甲基/苯基有機(jī)硅樹(shù)脂是一種眾所周知的技術(shù)，具有優(yōu)異的防腐性能， 持續(xù)耐溫可達(dá)650°C。目前，這些涂料需要在高溫下固化，這限制了其在大型構(gòu)件上的應(yīng)用，其范圍僅限于較小的金屬部件，如排氣管、煙囪和烤箱部件，以及小型工業(yè)爐灶。

新一代甲氧基有機(jī)硅樹(shù)脂開(kāi)發(fā)用于常溫固化成膜，在持續(xù)耐高溫條件下，保持一定的防腐性。高含量的烷氧基官能團(tuán)與特定的不含錫和重金屬的催化劑相結(jié)合，在常溫下進(jìn)行水解- 縮合反應(yīng)，從而使體系交聯(lián)成膜。這種低揮發(fā)性有機(jī)化合物的新型樹(shù)脂代表了一種新的技術(shù)，使其能夠應(yīng)用于大型工業(yè)構(gòu)件上，如熱交換器、蒸餾塔或工業(yè)容器，大多數(shù)情況下無(wú)需因?yàn)槠渫垦b作業(yè)而停止生產(chǎn)。本文闡述了基于這種有機(jī)硅涂料體系的一些注意事項(xiàng)和應(yīng)用方法，并給出了評(píng)估數(shù)據(jù)。

表1. 常溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂（AC 1000和AC 900）與高溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂（P50/X和P80/X）的對(duì)比

介紹

有機(jī)硅樹(shù)脂的一個(gè)共同特點(diǎn)是，由于其具有無(wú)機(jī)的特性，它們能夠?yàn)楸┞对诟邷叵碌幕奶峁┠蜔嵝?。基于所含有機(jī)改性的類(lèi)型和數(shù)量，它們能抵抗高達(dá)650° C 的溫度。

有機(jī)硅樹(shù)脂可以用甲基或苯基進(jìn)行改性。由于其具有無(wú)機(jī)的特性和低有機(jī)改性，它們?yōu)楸┞对?50℃以上的金屬部件（如排氣管、煙囪或工業(yè)爐灶）提供持續(xù)的抗氧化作用。

目前，市面上有不同等級(jí)的甲基/苯基類(lèi)型的有機(jī)硅樹(shù)脂可供選擇，通常需要在約250°C/30 分鐘條件下進(jìn)行固化。這種固化要求限制了其在大型構(gòu)件上的應(yīng)用，如熱交換器、蒸餾塔或工業(yè)容器。

由于上述的局限性，新一代甲基/介紹有機(jī)硅樹(shù)脂的一個(gè)共同特點(diǎn)是，由于其具有無(wú)機(jī)的特性，它們能夠?yàn)楸┞对诟邷叵碌幕奶峁┠蜔嵝??；谒袡C(jī)改性的類(lèi)型和數(shù)量，它們能抵抗高達(dá)650°C 的溫度。

常溫固化的甲基/ 苯基有機(jī)硅樹(shù)脂化學(xué)結(jié)構(gòu)

有機(jī)硅樹(shù)脂可以用甲基或苯基進(jìn)行改性。由于其具有無(wú)機(jī)的特性和低有機(jī)改性，它們?yōu)楸┞对?50℃以上的金屬物之間，特別是在硅酸鹽和有機(jī)聚合物之間。硅氧烷鏈（Si-O-Si）也存在于硅酸鹽中，是其 “無(wú)機(jī)”特性的主要原因。有機(jī)特性是來(lái)自于直接與碳相連的硅碳鍵。

通常來(lái)說(shuō)，甲基/ 苯基類(lèi)型的有機(jī)硅樹(shù)脂在其骨架內(nèi)含有高達(dá)95% 的硅氧烷。在典型的高溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂中，具有低至不含烷氧基官能團(tuán)，聚合物結(jié)構(gòu)具有高分子量。少量烷氧基官能團(tuán)在大約250℃保持30 分鐘進(jìn)行交聯(lián)。新型的常溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂與上一代有機(jī)硅樹(shù)脂不同，主要是由于其具有低聚物的特性。這意味著它們含有低分子量的硅氧烷結(jié)構(gòu)和較高的烷氧基官能團(tuán)。這一特性也使其具有高固體含量（高達(dá)100%）和低粘度（表1）。樹(shù)脂中的官能團(tuán)為甲氧基、乙氧基或兩者的組合。

為了通過(guò)縮合交聯(lián)達(dá)到樹(shù)脂的聚合，這些官能團(tuán)首先需要進(jìn)行水解反應(yīng)，從而形成硅醇基團(tuán)。然后，這些硅醇基團(tuán)將以醇縮合的方式進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)這步反應(yīng)完成后，樹(shù)脂就具有了聚硅氧烷的特性，并釋放出醇類(lèi)反應(yīng)副產(chǎn)物。兩種有機(jī)硅樹(shù)脂類(lèi)型的反應(yīng)機(jī)理如圖1 和圖2 所示。

