本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料，及其制備工藝。
背景技術(shù)：
有機硅樹脂廣泛用于耐高溫防腐涂料、耐高溫絕緣涂料、耐高溫防火隔熱阻燃涂料等，但存在附著力差、溫度較高時漆膜的力學(xué)強度降低等問題，使其應(yīng)用受到限制。用一些具有優(yōu)良耐溫性和絕緣性的無機材料對有機樹脂進行改性和摻雜，是近年來一個新的研究方向。環(huán)氧樹脂由于具有許多優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于耐腐蝕涂料領(lǐng)域，但存在耐高溫性差、韌性差、質(zhì)脆等缺點，以有機硅聚合物改性環(huán)氧樹脂用以提高環(huán)氧樹脂涂料的韌性、耐熱性、耐腐蝕性具有重要的意義。
厐玉寧在其碩士學(xué)位論文《有機硅改性環(huán)氧樹脂涂料制備及性能研究》一文中，以一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷為原材料，在催化劑HCl的作用下，經(jīng)過水解縮合反應(yīng)后，形成有機硅聚合物；以有機硅聚合物作為改性劑，對環(huán)氧樹脂E-20進行改性，以改性后的樹脂作為基體，加入各種顏填料、助劑及固化劑制備得耐高溫防腐涂料。但是存在耐高溫防腐性能不足。
本發(fā)明以甲基三乙氧基硅烷為硅源、鈦酸丁酯為鈦源、硼酸為硼源、HCl為催化劑，二甲苯為溶劑，二月桂酸二丁基錫為催化劑，經(jīng)水解-縮合反應(yīng)合成了含鈦-硼有機硅樹脂；KH-570改性ATO粉體、納米TiO2，以聚乙烯醇為分散劑，制成穩(wěn)定的分散良好的料漿，用改性環(huán)氧樹脂作為成膜物，制備了透明隔熱涂料；用球磨法制備了Sb2O3/高嶺土復(fù)合阻燃微粉，Sb2O3屬于添加型阻燃劑，以銻白粉為主，高嶺土附在銻白粉表面，充分與銻白粉發(fā)生物理、化學(xué)作用，與聚磷酸銨并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，阻燃效果更佳；經(jīng)過接枝聚合改性處理后的納米SiO2粒子通過研磨、攪拌分散后，在有機硅樹脂中具有非常好的分散性和儲存穩(wěn)定性；即得到一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料及其制備工藝，依照該工藝制作的涂料耐高溫、防腐性能好。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
環(huán)氧樹脂E-20 20-33，甲基三乙氧基硅烷10-22，二月桂酸二丁基錫1-3，聚酰胺固化劑1-2，硼酸3-5，鈦酸丁酯3-6，納米SiO2 3-5，硅烷偶聯(lián)劑A-174 1-2，偶氮二異丁腈1-3，甲基丙烯酸丁酯1-3，納米氧化銻錫2-4，納米TiO24-6，KH-570 1-2，聚乙烯醇1-2，高嶺土2-5，Sb2O3 1-4，聚磷酸銨1-3，空心玻璃微珠1-3，滑石粉1-2，二甲苯、蒸餾水、HCl、無水乙醇、氨水、甲苯適量。
一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將甲基三乙氧基硅烷、硼酸、無水乙醇混合，加入二甲苯溶解的鈦酸丁酯，攪拌均勻，升溫至50-70℃，加蒸餾水與HCl的混合液，調(diào)pH為3-4，保溫反應(yīng)1-2h，過濾，將濾液在120-140℃抽真空，得透明粘稠的液體，即為含鈦-硼有機硅樹脂；
b. 向環(huán)氧樹脂E-20中加入二甲苯，于60-80℃水浴加熱并攪拌，溶解完全后過濾，加入a中所得物料、二月桂酸二丁基錫進行混合，攪拌均勻，于130-150℃下油浴加熱2-4h；
c. 取干燥后的納米SiO2置于甲苯中，超聲分散后，滴加硅烷偶聯(lián)劑A-174反應(yīng)，抽濾、洗滌、烘干后分散于甲苯中，在N2保護下，升溫至60-80℃，滴加偶氮二異丁腈、甲基丙烯酸丁酯反應(yīng)，抽濾，烘干得到表面接枝聚合改性處理的納米SiO2；
d. 室溫下，向納米氧化銻錫、納米TiO2中加入水，磁力攪拌下加入KH-570、聚乙烯醇，用氨水調(diào)節(jié)pH至7-9，加入c中所得物料，超聲分散1-2h，制得漿料；
e. 將高嶺土研磨水洗后于700-900℃煅燒1-2h，和Sb2O3混合，置于水中超聲分散制成漿液，球磨3-5h后放入烘箱，于110-130℃干躁2-4h，得復(fù)合微粉，將其與聚磷酸銨混合均勻，待用；
f. 將b、d、e及其他剩余物料混合，研磨10-30min，加入聚酰胺固化劑，攪拌均勻，升溫至95-115℃，固化1-2h，即得一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料。
