后開發(fā)出了耐溫在1500℃以上的涂料品種。盡管硅
原子能設(shè)備，噴氣飛機、兵器工業(yè)等領(lǐng)域的金屬高溫腐
酸鹽涂料具有很好的耐高溫性，但柔韌性、附著力、耐水
蝕保護(hù)上顯示出特有的優(yōu)勢。如B.Formanek等研
性不是很好，并且需要150℃以上烘烤才能完全固化，
究出由粘結(jié)劑、陶瓷骨料及金屬顆粒組成的耐高溫涂
限制了應(yīng)用范圍。隨著研究的深入，目前提高涂料綜合
層。這種帶狀結(jié)構(gòu)的多組分復(fù)合涂層采用磷酸鋁作為
性能的途徑包括：在體系中引入粉末有機硅樹脂、聚酯
粘結(jié)劑，經(jīng)高溫處理可起到密封作用，涂層具有良好的
樹脂及氟硅化合物，縮合磷酸鹽固化劑等綜合技術(shù)，大
耐腐蝕性、耐磨性及抗熱沖擊性，能在1900℃以上的
幅提高水性硅酸鹽耐高溫涂料的綜合性能：引入耐熱性
高溫環(huán)境使用。我國已研制出的磷酸鹽無機鋁涂料，其
優(yōu)異的稀土化合物，與硅酸鹽生成復(fù)雜絡(luò)合物，進(jìn)一步
基料為磷酸鋁鎂溶液，同時加入了反應(yīng)性顏料。
提高涂料的耐高溫性能；通過在水性硅酸鹽溶液中引人
盡管磷酸鹽涂料有上述諸多優(yōu)點，但也存在一些缺
硅溶膠，提高基料的模數(shù)，提高SiO2nH2O的縮合度，改
點，如涂料的固化溫度高（實際干燥溫度>550℃），使
善涂料的耐水性和耐熱性。
用受限：酸性強，盡管用鉻酸鹽作為緩蝕劑來延緩?fù)苛?
對金屬的腐蝕，但仍難以滿足環(huán)境保護(hù)的要求。為了拓
2.3硅溶膠類
寬涂料的使用范圍，同時滿足環(huán)保的要求，其改性途徑
硅溶膠耐高溫涂料是指以膠體SiO2·nH2O的水分
包括：采用濃縮磷酸來提高樹脂聚合度，改善磷酸鹽涂
散液為成膜物質(zhì)，混以特種顏填料及功能助劑分散而成
層的整體性能：用無鉻緩蝕劑，有效緩解磷酸鹽基料對
的一種無機功能涂料，其成膜物質(zhì)硅溶膠是一種粒徑為
金屬材質(zhì)的侵蝕：以900℃高溫處理過的Cu0作為固
1-100nm的多聚硅酸的高度分散物。在成膜時，隨著
化劑，降低涂料的固化溫度，提高涂層的粘接強度：添加
水分的蒸發(fā)，硅酸聚合體進(jìn)一步縮合成一Si一O一Si一
多種無機功能顏填料，平衡涂層的應(yīng)力，提高涂層的韌
鏈的無機涂層，具有優(yōu)異的干燥性、耐水性和耐介質(zhì)
性和強度，改善涂層的抗熱震性能：加人金屬粉末，提高
性。在硅溶膠中加人硅酸鹽、玻璃料、陶瓷等功能填料，
涂層與基材的熱匹配性，以滿足涂料寬溫度范圍使用時
可得到耐200～800℃甚至1000℃的耐高溫涂層。
的耐高溫及防腐性能要求；應(yīng)用無鉻系緩蝕技術(shù)，解決
如西安經(jīng)建開發(fā)的耐300～400℃白色硅溶膠耐高溫
涂料的污染問題，提升產(chǎn)品品質(zhì)，拓寬應(yīng)用范圍"。
涂料，常州涂料院開發(fā)的耐800～1000℃水性標(biāo)號
2.5陶瓷類
漆，涂層均具有良好的耐介質(zhì)和高溫不黃變等性能。這
類產(chǎn)品的發(fā)展方向是在保持和提高涂料耐高溫性的同
陶瓷涂料是以納米無機化合物為主要成分，以水為
時，提高涂層的成膜性、附著力等性能。例如：加入硅烷
分散介質(zhì)，涂裝后經(jīng)低溫加熱固化，形成以Si一Al鍵為
類偶聯(lián)劑提高涂層的附著力：加入聚合物乳液提高成膜
主的致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種分子結(jié)構(gòu)與搪瓷結(jié)構(gòu)相似。根
性；加入ALO，溶膠提高涂層的耐高溫性和附著力：加
據(jù)原料來源的不同，陶瓷涂料可以分為以下2類：
人酚醛樹脂、空心陶瓷等材料制備耐高溫、隔熱抗燒蝕
（1）無機納米耐高溫陶瓷涂料：采用納米級硅、鋁
涂層等。由于硅溶膠涂料施工時底材無需特殊處理就
氧化物或氮化物，以及顏填料、鈦酸鉀晶須、甲基三甲氧
能獲得很好的附著力，因此符合低能耗、高效的發(fā)展
基硅烷等材料制備而成，得到的涂層致密、硬度高，耐
趨勢。
燃、耐高溫性能優(yōu)異，在高溫下不易分解產(chǎn)生有害物質(zhì)，
可廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域：
2.4磷酸鹽類
（2）無機-有機納米雜化復(fù)合耐高溫陶瓷涂料：以
磷酸鹽涂料涂覆于金屬表面時，會產(chǎn)生物理和化學(xué)
有機物為基體樹脂，添加無機化合物，高溫環(huán)境下成膜
變化，并與金屬表面原子相互擴散形成過渡層，使得磷
物自行由有機成膜物轉(zhuǎn)變成為無機成膜物，從而實現(xiàn)了
涂料綜述COATINGS REVIEW
35
付敏：高溫防護(hù)涂料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
在極廣的溫度范圍內(nèi)對基體的保護(hù)。
