聚氨酯有机硅涂料的研制
吴 迪 ( 锦州石化公司设备研究院, 辽宁121001)
郭 丽 ( 锦州石化分公司气分车间, 辽宁121001)

1 前言
有机硅涂料一般要求加热至( 150~ 250)ºc 才能完全固化, 由于固化温度高常常限制了它的使用范围。但有机硅树脂具有良好的耐热性、耐候性及电绝缘等特性, 为了更好地发挥它的特性, 人们都在研究如何降低有机硅涂料的固化温度。本文介绍了聚氨酯改性有机硅常温固化涂料及其良好的综合性能。

2 实验部分
211 有机硅树脂的合成
将按一定比例组成的一苯基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷及二苯基二氯硅烷混合液的甲苯溶液, 滴加到由水组成的水解液反应釜中, 搅拌并保持pH值为7~ 9, 3h 内滴加完, 经水洗、真空干燥即得有机硅树脂。
212 聚氨酯的合成
(1) 把蓖麻油、甘油、催化剂, 在240 ºc醇解2h 测容忍度达到合格后, 冷却至60 ºc, 加入二甲苯共沸脱水待用。
( 2) 将甲苯二异氰酸酯投入反应釜, 搅拌加热至50 ºc, 加热至( 80~ 90) ºc, 反应一定时间后,经检测粘度合格为终点, 制得聚氨酯待用。
213 聚氨酯改性有机硅的合成
按一定配比将上述合成聚氨酯加入有机硅树脂的醋酸乙酯溶液中, 加完后, 再加入二月桂酸二丁基锡充分搅拌, 制得聚氨酯改性有机硅清漆。
214 涂料的配制
聚氨酯有机硅涂料的配方见表1 所示。

涂料的配制过程:
( 1) 将聚氨酯、有机硅分别配制成清漆;
( 2) 按配比把聚氨酯、有机硅、二丁基二月桂酸锡加入釜中, 进行充分搅拌;
( 3) 待上述搅拌均匀后, 加入颜、填料, 高速分散20min;
( 4) 施工时, 现用现配。
215 涂料性能测试
按国家标准漆膜检验方法制备试片, 涂层的物理机械性能检验情况见表2。

按国家标准制备试片, 涂层为二道底漆, 二道面漆, 涂层的耐化学品性试验结果见表3。

3 结果与讨论
311 影响成膜的主要因素
聚氨酯由醇解蓖麻油和TDI 制成, 漆膜弹性好, 伸长率可以达到300% 以上, 漆膜的韧性、耐水解性、抗渗性及耐候性均优良。有机硅树脂虽然具有好的耐热、耐候、电绝缘性能, 但也存在不足之处, 如机械强度、附着力、耐化学药品性较差, 需要高温烘烤固化, 价格较高等问题。为了克服有机硅树脂的缺点, 采用聚氨酯改性有机硅, 改性后提高了有机硅的附着力、耐磨性、耐油及耐化学药品性, 可在常温下干燥。一般含有羟基的有机硅难以和聚氨酯的异氰酸(- NCO) 反应, 而要通过含有碳羟基的有机硅组分和聚氨酯组分的-NCO基反应, 达到改性目的。因此, 在反应中首先是含有羟基的有机硅和多元醇反应生成含碳羟基的有机硅组分, 用含-NCO基的聚氨酯为另一组分, 组成双组分的聚氨酯有机硅涂料, 反应示意如下:
硅中间物和多元醇反应生成含C-OH基的有机硅组分。

含C-OH基的有机硅组分和异氰酸组分配漆反应形成聚氨酯有机硅树脂。

式中: R 为烃基。
试验表明, 聚氨酯的含量对涂层的影响很大,涂层的耐温性, 随着聚氨酯含量的增加而降低, 随着聚氨酯含量的减少而增高( 接近有机硅的性能) ,但要获得耐温、韧性、附着力均佳, 且常温固化的涂料需要根据用户的需要而进行试验。
312 颜基比
树脂和填料的配比, 是根据使用条件的不同而不同。要求装饰性涂料, 采用颜基比为0.2~ 0.8,这样的涂料具有光泽。对于耐热温度较高的涂料,一般要采用较高的颜基比。防锈颜料在金属表面起钝化缓蚀作用。颜基比太小, 虽然基料能提供屏蔽性, 但相对的防锈颜料量减少, 起不到足够的防腐蚀, 特别是化学防腐蚀的作用; 颜基比太大, 则防锈颜料相对量增加, 但不能形成完全连续涂膜, 渗透性增大, 不能提供长期的防腐蚀作用, 终导致涂层的防腐蚀性下降。

4 结语
通过科学实验, 合理的配方使该聚氨酯改性有机硅涂料具有了常温固化的性能, 而且不影响其固有的良好的耐热性、耐候性及电绝缘等特性, 涂膜可经受多种酸、碱、盐和化学试剂的侵蚀。