耐高温涂层材料的制备与性能研究
硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展
第 4 期第 12-23 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.12-23第 52 卷2024 年 4 月硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展Research progress in preparation and application of silicon -containing polymer derived high temperature resistant ceramic coatings陈科吉1，2，李鹏飞2，徐彩虹2，吴子剑1*，张宗波2*（1 哈尔滨理工大学 材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150000；2 中国科学院化学研究所，北京 100190）CHEN Keji 1，2，LI Pengfei 2，XU Caihong 2，WU Zijian 1*，ZHANG Zongbo 2*（1 School of Materials Science and Chemical Engineering ，HarbinUniversity of Science and Technology ，Harbin 150000，China ；2 Institute of Chemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ）摘要：随着航空航天领域的不断发展，金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。
通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能，可有效提高高温结构部件的使用寿命。
近年来，聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。
该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点，得到了研究者越来越多的关注。
本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。
首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开，简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。
常温固化有机硅_聚氨酯耐高温涂料的制备及性能研究_郭斌
动峰。树脂中大量羟基基团的存在，为进一步与固化剂
（多异氰酸酯）发生交联反应奠定了基础。
4 耐高温涂料的制备
4.1 配方设计
颜填料主要赋予漆膜一定的颜色和遮盖力，以增
加涂层的厚度、提高漆膜的耐磨和耐热等性能。由于钛
白粉的熔点高达 1 830 ℃，热稳定性良好，且金红石型
钛白粉比锐钛型致密、稳定，故选用金红石型钛白粉；
Abstract: Ambient-curable high-temperature organosilicone/polyurethane paint is formulated with organosilicone resin as hydroxyl component, heat-resistant pigment and filler, and polyurethane curing agent.
二甲苯，充分搅拌均匀，然后用锥形磨研磨,细度控制 在 40 μm 以下，过滤。进行涂膜性能测试时，按比例加 入固化剂，调节黏度，喷涂在钢板上。 4.3 颜填料对涂膜性能的影响
颜填料对涂膜性能的影响见表 2。
图 1 中 830 ～ 910 cm-1 为 Si—OH 中 Si—O 伸缩 振动峰，1 000 ～ 1 130 cm-1 为强而宽的 Si—O—Si 伸 缩振动峰，3 200 ～ 3 390 cm-1 为强而宽的—OH 伸缩振
Aug．2009 Vol．12 No．8
⑶提供遮盖力，改善刷涂性能，并能比较容易地渗 入基材，阻断碱水溶液的移动通道。
⑷很少的增稠剂添加量即可保证涂料对基材的渗 透能力。
不管是溶剂型底漆还是水性底漆，涂料组成材料 中含有颜填料的底漆的耐碱性均优于组成材料中不含 颜填料的底漆。组成材料中含有颜填料的溶剂型底漆 的耐碱性则优于水性底漆的耐碱性，不含颜填料的底 漆不能有效地封闭基层，造成其耐碱性相对降低，是 由于其相对较高的渗透性和相对低的固体含量的原 因，但含有颜填料的底漆的 PVC 选择为 15%左右最佳 （见图 4）。
