一种低温固化耐超高温涂料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种低温固化耐超高温涂料，其原料由以下质量百分比的组分组成：20‑30％的超支化聚硅硼氮烷、10‑30％的复合填料、3‑6％的催化剂、30‑60％的有机溶剂、1‑3％的消泡剂、1‑3％的分散剂、1‑3％的流平剂；其中，复合填料由以下质量百分比的组分组成：40‑60％的石墨粉、5‑15％的硅酸锆、5‑15％的碳化硼、5‑15％的氮化硼、5‑15％的硼化锆、5‑15％的硼化钛。此外，本发明专利技术还提供了一种低温固化耐超高温涂料的制备方法及其应用。本发明专利技术的低温固化耐超高温涂料附着力优异、收缩率低、热膨胀率低、耐高温氧化，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低温固化耐超高温涂料、制备方法及其应用
本专利技术属于材料
，具体涉及一种低温固化耐超高温涂料、制备方法及其应用。
技术介绍
随着现代工业和国防建设如航天、航空、兵器工业的快速发展，对设备耐高温涂层的要求越来越高，不仅要求涂层在高温下漆膜不变色、不脱落，还要求能够保持设备的良好机械性能和防腐性能。但是现有的耐高温涂料都存在一些缺点，比如单组份的高温涂料都需要高温固化(通常为180-200℃，1-2h)，生产使用过程中能耗大，不能针对大型设备施工；双组分高温涂料虽然能常温固化，节约能源，但是施工不方便，浪费大，另外漆膜耐冷冷热交替不行，容易龟裂，高温下耐腐蚀性差的缺点，因而迫切需要寻找一种经济安全，易于大规模推广的耐超高温度涂料。
技术实现思路
本专利技术提供的一种低温固化耐超高温涂料，解决了现有技术中涂料涂层附着力差、热收缩率高、不耐高温氧化、以及热膨胀率高的问题。本专利技术的第一个目的是提供一种低温固化耐超高温涂料，其原料由以下质量百分比的组分组成：20-30％的超支化聚硅硼氮烷、10-30％的复合填料、3-6％的催化剂、30-60％的有机溶剂、1-3％的消泡剂、1-3％的分散剂、1-3％的流平剂，各原料组分的质量百分比之和为100％；其中，所述复合填料由以下质量百分比的组分组成：40-60％的石墨粉、5-15％的硅酸锆、5-15％的碳化硼、5-15％的氮化硼、5-15％的硼化锆、5-15％的硼化钛，各原料组分的质量百分比之和为100％。优选的，所述超支化聚硅硼氮烷为以下结构式I、结构式II中的一种：优选的，所述超支化聚硅硼氮烷的数均分子量为2670-7670g/mol，多分散系数为1.53-1.70。优选的，所述复合填料的粒径为10-1000nm。优选的，所述催化剂为二乙胺、三乙胺、三乙烯四胺、三亚乙基二胺、哌嗪、哌啶、吗啉、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、苯胺、邻苯二胺、联苯胺、N，N-二甲基苯胺、二甲硫醚、二乙基硫醚、钯/碳、氯化钯、丙酸钯盐、乙酸钯盐、三苯基磷钯中的一种或多种。优选的，所述有机溶剂为乙醚、石油醚、二丁醚、丙酮、甲乙酮、环己酮、异佛尔酮、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、氯苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸辛酯中的一种或多种；所述消泡剂为聚二甲基硅醚、二甲基聚硅氧烷、二甲基硅油中的一种或多种；所述分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或多种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。本专利技术的第二个目的是提供一种低温固化耐超高温涂料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取质量百分比为20-30％的超支化聚硅硼氮烷、10-30％的复合填料、3-6％的催化剂、30-60％的有机溶剂、1-3％的消泡剂、1-3％的分散剂、1-3％的流平剂，备用；步骤2，将步骤1中称取的超支化聚硅硼氮烷和有机溶剂混合，并以300r/min搅拌30min，得到超支化聚硅硼氮烷溶液；步骤3，往步骤2的超支化聚硅硼氮烷溶液中依次加入步骤1中称取的复合填料、催化剂、消泡剂、分散剂和流平剂，在室温下以300r/min搅拌12h，静置30min，得到低温固化耐超高温涂料。优选的，所述超支化聚硅硼氮烷制备方法如下：步骤1，中间产物TDSB的合成：在通入氩气和冰浴条件下，用注射器向250ml的三口烧瓶中分别注入摩尔比为3：1的二氯甲基乙烯基硅烷和硼烷二甲硫醚，注入完毕后，让冰块自然融化，待温度升至室温后以1000r/min搅拌24h，得到TDSB；步骤2，超支化聚硅硼氮烷的合成：在通入氩气和室温条件下，向步骤1的三口烧瓶中分别用注射器注入二氯甲基乙烯基硅烷、二氯甲基硅烷和六甲基二硅杂氮烷，其中，TDSB、二氯甲基乙烯基硅烷、二氯甲基硅烷和六甲基二硅杂氮烷的摩尔比为1：1：2：9，注射完毕后，升温至60℃反应2h，然后再升温至110℃继续反应12h，并在反应过程中除去蒸出来的小分子化合物，最后升温至180℃反应2h，减压除去小分子化合物，得到超支化聚硅硼氮烷。本专利技术的第三个目的是提供一种低温固化耐超高温涂料的应用，具体按照以下步骤实施：将制备出的低温固化耐超高温涂料涂覆于马口铁板上，然后在室温20-30℃，相对湿度为40-60％的条件下表干10-30min，再于20-30℃，相对湿度为60-80％的条件下固化24-48h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供的低温固化耐超高温涂料添加有超支化聚硅硼氮烷，而超支化聚硅硼氮烷具备优异的流平性能和超高官能团密度，有利于制备出热收缩率和热膨胀率超低的耐超高温陶瓷涂层。