甲基和/ 苯基等有機(jī)部分的影響主要體現(xiàn)在涂層的熱穩(wěn)定性和硬度上，也體現(xiàn)在樹(shù)脂與顏填料的相容性上。圖3展示了甲基和苯基基團(tuán)對(duì)樹(shù)脂機(jī)械性能的影響?；诔毓袒袡C(jī)硅樹(shù)脂的高耐熱防腐涂料配方的開(kāi)發(fā)有機(jī)硅涂料的性能與配方密切相關(guān)。

基于常溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂的高耐熱防腐涂料配方的開(kāi)發(fā)

具有高耐熱性的無(wú)機(jī)顏料和填料，如氧化物、尖晶石類(lèi)或反尖晶石類(lèi)（表2）在配方中不可缺少。片狀金屬顏料和云母有助于提高熱穩(wěn)定性，最高耐溫可達(dá)650°C。此外，顏料體積濃度PVC 對(duì)性能起著重要作用。涂料的配方應(yīng)像底漆一樣具有相對(duì)較高的PVC。

另外，使用片狀填料是非常重要的，例如云母。主要提供韌性和隔熱性能，特別是在受熱膨脹下，高低溫交替情況下。圖4的例子表明了在配方中未添加（或添加較少）此類(lèi)填料時(shí)，涂層容易發(fā)脆開(kāi)裂。

在400℃以上的溫度下，樹(shù)脂的有機(jī)成分幾乎完全被燒掉。在650℃下，涂層可以燒結(jié)并形成無(wú)機(jī)復(fù)合材料，這些材料非常堅(jiān)硬，具有化學(xué)惰性。

用于耐高溫和防腐領(lǐng)域

表1. 常溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂（AC 1000和AC 900）與高溫固化有機(jī)硅樹(shù)脂（P50/X和P80/X）的對(duì)比苯基改性有機(jī)硅樹(shù)脂被開(kāi)發(fā)可用于常溫條件下固化。它們含有相對(duì)較高的烷氧基官能團(tuán)和低聚物特征。所得涂料隨后將通過(guò)水解- 縮合的方式進(jìn)行固化。

常溫固化的甲基/ 苯基有機(jī)硅樹(shù)脂化學(xué)結(jié)構(gòu)有機(jī)硅是一種被稱為聚有機(jī)硅氧烷的化合物。該產(chǎn)品組的定義如下：他們是聚合物；具有直接與碳相連的硅碳鍵；至少有一個(gè)氧原子連接在硅原子上。

如前所述，這些有機(jī)硅樹(shù)脂的反應(yīng)活性使其能在常溫下進(jìn)行催化交聯(lián)。建議催化劑優(yōu)先選擇如鈦類(lèi)化合物（圖5）。AC900 樹(shù)脂還需要加入一種強(qiáng)堿類(lèi)催化劑TMG（四甲基胍），用以加快反應(yīng)速度。建議鈦酸酯類(lèi)與TMG 的混合比例優(yōu)選為1:1。兩種催化劑的推薦用量均為0.5-2.0%，具體取決于配方。相對(duì)濕度越高，其反應(yīng)越快。建議在施工前添加催化劑（即做成兩組份涂料）。

性能特點(diǎn)

當(dāng)涂層充分固化后，有機(jī)硅涂料提供下列性能：

◆ 涂層性能

優(yōu)異的防腐性能；優(yōu)異的早期耐化學(xué)品性能（如圖6）；永久的抗氧化性和耐候性能。

◆?熱穩(wěn)定性

優(yōu)異的持久耐高溫性能；在高溫下保持較高的硬度（低熱塑性）；在高溫下保持優(yōu)異的抗黃變性能。兩種AC 系列的有機(jī)硅樹(shù)脂都可以用來(lái)制備耐高溫涂料。然而，它們?cè)诩夹g(shù)方面是存在一定的差異。AC900 具有較好的顏料潤(rùn)濕性，與其他樹(shù)脂的相容性也不錯(cuò)。這種樹(shù)脂有助于制備具有一定柔韌性的涂料，這非常有助于通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試。AC1000 對(duì)顏料的潤(rùn)濕性一般，但顏料在熱應(yīng)力下的穩(wěn)定性較好，它不易泛黃。這種樹(shù)脂在第一次加熱時(shí)表現(xiàn)出極低的發(fā)煙現(xiàn)象。

結(jié)論

相比于傳統(tǒng)的高溫固化的有機(jī)硅樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，常溫固化的耐高溫有機(jī)硅樹(shù)脂是一種更好的選擇。它的高固含和低粘度能夠顯著降低涂料的VOC。此外，這種樹(shù)脂還有著低氣味和低發(fā)煙的特點(diǎn)。當(dāng)配方充分交聯(lián)固化后，涂層具有優(yōu)異的防腐蝕性能和早期耐化學(xué)品性能，以及長(zhǎng)期的耐高溫性能。這些性能使其能夠應(yīng)用于化工廠、發(fā)電廠和垃圾焚燒設(shè)備以及其他大型工業(yè)設(shè)施，并且無(wú)需因?yàn)橥垦b作業(yè)而停止生產(chǎn)，從而降低成本。