1 無機耐高溫涂料

無機耐高溫涂料的硬度高，耐熱可達400～1000℃甚至更高，但漆膜較脆，未完全固化前耐水性不好，對基材表面處理要求嚴格。常用的  幾類耐高溫涂料的特性比較見表1。

表1    常用的無機耐高溫涂料特性

1.1 硅酸乙酯耐高溫涂料

以硅酸乙酯為基料，選擇適當的顏、填料后得到的耐高溫涂料，有良好的耐熱性能和優異的防腐蝕性能。

（1）以聚硅酸乙酯為基料，加入氧化鉻綠、石英粉、成膜助劑、表面活性劑（分散劑）等，可制成常溫固化的耐熱可達300℃的涂料。

（2）以聚硅酸乙酯和硅中間體共水解制備得到的基料，按質量比為固體樹脂 : 鋁粉=10 : 6的比例制成的涂料，其耐熱在600℃為10小時，并且耐20次；500℃1小時/室溫1小時的冷熱循環，涂膜仍處于完好狀態。

（3）以聚硅酸乙酯為基料加入低熔點玻璃料或琺瑯玻璃以及耐熱顏、填料可以制成耐400～600℃甚至800℃的高溫涂料。

1.2 磷酸鹽耐高溫涂料

磷酸鹽耐高溫涂料通常由磷酸鹽水溶液、固化劑（或反應性顏料）和耐熱顏料（ 或金屬鋁粉） 等組分所組成。英國的“W”無機耐高溫防腐蝕涂料就是這種類型的涂料。我國也研制并生產類似的涂料。該涂料的配方組成見表2。

表2      典型的磷酸鹽耐高溫涂料配方

按該配方配制的涂料涂裝于除去油污的鋼基材上，經250℃/1小時烘烤成膜，其耐熱性為450℃下700小時涂膜無明顯變化；耐冷熱交替性為450℃/室溫自來水循環15次涂膜無異常；最高耐溫為600℃下4小時涂膜完好。

1.3 硅溶膠耐高溫涂料

1.3.1 改性硅溶膠耐高溫涂料

硅溶膠作為涂料基料時，其涂膜附著力和柔韌性往往不能滿足涂料性能要求，需要進行改性或與有機成膜物質拼混使用。后者用于常溫用途的各種涂料效果較好。制備耐高溫涂料時，需要對硅溶膠進行改性，見表3。

表3    一種耐高溫涂料用硅溶膠的改性方法

將硅溶膠置于反應器中，先加入氧化鉀和氧化鋰攪拌均勻，再在攪拌狀態下，緩慢地加入氧化鋅、氧化鎂和氧化鋁等。然后，慢慢地升溫至70～80℃，體系的pH值在10～12之間，持續反應7小時。反應混合液開始呈白色渾濁狀態，最后慢慢變得透明，即為改性好的硅溶膠。這種經改性的硅溶膠可以常溫干燥成膜，涂膜具有良好的耐熱性，可在200℃以下長期使用。以其為基料，再加入耐熱顏、填料和助劑等，即得到耐高溫涂料。

1.3.2 硅溶膠、玻璃料、氧化物等組成的耐高溫涂料

以硅溶膠（ 二氧化硅含量40％）：80份；玻璃料：130份；氧化鋁：30份；氧化鋅：5份；膨潤土：1份和30份水混合成涂料，涂裝于噴砂的鋼板上，室溫干燥一周，獲得硬度為HB，耐水、耐熱可達400～600℃的涂層。

1.3.3 加有硅烷偶聯劑的硅溶膠耐高溫涂料

按硅溶膠：35份；含氨基或環氧基的硅烷偶聯劑：5份；石英粉：45份；云母粉：10份；氧化鉻：5份，制得的耐高溫涂料，涂裝于鋼板上其耐熱性為600℃下10小時涂膜完好。

1.4 硅酸鹽耐高溫涂料

以水溶性硅酸鹽為基料得到的耐高溫涂料，品種較多，用途也較廣泛。在一些情況下，這類涂料除具有耐熱性之外，還具有優異的防腐蝕性能。例如，用高模數水玻璃和鋅粉制備的涂料，具有很好的防腐蝕性能。同時，這類涂料還具有優異的耐熱性，可長期在400℃以上的溫度使用，瞬間耐溫達800℃。當配合以適當的無機顏、填料時，耐熱溫度可達到1000℃。

（1）高模數硅酸鉀耐高溫涂料，配方見表4。將各種原材料混合均勻，磨細后即得到耐高溫涂料。

表4   一種高模數硅酸鉀耐高溫涂料配方

（2）加有鈍化劑的硅酸鹽耐高溫涂料，配方見表5。

表5   一種加有鈍化劑的硅酸鹽耐高溫涂料配方

其中， 鈍化劑可在CrO₃ ·KMnO₄和K₂Cr₂O₇中任選一種；粘結劑（基料）為鈉水玻璃、鉀水玻璃或鈉－鉀水玻璃中的一種。該涂料的涂敷性能好，所得涂層的硬度和抗沖擊強度高，并具有良好的高溫抗裂性和穩定性。