一种耐高温保护涂层材料及其制备方法[发明专利]
![一种耐高温保护涂层材料及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2cfa97f96c175f0e7dd1375a.png)
专利名称：一种耐高温保护涂层材料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：牛牧,王倍,朱欣蕾
申请号：CN202011404647.2
申请日：20201202
公开号：CN112480772A
公开日：
20210312
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种耐高温保护涂层材料及其制备方法。
本发明的耐高温保护涂层材料，按重量百分比计，制备原料包含如下组分：丙烯酸树脂80‑90％、固化剂5‑10％、小分子助剂1‑10％、溶剂3‑20％。
本发明的耐高温保护涂层材料，可在180‑200℃的温度下3h保持良好的热稳定性，剥离后无残胶析出，可用于耐高温保护胶带的制备。
申请人：上海绘兰材料科技有限公司
地址：201507 上海市金山区漕泾镇合展路188号1幢
国籍：CN
代理机构：北京品源专利代理有限公司
代理人：巩克栋
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耐高温粉末涂料配方
耐高温粉末涂料配方在工业领域中，耐高温粉末涂料是一种广泛应用的涂料种类。
它具有高度的附着力、耐高温性能、抗腐蚀性能以及较好的光泽度。
耐高温粉末涂料的制备需要配方中的各种原材料，下面将介绍一种适用于耐高温粉末涂料的配方。
一、基础树脂耐高温粉末涂料的基础树脂是一种聚酯树脂，具有良好的粘附性、韧性和强度。
在配方中，一般以环氧乙烷和环氧丙烷为原料，通过聚合反应制备出聚酯树脂。
聚酯树脂的质量直接关系到涂膜的性能，因此需要掌握好制备聚酯树脂的工艺。
二、耐高温填料耐高温填料是用于增加涂层的硬度、耐磨性、耐高温性能的一种材料。
常见的耐高温填料有氧化铝、氧化硅、硅酸盐等。
在配方中，填料的含量一般控制在20%-30%之间，过高或过低都会影响涂层的性能。
三、颜料颜料是用于涂膜色彩的一种材料。
在耐高温粉末涂料中，颜料的选择应当符合耐高温性能的要求。
一般选择高温稳定性好的有机颜料或无机颜料。
颜料的含量一般控制在10%-15%之间。
四、硬化剂硬化剂是耐高温粉末涂料中的关键成分，它能够使涂料在高温下形成牢固的涂层。
在配方中，硬化剂的种类和含量选择要根据树脂种类和涂膜性能要求来确定。
常用的硬化剂有脲醛树脂、异氰酸酯等。
五、流平剂流平剂是一种能够使涂层表面变得平滑的材料。
在耐高温粉末涂料中，流平剂的添加能够改善涂层表面的光泽度和平滑度。
常用的流平剂有氟碳聚合物、硅油等。
六、助剂助剂是用于改善涂层性能和加工性能的一种材料。
在配方中，常用的助剂有消泡剂、增稠剂、防抱剂等。
这些助剂的选择和添加量需要根据涂料性质和加工要求来确定。
以上是一种适用于耐高温粉末涂料的配方。
在实际制备过程中，需要根据具体情况进行调整和优化，以达到最佳的涂料性能和加工效果。
同时，制备过程中需要注意安全和环保，避免对环境造成污染。
金属材料表面涂层的制备和性能研究
金属材料表面涂层的制备和性能研究一、引言金属材料表面涂层是一种广泛应用于工业制造领域的重要技术。
它可以增加金属材料的耐腐蚀性、抗磨损性、耐高温性、增加美观度等诸多性能。
本文将围绕金属材料表面涂层的制备和性能研究进行详细阐述。
二、表面涂层制备技术金属材料表面涂层的制备技术主要分为物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、物理溅射技术、电沉积技术和喷涂技术。
1、物理气相沉积技术物理气相沉积技术是一种利用高温或低温等对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有热喷涂、扩散、蒸镀、电子束物理气相沉积和离子束物理气相沉积等。
其中，电子束物理气相沉积是一种在真空环境下使用电子束对材料进行治疗的方法。
其涂层具有致密、均匀、粘结强度高、硬度高等优点。
2、化学气相沉积技术化学气相沉积技术是一种利用化学反应产生的气体对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有化学气相沉积、原子层沉积、金属有机化学气相沉积、光化学气相沉积和超临界流体沉积等。
其中，原子层沉积技术是一种在真空环境下使用化学气相源依据反应原理进行材料沉积的方法。
其具有致密性好、抗腐蚀、高纯度的优点。
3、物理溅射技术物理溅射技术是一种利用电弧、磁控溅射或者电子束等对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有直接流电弧、磁控溅射等。
