呋喃/有机硅树脂共混体系及其在耐热防腐涂料中的应用制造技术

本发明专利技术涉及共混改性树脂领域，具体是一种呋喃/有机硅树脂共混体系，通过催化剂有效降低共混体系的固化温度，且该体系具有良好的加工工艺，粘度相对较低，适用于复合材料涂料的制备。共混体系由下列重量份的原料构成，5‑40份的呋喃树脂，60‑95份的有机硅树脂，0.2‑1份的催化剂。本发明专利技术所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系工艺简单，操作方便，重复性好，无需复杂的化学处理，所得涂层具有耐热防腐的特性，在耐热防腐管道涂层等领域具有广阔的应用前景。

Furan/Silicone Resin Blend System and Its Application in Heat Resistant and Anticorrosive Coatings

【技术实现步骤摘要】
呋喃/有机硅树脂共混体系及其在耐热防腐涂料中的应用
本专利技术涉及共混改性树脂领域，具体是一种呋喃/有机硅树脂共混体系，通过催化剂有效降低了共混体系的固化温度，且该体系具有良好的加工工艺，体系粘度相对较低，适用于复合材料涂料的制备。
技术介绍
有机硅树脂是以有机无机高度交联网络为骨架的有机材料，既具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候、耐热性等优异性能，又具备有机涂层的耕性、耐蚀性、疏水性等优点。但是，它具有较高的固化温度、耐化学药品腐蚀性能差、力学强度和附着力差、与其他树脂的相容性较差等缺点，限制了它的应用。目前，最常使用的改性聚合物材料的方法为化学共混法，采取两种树脂共混改性来改变树脂的性能。衡争光等合成了含环氧基团的甲基苯基硅树脂中间体，与环氧树脂(E51)共混固化，耐热性最好的固化体系在N2氛围下5wt％失重温度为325℃，600℃下最高残碳率27.2％；贾裴等合成了一种超支化聚硅氧烷(HPSi)来提高甲基苯基硅树脂和环氧树脂共混体系的相容性，该共混体系固化产物在N2氛围下5wt％失重温度为376.2℃，800℃残炭率为29.22％；刘强等通过合成新型的聚硅氧烷(HPS)提高了甲基苯基硅树脂和环氧树脂共混物的相容性，固化产物在N2氛围下5wt％失重温度为366℃，800℃残炭率为26.8％。但上述研究都存在甲基苯基硅树脂和环氧树脂的相容性较差的问题。为了解决相容性问题，合成出含环氧基的甲基苯基硅树脂或新型超支化聚硅氧烷，但合成方法较为繁琐且对共混体系的防腐性能并未涉及。此外，目前将有机硅树脂作为金属防腐保护涂层的研究较少。呋喃树脂固化后的分子结构由C-C、C-O键构成，结构稳定，与酸碱不发生化学反应，具有抗强酸、抗碱、耐高温等优点。此外，呋喃树脂单体与其它有机树脂之间具有良好的相容性且合成工艺简单、成本较低。Muthukumar等利用呋喃树脂、骨料、二氧化硅粉末制备了呋喃树脂混凝土，结果表明其力学性能优良、吸水率低且耐腐蚀性和耐温性较好。RiveroG等使用呋喃树脂作为铝电解槽的保护层，纳米压痕测试表明，呋喃涂层和铝衬底之间具有良好的粘附性，电位极化测试表明呋喃涂层耐腐蚀性良好。此外，呋喃树脂来源于生物质，对环境友好，所以利用呋喃树脂自身的特性改性有机硅树脂制备复合涂层是一个可行且有价值的工作。本专利技术首次将呋喃树脂和有机硅树脂进行共混固化研究，以使涂层能够在200℃下长期使用，并在管道基体上具有优秀的附着力，同时利用两种树脂耐腐蚀性的互补制备出高性能、低成本的防腐涂料。此外，本实验所使用的制备方法具有简单、易操作、重复性高等优点，在管道、船舶等的耐高温防腐方面有着广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、使用方便且耐热防腐蚀的呋喃/有机硅树脂涂料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种呋喃/有机硅树脂共混体系，是由下列重量份的原料所构成的，呋喃树脂5-40份有机硅树脂60-95份催化剂0.2-1份其中所述呋喃树脂和有机硅树脂共100份。本专利技术通过采用催化剂，使得呋喃和有机硅树脂共混体系的粘度相对较低，适用期长，通过控制共混物的配比，提高呋喃/有机硅树脂体系的共聚效果，制备的呋喃/有机硅树脂具有优异的耐热性和防腐性。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述呋喃树脂为糠醇糠醛型呋喃树脂、糠醇呋喃树脂、糠醇脲醛呋喃树脂、糠醛丙酮呋喃树脂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在本专利技术中可以采用任意一种单一的呋喃树脂也可以采用呋喃树脂混合物，经试验表明，任意一种单一的呋喃树脂与呋喃树脂混合物的相互替换不会对共混体系的涂料及涂料涂层造成明显不利的影响。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述有机硅树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚苯基硅树脂、聚甲基苯基硅树脂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在本专利技术中可以采用任意一种单一的有机硅树脂也可以采用有机硅树脂的混合物，经试验表明，任意一种单一的有机硅树脂与有机硅树脂混合物的相互替换不会对共混体系涂层及涂料涂层造成明显不利的影响。