基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料及其应用。在一些实施例中，所述耐高温涂料包含按照质量百分比计算的如下组分：改性有机树脂15％～30％，改性颜填料25％～50％，分散剂1％～5％，流平剂0.1％～3％，复合助剂0.2％～3％，溶剂3％～20％。本发明专利技术通过使用聚倍半硅氧烷作为改性剂对成膜树脂和颜填料进行改性，可以进一步提升耐高温涂料的品质，并有效提高涂层的综合性能，特别是能大幅提升涂层在高温条件下的硬度、稳定性、抗划伤能力、致密性和抗开裂性能。

【技术实现步骤摘要】
基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料及其应用
本专利技术属于材料领域，涉及一特种功能涂料，具体涉及一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料及其应用。
技术介绍
耐高温涂料一般是指耐温在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适当的物理机械性能的涂料，能使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。随着航空、航天、汽车以及民用家用电器等行业的迅速发展，对于金属或者玻璃材料的使用性能要求越来越高，耐高温涂料也越来越受到重视，并能得到越来越广泛的使用。由于苛刻的使用环境要求，不仅需要涂层能够在更高的使用温度以及更为苛刻的环境下使用，同时还要求涂层在高温下具有良好的硬度、附着性、耐磨性等。而现有的耐高温涂料，在高温条件下，尤其是超过200℃的使用环境中，普遍存在附着力不好，易龟裂、粉化，硬度下降快等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料及其应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，包含：改性有机树脂，选自由聚倍半硅氧烷改性的有机树脂，改性颜填料，包括由聚倍半硅氧烷改性的颜料和/或填料，可以选择添加或不添加的成膜助剂，以及，可以选择添加或不添加的溶剂；并且，所述耐高温涂料中的至少一种组分为流体，该至少一种组分能与该耐高温涂料中的其余组分均匀混合形成呈流体状的所述耐高温涂料。在一些实施方案之中，所述耐高温涂料包括15wt％～30wt％改性有机树脂。优选的，所述有机树脂包括聚醚醚酮树脂、氟碳树脂、聚苯硫醚树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂中的任意一种或两种以上的组合。所述耐高温涂料包括25wt％～50wt％改性颜填料。优选的，所述颜料包括炭黑、钴黑、钴蓝、钴绿、铜铬黑、钛镍黄、钛白、镉红、钛铬棕、氧化铁红、氧化锆中的任意一种或两种以上的组合。优选的，所述填料包括碳酸钙、高岭土、滑石粉、硫酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母、石英粉中的任意一种或两种以上的组合。优选的，所述颜料和填料的质量比为2：1～1：3。在一些实施方案之中，所述成膜助剂包括分散剂、流平剂、复合助剂中的任意一种或两种以上的组合。优选的，所述耐高温涂料包括：分散剂1wt％～5wt％，流平剂0.1wt％～3wt％，复合助剂0.2wt％～3wt％。其中，分散剂(Dispersant)是能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质，例如可选自一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，其可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚而形成安定悬浮体。优选的，所述的分散剂包括但不限于聚酰胺类、脂肪酸聚醇酯类、有机硅类等市售常用品种，如BYK-164、BYK-174(德国毕克公司)，Silok-714(广州市斯洛柯化学有限公司)中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。其中，流平剂(Levelingagent)，流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性的一类物质。所述的流平剂包括但不限于丙烯酸酯类、脲醛树脂类、有机硅树脂类等市售常用品种，如BYK-313、BYK-300(德国毕克公司)，DC-57(美国道康宁公司)、Silok-810(广州市斯洛柯化学有限公司)。所述辅剂优选业界所知的、常用于耐高温涂料的合适流平剂、消泡剂、增稠剂及其余辅助溶剂等，且不限于此。优选的，所述复合助剂包括质量比为1：1～1：5的带环氧基的高分子附着力促进剂和带氨基或环氧基的硅烷偶联剂。在一些实施方案之中，所述基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料还包括3wt％～20wt％溶剂。优选的，所述溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氧六环、DBE(高沸点溶剂混合二元酸酯)、石脑油、乙酸乙酯或醋酸丁酯中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。在一些实施方案之中，所述聚倍半硅氧烷的化学通式为(RSiO3/2)n；其中，若R为反应性基团，则所述R基包括烯基、环氧基或氨基中的任意一种或两种以上的组合；若R为惰性基团，则所述R基包括C1～C4的烷基、亚烃基或芳基中的任意一种或两种以上的组合；n为20～40内的任一整数。在一些较为具体的实施方案之中，所述改性有机树脂的制备方法包括：将聚倍半硅氧烷和有机树脂按质量比1:5～1:10投料，并加入催化剂和有机溶剂，均匀混合后在45～85℃条件下反应2～4h，得到含倍半硅氧烷改性的有机树脂。优选的，所述催化剂的用量为该改性有机树脂制备反应体系总质量的0.15％～0.3％。优选的，所述有机溶剂的用量为有机树脂质量的20％。优选的，所述催化剂包括四甲基氢氧化胺、四丁基氢氧化胺、四丁基鏻乙酸盐、三乙醇胺、三苯基磷、苄基二甲胺、二丁基锡二月桂酸酯、三亚乙基二胺中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述有机溶剂包括甲苯和/或二甲苯，但不限于此。在一些实施方案之中，所述改性颜填料的制备方法包括：将颜料和填料分散于偶联剂溶液中，并在温度为40℃～80℃的条件下回流搅拌0.5h～2h，然后分离出粗制颜填料再将聚倍半硅氧烷、粗制颜填料、有机溶剂按1：5：6～1：10：11的质量比混合，之后在温度为40℃～85℃的条件下回流反应0.5h～2h，制得所述改性颜填料。