2)本专利技术提供的低温固化耐超高温涂料附着力优异、收缩率低、热膨胀率低、耐高温氧化，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1中超支化聚硅硼氮烷的1H核磁谱图；图2为本专利技术实施例1中超支化聚硅硼氮烷的11B核磁谱图；图3为本专利技术实施例1制备出的超支化聚硅硼氮烷固化后在50℃-1400℃氮气气氛下的热失重曲线；图4为本专利技术实施例1提供的低温固化耐超高温涂料涂层固化后在50℃-1400℃氮气气氛下的热失重曲线；图5为本专利技术实施例1提供的低温固化耐超高温涂料涂层固化后在50℃-800℃空气氛下的热失重曲线。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。实施例1一种低温固化耐超高温涂料，其原料由以下质量百分比的组分组成：20％的数均分子量为2670g/mol，多分散系数为1.53的超支化聚硅硼氮烷、30％的粒径为100nm的复合填料、4％的三乙胺、40％的石油醚、1％的聚二甲基硅醚、2％的己烯基双硬脂酰胺、3％的聚二甲基硅氧烷，各原料组分的质量百分比之和为100％；其中，所述复合填料由以下质量百分比的组分组成：50％的石墨粉、5％的硅酸锆、15％的碳化硼、10％的氮化硼、15％的硼化锆、15％的硼化钛，各原料组分的质量百分比之和为100％；其中，所用超支化聚硅硼氮烷结构为：具体制备步骤如下：步骤1，中间产物TDSB的合成：在通入氩气和冰浴条件下，用注射器向250ml的三口烧瓶中分别注入摩尔比为3：1的二氯甲基乙烯基硅烷和硼烷二甲硫醚，注入完毕后，让冰块自然融化，待温度升至室温后以1000r/min搅拌24h，得到TDSB；步骤2，超支化聚硅硼氮烷的合成：在通入氩气和室温条件下，向步骤1的三口烧瓶中分别用注射器注入二氯甲基乙烯基硅烷、二氯甲基硅烷和六甲基二硅杂氮烷，其中，TDSB、二氯甲基乙烯基硅烷、二氯甲基硅烷和六甲基二硅杂氮烷的摩尔比为1：1：2：9，注射完毕后，升温至60℃反应2h，然后再升温至110℃继续反应12h，并在反应过程中除去蒸出来的小分子化合物，最后升温至180℃反应2h，减压除去小分子化合物，得到超支化聚硅硼氮烷。步骤3，称取质量百分比为20％的超支化聚硅硼氮烷、30％的复合填料、4％的三乙胺、40％的石油醚、1％的聚二甲基硅醚、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温固化耐超高温涂料，其特征在于，其原料由以下质量百分比的组分组成：20‑30％的超支化聚硅硼氮烷、10‑30％的复合填料、3‑6％的催化剂、30‑60％的有机溶剂、1‑3％的消泡剂、1‑3％的分散剂、1‑3％的流平剂，各原料组分的质量百分比之和为100％；其中，所述复合填料由以下质量百分比的组分组成：40‑60％的石墨粉、5‑15％的硅酸锆、5‑15％的碳化硼、5‑15％的氮化硼、5‑15％的硼化锆、5‑15％的硼化钛，各原料组分的质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种低温固化耐超高温涂料，其特征在于，其原料由以下质量百分比的组分组成：20-30％的超支化聚硅硼氮烷、10-30％的复合填料、3-6％的催化剂、30-60％的有机溶剂、1-3％的消泡剂、1-3％的分散剂、1-3％的流平剂，各原料组分的质量百分比之和为100％；其中，所述复合填料由以下质量百分比的组分组成：40-60％的石墨粉、5-15％的硅酸锆、5-15％的碳化硼、5-15％的氮化硼、5-15％的硼化锆、5-15％的硼化钛，各原料组分的质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的低温固化耐超高温涂料，其特征在于，所述超支化聚硅硼氮烷为以下结构式I、结构式II中的一种：3.根据权利要求1或2所述的低温固化耐超高温涂料，其特征在于，所述超支化聚硅硼氮烷的数均分子量为2670-7670g/mol，多分散系数为1.53-1.70。4.根据权利要求1所述的低温固化耐超高温涂料，其特征在于，所述复合填料的粒径为10-1000nm。5.根据权利要求1所述的低温固化耐超高温涂料，其特征在于，所述催化剂为二乙胺、三乙胺、三乙烯四胺、三亚乙基二胺、哌嗪、哌啶、吗啉、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、苯胺、邻苯二胺、联苯胺、N，N-二甲基苯胺、二甲硫醚、二乙基硫醚、钯/碳、氯化钯、丙酸钯盐、乙酸钯盐、三苯基磷钯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的低温固化耐超高温涂料，其特征在于，所述有机溶剂为乙醚、石油醚、二丁醚、丙酮、甲乙酮、环己酮、异佛尔酮、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、氯苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸辛酯中的一种或多种；所述消泡剂为聚二甲基硅醚、二甲基聚硅氧烷、二甲基硅油中的一种或多种；所述分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或多种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏君，王元兵，
申请(专利权)人：广州弘海化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44