改善涂層強度和韌性，提高耐溫等級和力學(xué)性能的目
陶瓷涂料的原料蘊藏豐富，便于開采，生產(chǎn)工藝也
的。由此可有效延長涂料的防護(hù)周期，拓寬高溫防護(hù)涂
比較簡易，能耗相對較低，有望在許多應(yīng)用領(lǐng)域逐漸取
料的應(yīng)用領(lǐng)域。
代有機涂料，發(fā)揮重要的作用。
3.2環(huán)保型高溫防護(hù)涂料
2.6地聚物類
近年來環(huán)保型高溫防護(hù)涂料的發(fā)展迅速。相繼出
地聚物無機涂料是以一種高性能凝膠材料地質(zhì)聚
現(xiàn)了水性有機高溫防護(hù)涂料、水性無機耐高溫涂料、粉
合物（也稱礦物聚合材料）為成膜物的新型無機耐高溫
末耐高溫涂料、高固含量耐高溫涂料、陶瓷涂料等新品
涂料。其主要成份為硅鋁酸鹽，根據(jù)制備工藝、原材料
種，加上固化新工藝的出現(xiàn)，給高溫防護(hù)涂料帶來了更
的不同，其結(jié)構(gòu)也會有所差異。地質(zhì)聚合物的基體相為
為廣闊的應(yīng)用前景。
非晶質(zhì)至半晶質(zhì)，是由鋁氧四面體和硅氧四面體自由分
3.3高溫防護(hù)涂料的復(fù)合化和多功能化
布組成的三維網(wǎng)狀凝膠體，堿金屬離子自由分布于網(wǎng)絡(luò)
結(jié)構(gòu)的空隙之中來平衡電價。其最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)為鋁
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高溫防護(hù)涂料的應(yīng)用領(lǐng)域不
硅酸鹽的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有高強度，耐高溫、耐化學(xué)腐
斷擴大，對其性能也提出了更加全面的要求，如改善涂
蝕和耐久性。地聚物無機涂料的原料廣泛、成本低廉、
層與基體間的結(jié)合力、提高涂層的抗高溫氧化性、改善
制備工藝簡單，生產(chǎn)過程中不釋放任何有毒氣體，不會
涂層彈性及抗應(yīng)力變化性。高溫防護(hù)涂料的復(fù)合化和
對環(huán)境造成任何污染，不僅可以作為建筑涂料起到裝
多功能化使涂料的性能得到進(jìn)一步提高。
飾、保護(hù)、保溫隔熱的作用，也可作為耐高溫防腐蝕涂料
廣泛應(yīng)用于鋼鐵表面的防護(hù)，因而具有非常廣闊的應(yīng)用
4結(jié)語
前景。有關(guān)地聚物基無機涂料的研究及應(yīng)用，國外已有
高溫防護(hù)涂料主要研發(fā)熱點是高耐溫、低能耗、低
少量報道，但國內(nèi)外對其應(yīng)用研究相對較少，至今還沒
污染和高效多功能。為此，應(yīng)深化耐高溫聚合物、聚合
有相關(guān)產(chǎn)業(yè)化的報道。無機涂料的功能化發(fā)展是時代
物復(fù)合材料以及聚合物納米復(fù)合材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用研
潮流，制備多功能、高性能、綠色環(huán)保的無機涂料是涂料
究，達(dá)到提高涂料的高溫防護(hù)性能以及各種理化性能的
未來發(fā)展的必然方向之一。
目的：加大有機耐高溫涂料水性化、光固化以及室溫固
3高溫防護(hù)涂料的發(fā)展方向
化新技術(shù)、新工藝的開發(fā)力度；針對高溫基材的要求，改
善涂層與基體間的結(jié)合力，提高涂層的抗熱氧化性；加
鑒于高溫防護(hù)涂料在火箭、導(dǎo)彈、航天飛機、原子能
大無機耐高溫涂料的施工與固化工藝的研究，以達(dá)到降
設(shè)備、噴氣飛機、兵器工業(yè)、石油化工、冶金等領(lǐng)域所發(fā)
低能耗的目的。隨著現(xiàn)代高科技的進(jìn)步，對高溫防護(hù)涂
揮的重要作用，未來耐高溫涂料的研究和開發(fā)前景非常
料的性能要求和需求量都將進(jìn)一步提高，新型高溫防護(hù)
廣闊。
涂料和環(huán)境友好型高溫防護(hù)涂料將迎來極為廣闊的市
場空間。
3.1納米耐高溫防護(hù)涂料
納米材料技術(shù)在涂料中的研究與應(yīng)用如火如茶。
參考文獻(xiàn)
在聚合物中引人納米功能粒子，利用微觀復(fù)合和宏觀復(fù)
[]傅敏，狄志剛，朱曉豐，等，無鉻環(huán)保磷酸鹽基高溫防腐涂
合技術(shù)，一方面可得到涂層外觀飽滿均勻、光潔細(xì)膩、粘
料[J.涂料工業(yè)，2010.40（12）：54-57
合力強，致密度高、防水性好的涂層；另一方面還可達(dá)到
[2]
劉泗東.地聚物基無機功能涂料的制備與性能研究[D]
廣西：廣西大學(xué)，2012：17-20.
666666666666666666666666666666666666666
36
涂料綜述COATINGS REVIEW

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11