优选的，所述偶联剂溶液选自浓度为1wt％～10wt％偶联剂的乙醇溶液。优选的，所述偶联剂包括KH550、KH560、KH570或KH590中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述有机溶剂包括甲苯和/或二甲苯。本专利技术还提出了所述基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料的应用。例如，在一些实施例中提供了一种耐高温涂层，主要由所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料固化形成。例如，在一些实施例中提供了一种耐高温涂层的制备方法，包括：将所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料涂覆于基材上，再在温度为150℃～300℃的条件下固化形成所述涂层。例如，在一些实施例中提供了一种装置，包含所述的耐高温涂层。所述基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料可以在航空、汽车或民用电器等行业中广泛应用。本专利技术通过使用聚倍半硅氧烷作为改性剂对成膜树脂以及颜填料进行物理化学改性，利用聚倍半硅氧烷与有机树脂以及无机颜填料表面发生的化学反应。一方面，可以通过引入具有刚性立体结构的聚倍半硅氧烷来提高涂层高温下硬度骤降的问题，大大提高了现有耐高温涂料的硬度，解决了其涂层抗划伤能力低和现有耐高温涂料高温下稳定性不好的问题。另一方面，聚倍半硅氧烷与无机颜填料表面基团发生反应，有效抑制了颜填料颗粒的团聚，提高了颜填料的分散性。尤其是，有机树脂与聚倍半硅氧烷发生化学交联反应，也大大提高了树脂与无机颜填料之间的相容性，从而进一步提高涂层的致密性，进而提高了涂层在高温下的抗开裂性，有效降低了涂层高温下产生裂纹的问题。总之，与现有技术相比，本专利技术的优点包括：可以进一步提升耐高温涂料的品质，并有效提高涂层的综合性能，特别是能大幅提升涂层在高温条件下的硬度、稳定性、抗划伤能力、致密性和抗开裂性能，因此具有良好的应用前景。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将结合若干实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于包含：改性有机树脂，选自由聚倍半硅氧烷改性的有机树脂，改性颜填料，包括由聚倍半硅氧烷改性的颜料和/或填料，可以选择添加或不添加的成膜助剂，以及，可以选择添加或不添加的溶剂；并且，所述耐高温涂料中的至少一种组分为流体，该至少一种组分能与该耐高温涂料中的其余组分均匀混合形成呈流体状的所述耐高温涂料。

【技术特征摘要】
1.一种基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于包含：15wt％～30wt％改性有机树脂，所述改性有机树脂选自由聚倍半硅氧烷改性的有机树脂，所述有机树脂选自聚醚醚酮树脂、氟碳树脂、聚苯硫醚树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂中的任意一种或两种以上的组合；25wt％～50wt％改性颜填料，所述改性颜填料包括由聚倍半硅氧烷改性的颜料和填料；可以选择添加或不添加的成膜助剂，所述成膜助剂包括分散剂、流平剂、复合助剂中的任意一种或两种以上的组合；以及，可以选择添加或不添加的溶剂；并且，所述耐高温涂料中的至少一种组分为流体，该至少一种组分能与该耐高温涂料中的其余组分均匀混合形成呈流体状的所述耐高温涂料。2.根据权利要求1所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述改性颜填料包括质量比为2：1～1：3的颜料和填料。3.根据权利要求1或2所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述颜料选自炭黑、钴黑、钴蓝、钴绿、铜铬黑、钛镍黄、钛白、镉红、钛铬棕、氧化铁红、氧化锆中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1或2所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述填料选自碳酸钙、高岭土、滑石粉、硫酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母、石英粉中的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求1所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述耐高温涂料包括：分散剂1wt％～5wt％，流平剂0.1wt％～3wt％，复合助剂0.2wt％～3wt％。6.根据权利要求5所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述分散剂选自聚酰胺类、脂肪酸聚醇酯类或有机硅类分散剂。7.根据权利要求5所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述流平剂选自丙烯酸酯类、脲醛树脂类或有机硅树脂类流平剂。8.根据权利要求5所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述复合助剂包括质量比为1：1～1：5的带环氧基的高分子附着力促进剂和带氨基或环氧基的硅烷偶联剂。9.根据权利要求1所述基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于还包括3wt％～20wt％溶剂。10.根据权利要求9所述的基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于：所述溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氧六环、DBE、石脑油、乙酸乙酯或醋酸丁酯中的任意一种或两种以上的组合。11.根据权利要求1所述基于聚倍半硅氧烷改性的耐高温涂料，其特征在于，所述改性有机树脂的制备方法包括：将聚倍半硅氧烷和有机树脂按质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，张昕，曾志翔，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33