2 有機耐高溫涂料

有機耐高溫涂料品種繁多，包括雜環聚合物涂料（聚酰亞胺類、聚酰胺、酰亞胺類、聚苯硫醚類和聚醚砜類）和元素有機聚合物涂料（有機硅類、有機氟類和有機鈦類）。其中，雜環類耐高溫涂料在國內外已應用多年，主要用于高溫絕緣方面，價格昂貴，貯存性差， 對顏料要求嚴格；有機氟涂料雖然高溫防腐性能優越，但不易溶解于溶劑中，即使溶解，其固體含量低，成膜薄，施工不方便，而且有機氟涂料機械性能不太理想。有機鈦涂料發展較晚，制備復雜，應用范圍還不廣泛。有機硅聚合物自20世紀40年代初實現工業化以后，有機硅耐高溫涂料開始發展，目前已發展成為最常用的有機類高溫防腐涂料。

2.1 純有機硅耐高溫

涂料有機硅樹脂以硅氧鍵（Si-O）為其分子主鏈，Si-O鍵比普通有機高聚物中C-C鍵的鍵能大，高達443kJ·mol^-1。在鍵中Si、O原子的電負性的差異大，因此，鍵的極性大，對所連烴基基團起到屏蔽作用，提高了氧化穩定性；而且Si原子上連接的烴基受熱氧化后，生成的是交聯度更加穩定的Si-O-Si鍵，可防止主鍵的斷裂降解。另外，有機硅高聚物表面生成了富含Si-O-Si鏈穩定的保護層，減輕了對高聚物內部的影響。所有這些，都使得有機硅高聚物具有優異的耐熱性及耐候性。純有機硅清漆可耐200～250℃；以有機硅為基料加入鋁粉、耐熱填料、玻璃料配制的涂料可耐300～700℃。純有機硅樹脂耐熱涂料在結構上可分為兩類。第一類是分子主鏈完全由Si-O鍵構成，采用烷基硅烷氧烷單體混和水解，產物中加入氨基樹脂，以實現常溫固化，通過選用燒蝕轉化型顏填料，實現高溫下二次成膜，得到了耐700℃高溫的耐熱涂料。采用市售甲基苯基硅樹脂，以硅酮樹脂作為固化劑，在幾乎相同的顏填料體系下，也得到了耐700℃高溫的涂料。第二類是在S i -O分子鍵中引入B、Ti、Al、Sn、Pb等其他元素構成的聚元素有機硅氧烷。將Ph₂Si(OH)₂、Me₂Si(OH)₂、PhSi(OH)₃按一定比例混合反應，然后以丙酮為溶劑，與H₃BO₃、Ph₂SiCl₂反應，再與乙烯基甘油反應。用最后產物配成的溶液作涂料，在380℃下可耐200h，在900℃可燒成陶瓷絕緣涂料。

2.2 改性有機硅耐高溫涂料

盡管有機硅樹脂具有許多優異性能，但也存在一些問題：一般需高溫（150～200℃）固化，固化時間長， 大面積施工不方便；對基材的附著力差，耐有機溶劑性差，溫度較高時漆膜的機械強度不好，價格較貴等。為克服這些缺點，有機硅樹脂用其他樹脂改性，或使用特殊的顏料、填料，使改性后的樹脂具有良好的施工性能、干燥性能及涂膜物理化學性能，得到了廣泛應用。改性后的涂料主要有冷混型有機硅涂料、化學改性有機硅涂料以及共縮聚冷混型有機硅涂料等。

2.2.1 冷混型有機硅涂料

用其他類別樹脂均勻混拼制成。如苯基單體含有較多的有機硅單體，它可以與酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂及氨基樹脂等冷混，這樣得到的改性有機硅樹脂提高了附著力和機械強度，價格也有所降低。如環氧樹脂改性的有機硅樹脂可制得低溫和常溫下干燥的耐高溫涂料，并有良好的耐油、耐磨性。

2.2.2 化學法改性有機硅樹脂涂料

化學法改性有機硅樹脂是以有機樹脂的活性基團與有機硅中間體低聚物中的羥基、烷氧基或不飽和烴基進行縮聚或聚合反應制得改性有機硅樹脂。主要有環氧改性有機硅樹脂、聚氨酯改性硅樹脂和醇酸改性有機硅樹脂等。此類涂料除耐熱性有所降低外，其固化性、耐溶劑性、機械強度都比純有機硅有了較大改善；其保色性、附著力、柔韌性均比冷混型的好。

（1）環氧改性有機硅樹脂涂料：

國際公司研制的牌號為“PSX700”的高性能環氧-有機硅涂料已獲得美國專利，該有機硅涂料是將非芳香環氧樹脂、聚硅氧烷和有機含氧硅烷作基料，以氨基硅烷部分或全部取代的胺作固化劑，有機錫作催化劑，使聚硅氧烷和有機硅氧烷進行水解形成硅烷醇，再進行縮聚形成直鏈環氧改性有機硅樹脂。