本發(fā)明的反應(yīng)機理如下：
（1）以甲基三乙氧基硅烷為硅源、鈦酸丁酯為鈦源、硼酸為硼源、HCl為催化劑，二甲苯為溶劑，二月桂酸二丁基錫為催化劑，經(jīng)水解-縮合反應(yīng)合成了含鈦-硼有機硅樹脂；硼元素的摻雜，能顯著提高樹脂的耐熱性，有利于耐腐蝕性能的提高；所合成的摻雜鈦的有機硅樹脂的熱穩(wěn)定性最佳。
（2）經(jīng)過改性處理后，納米SiO2粒子的表面理化性能發(fā)生了比較明顯的變化，羥基數(shù)量明顯減少，粒子表面成功接枝聚合上有機聚合物層；經(jīng)過接枝聚合改性處理后的納米SiO2粒子通過研磨、攪拌分散后，在有機硅樹脂中具有非常好的分散性和儲存穩(wěn)定性。
（3）納米氧化銻錫（ATO）常用于透明隔熱涂料中，具有很高的紫外紅外屏蔽效果，并在可見光區(qū)具有良好的透過率，本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性ATO粉體、納米TiO2，再輔以分散劑聚乙烯醇分散，經(jīng)過高速分散和超聲波分散后，制成穩(wěn)定的且分散良好的料漿，用改性環(huán)氧樹脂作為成膜物，制備了透明隔熱涂料。
（4）用球磨法制備了Sb2O3/高嶺土復(fù)合阻燃微粉，Sb2O3屬于添加型阻燃劑，以銻白粉為主，高嶺土附在銻白粉表面，充分與銻白粉發(fā)生物理、化學(xué)作用；
與聚磷酸銨并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，阻燃效果更佳。
（5）空心玻璃微珠內(nèi)部有許多孔洞，導(dǎo)熱系數(shù)、密度都很低，應(yīng)用在涂料中能夠顯著的增加涂料的隔熱保溫效應(yīng)；滑石粉表面潤滑、抗粘，能提高涂層的機械力、表面硬度以及再涂覆性，主要成分為含水的硅酸鎂，適用于耐高溫涂料。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
實施例
一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料，由下述重量份(g)的原料制得：
環(huán)氧樹脂E-20 23，甲基三乙氧基硅烷22，二月桂酸二丁基錫3，聚酰胺固化劑2，硼酸5，鈦酸丁酯6，納米SiO2 5，硅烷偶聯(lián)劑A-174 1，偶氮二異丁腈3，甲基丙烯酸丁酯3，納米氧化銻錫4，納米TiO2 6，KH-570 1，聚乙烯醇1，高嶺土5，Sb2O3 4，聚磷酸銨3，空心玻璃微珠3，滑石粉2，二甲苯、蒸餾水、HCl、無水乙醇、氨水、甲苯適量。
一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將甲基三乙氧基硅烷、硼酸、無水乙醇混合，加入二甲苯溶解的鈦酸丁酯，攪拌均勻，升溫至60-70℃，加蒸餾水與HCl的混合液，調(diào)pH為3-4，保溫反應(yīng)2h，過濾，將濾液在130-140℃抽真空，得透明粘稠的液體，即為含鈦-硼有機硅樹脂；
b. 向環(huán)氧樹脂E-20中加入二甲苯，于70-80℃水浴加熱并攪拌，溶解完全后過濾，加入a中所得物料、二月桂酸二丁基錫進行混合，攪拌均勻，于140-150℃下油浴加熱2h；
c. 取干燥后的納米SiO2置于甲苯中，超聲分散后，滴加硅烷偶聯(lián)劑A-174反應(yīng)，抽濾、洗滌、烘干后分散于甲苯中，在N2保護下，升溫至70-80℃，滴加偶氮二異丁腈、甲基丙烯酸丁酯反應(yīng)，抽濾，烘干得到表面接枝聚合改性處理的納米SiO2；
d. 室溫下，向納米氧化銻錫、納米TiO2中加入水，磁力攪拌下加入KH-570、聚乙烯醇，用氨水調(diào)節(jié)pH至7-8，加入c中所得物料，超聲分散2h，制得漿料；
e. 將高嶺土研磨水洗后于800-900℃煅燒1h，和Sb2O3混合，置于水中超聲分散制成漿液，球磨3h后放入烘箱，于120-130℃干躁2h，得復(fù)合微粉，將其與聚磷酸銨混合均勻，待用；
f. 將b、d、e及其他剩余物料混合，研磨30min，加入聚酰胺固化劑，攪拌均勻，升溫至105-115℃，固化2h，即得一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料。
上述實施例制備的一種有機硅改性環(huán)氧樹脂耐高溫防腐涂料的性能檢測結(jié)果如下所示：
以普通碳鋼為基體，用砂紙打磨，然后用無水乙醇及丙酮進行檫拭，在其表面涂覆所得涂料，放入烘箱，進行固化，涂層性能測試表明：
耐沖擊性≥64kg.cm-1，涂層的耐沸水性8h、耐水性(25℃) 34d、耐酸性(10%HCl) 6d、耐堿性(10%NaOH) 4d、耐熱性535℃、耐溶劑丙酮3d、耐鹽霧34d，涂層完好，耐冷熱交替性52個循環(huán)。