其中，直流电弧是一种使用电弧对材料进行溅射加工的方法。
其具有制备周期短、制备成本低、制备效率高等优点。
4、电沉积技术电沉积技术是一种利用电解质对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有电镀和阳极氧化等。
其中，电镀是一种在电解質中使用电流使金属膜沉积于金属表面的方法。
其涂层具有防腐、美观、表面光滑等优点。
5、喷涂技术喷涂技术主要是一种利用喷雾技术将材料均匀地喷涂在金属表面上的方法。
常见的制备技术有火焰喷涂、高速喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。
其中，等离子喷涂是一种在真空环境下使用等离子体对材料进行处理的方法。
其具有涂层致密、均匀、抗磨损、防腐蚀等优点。
三、表面涂层性能研究金属材料表面涂层的性能直接影响着金属材料的使用寿命和性能。
耐高温的涂层
耐高温的涂层耐高温涂层是一种特殊类型的涂层，可以承受极高温度环境下的应力和腐蚀。
这种涂层广泛应用于各种工业、航空和汽车应用中，用于保护关键零部件，提高其耐久性和性能。
耐高温涂层的制备使用了特殊的材料和工艺，以确保其在高温环境下仍然能够保持稳定的性能。
以下是一些常见的耐高温涂层材料：1. 碳化硅涂层：碳化硅是一种高温陶瓷材料，具有优异的耐高温性能和化学稳定性。
碳化硅涂层可以通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）工艺制备，可以应用于金属和陶瓷基体上。
2. 高温陶瓷涂层：使用高温陶瓷颗粒作为填料的涂层具有出色的耐高温性能。
这些涂层可以通过喷涂、磨料划痕或熔融沉积等方法制备。
常见的高温陶瓷材料包括氧化铝、氮化硼和氮化硅等。
3. 高温金属涂层：一些高温金属涂层使用高熔点金属，如铂、钨和钼等，以提供高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。
这些涂层可以通过物理气相沉积、磁控溅射或电解沉积等方法制备。
耐高温涂层的应用广泛，下面是几个常见的应用领域：1. 航空航天：高温涂层可以用于飞机引擎中的涡轮叶片、燃烧室和喷气管道等部件。
这些涂层可以提供保护，减少高温热应力，延长零部件寿命。
2. 汽车工业：在汽车发动机中，耐高温涂层可以用于涡轮增压器、汽缸壁和进气道等部位，以提高其耐用性和燃烧效率。
同时，汽车排气系统中的涂层可以减少热辐射，以提高整体热效率。
3. 钢铁工业：耐高温涂层可以在钢铁生产过程中防止炉渣的粘附，并降低耐火材料的热腐蚀。
这些涂层可以提高炉窑的使用寿命，减少维护成本。
除了上述应用领域外，耐高温涂层还可以应用于石化、能源和电子行业等领域。
在石化工业中，涂层可以保护储罐和管道等设备免受高温腐蚀和化学侵蚀。
在能源领域，耐高温涂层可以提高燃料电池和太阳能电池的效率和稳定性。
在电子行业，涂层可以用于散热器和半导体设备等高温应用中，提高能源利用率和性能。
然而，耐高温涂层也有一些挑战和问题。
首先，涂层的制备过程以及高温条件下的性能要求极高，需要精确的控制和测试。
耐高温涂料配方研究进展
耐高温涂料配方研究进展1无机耐高温涂料无机耐高温涂料的硬度高，耐热可达400～1000℃甚至更高，但漆膜较脆，未完全固化前耐水性不好，对基材表面处理要求严格。
常用的几类耐高温涂料的特性比较见表1。
表1常用的无机耐高温涂料特性1.1硅酸乙酯耐高温涂料以硅酸乙酯为基料，选择适当的颜、填料后得到的耐高温涂料，有良好的耐热性能和优异的防腐蚀性能。
（1）以聚硅酸乙酯为基料，加入氧化铬绿、石英粉、成膜助剂、表面活性剂（分散剂）等，可制成常温固化的耐热可达300℃的涂料。
（2）以聚硅酸乙酯和硅中间体共水解制备得到的基料，按质量比为固体树脂:铝粉=10:6的比例制成的涂料，其耐热在600℃为10小时，并且耐20次；500℃1小时/室温1小时的冷热循环，涂膜仍处于完好状态。
（3）以聚硅酸乙酯为基料加入低熔点玻璃料或珐琅玻璃以及耐热颜、填料可以制成耐400～600℃甚至800℃的高温涂料。
1.2磷酸盐耐高温涂料磷酸盐耐高温涂料通常由磷酸盐水溶液、固化剂（或反应性颜料）和耐热颜料（或金属铝粉）等组分所组成。
英国的“W”无机耐高温防腐蚀涂料就是这种类型的涂料。
我国也研制并生产类似的涂料。
该涂料的配方组成见表2。
表2典型的磷酸盐耐高温涂料配方按该配方配制的涂料涂装于除去油污的钢基材上，经250℃/1小时烘烤成膜，其耐热性为450℃下700小时涂膜无明显变化；耐冷热交替性为450℃/室温自来水循环15次涂膜无异常；最高耐温为600℃下4小时涂膜完好。
1.3硅溶胶耐高温涂料1.3.1改性硅溶胶耐高温涂料硅溶胶作为涂料基料时，其涂膜附着力和柔韧性往往不能满足涂料性能要求，需要进行改性或与有机成膜物质拼混使用。