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述催化剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚甲基硅氮烷、二丁基二月桂酸锡、硅烷偶联剂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在本专利技术中可采用任意一种单一的催化剂，也可采用催化剂的混合物，经试验表明，任意一种单一的催化剂与催化剂混合物的相互替换不会对共混体系涂层及涂料涂层造成明显不利的影响。本专利技术进一步提供了上述一种呋喃/有机硅树脂共混体系在涂料中的应用。作为本专利技术应用技术方案的进一步改进，所述涂料为耐热防腐涂料。作为本专利技术应用技术方案的进一步改进，所述涂料中还包括有0.3-6份的填料及0.1-5份流平剂。当然，本专利技术所限定的涂料原料添加剂绝不仅限于填料和流平剂这两种，本领域技术人员可以根据需要添加涂料中的常用添加剂，如颜料、增稠剂等。作为本专利技术应用技术方案的进一步改进，所述填料为SiO2、TiO2、BaSO4中的一种或多种以任意比例混合的混合物。在本专利技术中可以采用任意一种单一的填料，也可以采用填料的混合物，经试验表明，任意一种单一的填料与填料混合物的相互替换不会对共混体系涂层及涂料涂层造成明显不利的影响。作为本专利技术应用技术方案的进一步改进，所述流平剂为异氟尔酮、二丙酮醇中的一种。本专利技术进一步提供了一种呋喃/有机硅树脂耐热防腐涂层的制备方法，采用的是前述原料，其制备方法包括如下步骤：称取呋喃树脂和有机硅树脂，加入容器中，机械搅拌10min，再称取定量的催化剂、填料以及流平剂，加入到容器中，搅拌5min，然后在室温下真空脱除气泡，最后将混合溶液均匀的凃于铁基材表面。将涂层放在真空烘箱中，80℃下放置10h，以除去共混体系中的小分子和呋喃中含有的少量水分，然后按照120℃/2h、140℃/2h、160℃/2h和180℃/2h梯度固化，自然冷却后得到呋喃/有机硅树脂耐热防腐涂层。本方法制备的糠醇呋喃树脂/甲基苯基硅树脂耐热防腐涂层，能够在200℃以上的高温环境中长期使用，糠醇呋喃树脂/甲基苯基硅树脂耐热防腐涂层在酸碱中浸泡后，表面没有出现起泡、开裂等现象；在3.5wt％的NaCl溶液中，由于呋喃的加入，共混涂层的阻抗值为1.8×106Ωcm2，高于纯甲基苯基硅树脂涂层的阻抗7.12×105(Ωcm2)；涂层在基材表面的附着力能够达到一级，表面粗糙度RZ低于2.0μm，可以满足耐热防腐涂层的应用。在本专利技术中，所述呋喃/有机硅树脂共混体系可以采用前述呋喃/有机硅树脂耐热防腐涂层的制备方法(不添加填料以及流平剂)。本专利技术所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系工艺简单、操作方便、重复性好、不需要复杂的化学处理，所得到的涂层具有耐热防腐的特性，能够在耐热、防腐管道涂层等方面具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一至实施例四中各个共混体系涂层的TG对比图。由图可以看出：该专利技术所设计的体系，在800℃的残碳相比单一体系具有明显的提升，两者的协同效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种呋喃/有机硅树脂共混体系，其特征在于，是由下列重量份的原料所构成的：呋喃树脂     5‑40份有机硅树脂   60‑95份催化剂       0.2‑1份其中所述呋喃树脂和有机硅树脂共100份。

【技术特征摘要】
1.一种呋喃/有机硅树脂共混体系，其特征在于，是由下列重量份的原料所构成的：呋喃树脂5-40份有机硅树脂60-95份催化剂0.2-1份其中所述呋喃树脂和有机硅树脂共100份。2.根据权利要求1所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系，其特征在于，所述呋喃树脂为糠醇糠醛呋喃树脂、糠醇呋喃树脂、糠醇脲醛呋喃树脂、糠醛丙酮呋喃树脂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。3.根据权利要求1所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系，其特征在于，所述有机硅树脂为甲基硅树脂、乙基硅树脂、苯基硅树脂、甲基苯基硅树脂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。4.根据权利要求1所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系，其特征在于，所述催化剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚甲基硅氮烷、二月桂酸二丁基锡、硅烷偶联剂中的一种或多种以任意比例混合的混合物。5.权利要求1至4任一权利要求所述的一种呋喃/有机硅树脂共混体系在涂料中的应用。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚青，王智，张磊，赵贵哲，
申请(专利权)人：中北大学，山西意迪光华电力勘测设计有限公司，山西中北新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14