【摘 要】
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有机硅类涂料是一类广泛应用于烟囱、锅炉、燃烧室和排热管等高温设备的耐高温涂料。有机硅树脂在高温下分解成脆而疏松的无机-Si-O-Si-O-结构,伴随体积收缩,造成涂层孔洞,严重影响涂层的防护性能。海洋大气环境具有高湿、高盐份特点,在这种环境中金属材料的高温腐蚀更为严重,不仅要求涂料具有单纯的抗高温性能,更要具有耐高温、湿气和盐雾腐蚀性能,兼具抗氧化和耐腐蚀的功能。本文在研究耐高温有机硅涂料成膜物体
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有机硅类涂料是一类广泛应用于烟囱、锅炉、燃烧室和排热管等高温设备的耐高温涂料。有机硅树脂在高温下分解成脆而疏松的无机-Si-O-Si-O-结构,伴随体积收缩,造成涂层孔洞,严重影响涂层的防护性能。海洋大气环境具有高湿、高盐份特点,在这种环境中金属材料的高温腐蚀更为严重,不仅要求涂料具有单纯的抗高温性能,更要具有耐高温、湿气和盐雾腐蚀性能,兼具抗氧化和耐腐蚀的功能。本文在研究耐高温有机硅涂料成膜物体系的基础上,通过纳米改性、微纳米填充技术制备了纳米改性有机硅耐高温防腐蚀涂料,并探讨涂料对奥氏体和马氏体不锈钢的防护机理。通过聚氨酯树脂对有机硅树脂的改性实现涂料的常温固化。在综合考察固化剂的添加量对固化性能和常规理化性能影响的基础上,确定固化剂的最佳添加量为30%。在优化有机硅涂料成膜体系的基础上,设计了分别以纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米ZrO2、铜铬黑、玻璃粉、SiC、双金属纳米粉、NiCrAlY粉为主填料的8个系列涂料配方。结果表明,除少数配方外,涂料柔韧性和耐冲击性能优异,涂层可经受10000h湿热腐蚀和5000h的人工海水腐蚀。其中TiO2、SiC和Al2O3等系列涂料抗600℃高温氧化性能优异。在600℃、盐和水蒸气环境中,ZrO2系列具有优异的抗高温氧化和腐蚀性能。以铜铬黑为主填料纳米改性有机硅涂层经650℃氧化1028h后未出现起皮、剥落等破坏以及微观裂纹的出现,涂层表现出良好的高温稳定性和防护性能。其抗氧化机制可归结为纳米金属颗粒的高温氧化引起的体积膨胀有效补偿有机硅树脂热分解挥发造成的孔洞,保持了涂层的高度致密性,进而提高了涂层的防护性能。在纳米改性有机硅涂料中添加适量的纳米ZrO2陶瓷颗粒,可显著提高涂层在高温、水蒸气和固态NaCl环境中的抗高温氧化和腐蚀性能。当纳米陶瓷颗粒添加量较少时,对涂层的耐高温腐蚀性能有不良影响;当添加量太高时,对涂层的抗剥落性能有不良影响;添加量在20wt%或30wt%时,涂层具有最优的综合性能。
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