常温固化环氧改性有机硅耐高温涂料的研制
段伟，张良均，胡峰，王立
（武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室，武汉430073）
1 引言
有机硅耐高温涂料具有良好的耐热性、耐水性、电绝缘性和机械性能，但一般需高温固化（250 ～ 300℃），且固化时间长，给大面积施工带来不便，附着力和耐有机溶剂性能差，温度较高时涂膜的强度不高，且成本较高，因此有机硅树脂作为耐热保护材料受到了很大限制。近年来，国内外对有机硅树脂进行了大量的研究，使其获得更加广泛的应用[1-3]。环氧树脂具有优良的机械性能、电气性能、黏结性能、耐热性和耐溶剂性以及易加工成型、成本低廉等优点[4]。环氧改性有机硅树脂是近年发展起来的，它结合了环氧树脂和有机硅树脂的优点，具有良好的耐高低温性、耐候性、附着力和耐溶剂性，因而在耐热防腐涂料中获得了广泛的应用[5-9]。本试验采用环氧树脂E-20 改性自制的有机硅低聚物制得了环氧树脂改性有机硅树脂，优选改性芳香胺固化剂，加入适当的颜填料制备了耐高温涂料，该涂料能够常温固化，施工方便，漆膜的机械性能、耐热性、防腐性、耐介质性能良好，有较好的应用前景。
2 试验部分
2.1 原料
有机硅低聚物（PS）:自制；环氧树脂E-20：巴陵石油化工有限责任公司；改性芳香胺类固化剂：工业级，湘潭特种胶黏剂厂；环烷酸锌（锌值8%）：河北福尔斯特化工有限公司;滑石粉、钛白粉：工业级，广州江盐化工有限公司；云母粉：工业级，江苏三木集团；玻璃粉：工业级，佛山市申威矿物粉体有限公司；磷酸锌：工业级，上海晋城化工有限公司。
2.2 环氧改性有机硅树脂的制备
在装有机械搅拌、回流冷凝管、分水器、温度计的四口烧瓶中以二甲苯和环己酮为溶剂加热熔融E-20后，加入一定量的有机硅低聚物和环烷酸锌在140 ～150℃反应3 ～ 5 h，得到淡黄色透明液体；加入适量溶剂制得固含量为50%的溶液，溶液久置不分层。按上述方法制备一系列不同配比的环氧改性有机硅树脂。
2.3 结构表征与性能测试
⑴红外光谱
傅立叶变换红外光谱（IR）采用美国Nicolet 公司的FT-IR670 型红外光谱仪测试，液体试样直接涂在溴化钾盐片上制样。
⑵TGA 分析
热失重分析（TGA）采用美国Perkin-Elmer 公司的Diamond 热失重分析仪测试，试验条件：氮气氛，升温速率为15 ℃/min，升温范围为50 ~ 700 ℃。
⑶环氧值的测定
采用盐酸丙酮法，根据GB 1677—1981 进行测定。
3 结果与讨论
3.1 环氧改性有机硅树脂的制备
环氧改性有机硅树脂是在环烷酸锌的催化作用下，有机硅低聚物上的乙氧基与环氧树脂E-20 的羟基反应，反应式如下：
采用盐酸-丙酮法对反应过程中的环氧值进行检测，结果见表1。
从表1 可以看出，反应过程中体系的环氧值基本无变化，说明有机硅低聚物主要与环氧树脂E-20 的羟基反应。
3.2 环氧树脂改性有机硅树脂的表征
环氧树脂改性有机硅树脂的红外光谱见图1。
3 600 ~ 3 200 cm-1 处有一宽峰归属Si—OH 伸缩振动吸收峰，957 cm-1 的单峰也说明了这个峰的存在，在2 975 cm-1 处有一吸收峰为CH3—Si 中C—H 伸缩振动吸收峰，1 268 cm-1 处产生的尖锐吸收峰归属Si—CH3 吸收，在1 430 cm-1 处有一强吸收峰归属Si—C6H5 中芳环的振动吸收峰，1 080 cm-1 处Si—OC2H5 为Si—O—Si 峰所遮盖，在1 078 ~ 1 127 cm-1 有一强吸收带，这是Si—O—Si 的反对称伸缩振动吸收峰，是有机硅树脂的特征吸收峰；3 450 cm-1 处出现了环氧树脂—OH 的振动吸收峰，914 cm-1 出现了环氧基的特征峰，1 511 cm-1 出现了苯环的特征峰，830 cm-1及1 188 cm-1 处出现C—H 的特征峰，证明环氧树脂已经接到有机硅树脂上了。