后者用于常温用途的各种涂料效果较好。
制备耐高温涂料时，需要对硅溶胶进行改性，见表3。
表3一种耐高温涂料用硅溶胶的改性方法将硅溶胶置于反应器中，先加入氧化钾和氧化锂搅拌均匀，再在搅拌状态下，缓慢地加入氧化锌、氧化镁和氧化铝等。
酚醛环氧耐高温涂料的研制及性能研究
酚醛环氧耐高温涂料的研制及性能研究方健君;靳美亮;马胜军;徐科【摘要】以不同官能度的酚醛环氧树脂为基料,以改性多环脂环胺为固化剂,通过选择相应的颜填料和助剂,研制了酚醛环氧耐温涂料.通过对该涂料各种耐温性能的测试,并与以改性IPDA作为固化剂的酚醛环氧涂料进行耐高温性能对比分析发现,研制的酚醛环氧耐温涂料具有优异的耐温性,其持续最高耐温极限温度为200℃,同时能够满足0～200℃范围内保温层下的防腐要求.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2015(045)008【总页数】7页(P14-20)【关键词】酚醛环氧耐温涂料;多环脂环胺;耐温性;保温层下防腐【作者】方健君;靳美亮;马胜军;徐科【作者单位】中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TQ637.6耐高温涂料是一种特种功能性涂料，可以长期在一定的温度范围内使用，并保持一定的物理化学性质，使其保护对象能够在一定的高温条件下发挥正常的作用，同时防止钢铁等金属在高温下发生热氧化腐蚀或在冷却到常温时发生自然腐蚀，确保设备长期使用。
为了满足不同的需求，人们研制出了在不同温度范围内使用的、应用于不同领域的耐高温涂料。
耐高温涂料根据耐温范围的不同，可以选择不同的基料。
常见的醇酸涂料、丙烯酸聚氨酯涂料的最高耐温极限大约在120℃；环氧涂料的最高耐温极限一般为150℃；而采用各种石油树脂、活性稀释剂以及非活性稀释剂改性的环氧涂料的最高耐温极限一般只有120℃，比纯环氧涂料的最高耐温极限稍低。
当持续耐温的最高温度超过200℃时，基料的选择就需要部分引入有机硅单元结构，如常见的环氧改性有机硅涂料和丙烯酸改性有机硅涂料；当持续耐温的最高温度超过300℃，这时一般都是采用单独的有机硅树脂或者以硅酸乙酯的水解物来研制耐温涂料［1-3］。
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耐高温涂层材料的制备与性能研究
一、引言
高温环境在现代工业中越来越常见，如航空发动机、汽车引擎、石化行业等，这些设备对涂层材料的性能要求不断提高，要求涂
层能够在高温、高压条件下长时间稳定运行。
因此，研究和制备
一种性能卓越的耐高温涂层材料无疑具有重要的理论和应用价值。
二、耐高温涂层材料的种类
目前，耐高温涂层材料主要有金属涂层、陶瓷涂层、聚合物涂
层等不同种类。
其中金属涂层是最早用于耐高温材料的一种涂层，如镀铬、喷涂NiCr等，但是金属涂层存在烧蚀、氧化等问题；陶
瓷涂层因其高的抗热性和硬度，逐渐成为耐高温涂层的重要分支，如氧化铝、氧化锆等；聚合物材料可以通过制备炭化物、氮化物
等缓解高温引起的问题。
三、耐高温陶瓷涂层的制备
陶瓷涂层的制备通常采用热喷涂、电弧等技术，其中常用的制
备方法为电弧离子镀（Arc Ion plating，AIP）和磁控溅射（Magnetically Enhanced Sputter Ion plating，MESIP）。
AIP技术是通过电弧放电使得材料表面离子化，之后将离子沉
积在基材表面上形成陶瓷涂层。
MESIP技术通过磁场控制离子运
动轨迹使得离子更容易轰击旋转基座表面。
这两种方法都可以制
备出较为均匀的涂层，并且具有较高的附着力和致密性。
四、耐高温陶瓷涂层材料的性能研究
1. 抗剥落性
耐高温陶瓷涂层在高温条件下经历热膨胀和浸泡等力学作用，
易受到剥落和烧蚀等损伤。
研究人员通过对涂层的拉伸实验和热
疲劳试验发现，采用AIP技术制备的氧化铝涂层具有更好的抗剥
落性能。
2. 防氧化性
在高温氧化环境中，陶瓷涂层往往易受到氧化反应的侵蚀。
研
究人员通过对不同涂层材料的氧化稳定性研究发现，采用MESIP
技术制备的氧化锆涂层具有更好的防氧化性能。
3. 抗热震性
耐高温陶瓷涂层在高温下经历热膨胀和收缩，其涂层自身铁热
膨胀系数与基材之间的热膨胀系数不匹配，容易产生热应力震荡。
研究人员通过高温冷热震实验发现，采用AIP技术制备的氧化铝
涂层具有更好的抗热震性能。
五、结论
本文介绍了耐高温涂层材料的种类、制备和性能研究。
陶瓷涂层是目前应用最广的高温涂层材料，电弧离子镀和磁控溅射是较为常用的制备方法。
不同材料具有不同的性能，研究人员可以根据具体应用场景选取不同材料制备陶瓷涂层。
未来，可以进一步探索涂层材料的组合和结构设计，提高其耐高温性能，以满足不同工业应用的需求。