有机硅烷偶联剂在耐高温有机硅涂料中的应用研究

作     者：廖煜炤 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾梦秋

授予年度：2008年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：硅烷偶联剂 有机硅树脂 耐高温 防腐蚀 耐辐射 巯丙基三乙氧基硅烷 

摘      要：针对国内核电站反应堆压力容器用耐高温防腐蚀涂料在耐热性、耐辐射、附着力上还达不到实际工况长期使用的要求,主要依靠进口的现状,本课题通过优选树脂、防锈、耐高温、耐辐射的颜填料,研制了一种有机硅耐高温防腐蚀底漆;并通过有机硅硅烷偶联剂对防锈颜料进行表面改性来改善防锈颜料的活性,提高涂层的耐蚀性;对金属进行硅烷化预处理,以提高涂层与金属基材的附着力。 为了提高颜填料的表面活性,改善其与树脂的相容性,并发挥颜填料之间的协同作用,探讨了粉体的表面改性及其在涂料中的分散性。其中重点研究了有机硅偶联剂对三聚磷酸铝和磷酸锌的改性工艺条件。通过正交实验确定三聚磷酸铝的最佳改性工艺为：DB550的用量为三聚磷酸铝质量的4.0%,改性温度为70℃,改性时间为3h;磷酸锌的改性工艺为：DB073的用量为磷酸锌的2.0%,改性温度为50℃,改性时间为2h。红外光谱分析表明：有机硅烷偶联剂取代了颜料表面原来所吸附的羟基。涂层机械性能和扫描电镜(SEM)结果表明,改性粉体与有机硅树脂具有良好的相容性,并发挥了颜料之间的相互协调作用。 本文以甲基苯基有机硅树脂为成膜物质,制备了有机硅耐高温防腐底漆。采用了热失重法(TG),SEM和EIS对涂层的耐热性、表面形貌和抗渗性、耐蚀性进行了系统的研究,通过浸泡实验和盐雾试验考察了涂层的耐化学介质性能,并在此基础上探讨了涂层防腐蚀机理。结果表明,该有机硅耐高温底漆涂层平整致密有光泽,具有良好的机械性能和耐热性能,能长期耐320℃;自腐蚀电位Ecorr逐渐变正,表明涂层的耐蚀性因阳极极化而增强。EIS分析表明,具有良好的抗渗透。 为了提高涂层的附着力,本题采取了金属表面硅烷化预处理工艺。主要研究了巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES, DB580)的水解成膜工艺,硅烷膜性能及其对涂层附着力、耐热性和耐蚀性的影响。由正交实验可得MPTES的最佳水解工艺条件为：MPTES浓度为5%,醇水比为2：1,水解时间为8-10h,体系pH值为6-7,水解温度为55℃,且当MPTES硅烷膜为厚度小于5μm连续油状膜时,其机械性能最优,并且可以有效的改善涂层的附着力、耐热性和耐蚀性。红外透射射光谱(IR)和红外反射吸收光谱(IR-RA)表明,硅烷膜与金属之间发生了化学反应,形成Me-O-Si键。TG分析试验表明,MPTES硅烷膜将涂层的热分解温度提高了38℃。EIS分析表明,MPTES硅烷膜提高了涂层的抗渗透性能和耐蚀性。