（2）聚氨酯改性硅樹脂涂料：

以多異氰酸酯或異氰酸酯為鏈端的樹脂可與硅樹脂反應，得到含自由異氰酸酯基團的聚氨酯改性硅樹脂，它可在室溫下固化，還可以顯著提高有機硅的附著力、耐磨性、耐油性及耐化學品性。

用烷基氯硅烷水解得到的有機硅樹脂用聚氨酯進行改性，得到一種可常溫固化的聚氨酯改性硅樹脂，以其為基體開發的涂料，具有能室溫固化，且耐熱、耐候、電絕緣較好的特點。

（3）醇酸改性有機硅涂料：

用羥基聚硅氧烷、豆桐油醇酸低聚物共縮聚得到的醇酸-有機硅共聚樹脂，其耐水性、耐候性和耐熱性得到明顯改善。將乙氧基羥基硅樹脂與醇酸樹脂共縮聚，經200℃烘干，所得樹脂抗彎曲性能和耐熱性提高、附著力好，防水和耐鹽水性得到提高。

（4）聚丙烯酸改性有機硅涂料：

采用有機硅氧烷原位接枝聚合的方法改性丙烯酸樹脂，既提高了材料的物理機械性能，又提高了材料的耐熱性、耐溶劑性和耐鹽霧性。另外，用丙烯酸酯與有機硅大分子聚合，可得表面改性用的有機硅嵌段共聚物。含有該聚合物的涂料能賦予基材表面良好的耐水性、耐候性、耐化學品性、耐沾污性和耐溶劑性。

2.2.3 共縮聚冷混型有機硅涂料

用有機硅單體與其他樹脂共聚后，再與另外樹脂冷混制成。這類漆兼有前兩類的共同特征，有良好的三防性能，附著力和柔韌性都很好，可用于航空工業和其他需要耐高溫的部件。

2.3 有機－無機改性耐高溫涂料

采用有機樹脂與無機基料進行匹配或化學改性，可得到有機－無機復合型耐高溫涂料。這種復合涂料與有機聚合物和無機顏填料所組成的涂膜復合體不同，它不僅解決了耐高溫涂料的防腐耐久性問題，有機溶劑的使用量也得到控制，三廢污染小，是一種省資源、節能源、低污染的涂料新品種。

以有機硅樹脂為基料，用鋁粉作為顏料，在500℃的高溫下，有機硅分解殘余的二氧化硅和部分鋁及基材鐵熔合，生成Si-OAl（Fe）的硅酸鹽無機化合物涂層，牢固地附著在基材表面，具有堅韌耐磨、耐高溫的性能。有機硅樹脂和低熔點的陶瓷粉拼用，在高溫下有機硅分解殘留的二氧化硅和陶瓷粉熔合成耐高溫陶瓷防護層，可以耐700℃以上高溫。加入玻璃粉和偏硼酸鋇、五氧化二釩等助熔劑，可耐600～900℃的高溫。

另外，通過對無機耐高溫涂料的基料進行改進，也可以得到有機－無機復合耐高溫涂料，主要有以下幾種方法：

（1）水溶性硅酸鹽為基料時，通過引入有機樹脂、水溶性甲基硅酸鈉、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯等乳液或加入水溶性尿素樹脂、蛋白質類酪素、樹脂狀粉末（有機硅樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯等）等方法改進漆膜性能。

（2）以硅酸乙酯為基料，通過在硅酸乙酯水解物中加入醇溶性聚乙烯醇縮丁醛或乙基纖維素，用硅酸乙酯水解物與多元酸在酸存在下，進行酯交換生成聚醚硅酸酯、硅酸乙酯水解物和含乙氧基、甲氧基、羥基的硅中間體，在酸催化下進一步水解引入部分有機硅組分等方法改進漆膜性能。

（3）硅溶膠為基料時，可以通過與有機高分子接枝共聚或加入硅烷偶聯劑、懸浮劑、堿金屬氫氧化物、磷酸鹽、有機樹脂乳液等方法改進漆膜性能。

（4）磷酸鹽為基料時，可以通過加入有機高分子水溶液和水乳液來改進漆膜性能。

3 當前耐高溫涂料的研究熱點

耐高溫涂料作為高溫設備保護涂層得到了越來越廣泛的應用，但是，大部分涂料性能還是不能滿足多樣化設備的需求。目前對于改性有機硅涂料，國內在室溫固化、高耐熱防腐以及重防腐有機硅涂料方面研究比較活躍，但是，在水性、可噴涂高固體分、紫外固化以及高性能加熱固化的有機硅涂料研究中，較國外缺少可實用化的研究成果。耐高溫涂料的研究熱點主要在以下幾個領域：

（1）對有機樹脂進行改性，以綜合幾種樹脂的優良性能，開發能耐更高溫度并具有良好成膜性和施工性的耐高溫樹脂。

（2）在涂料的研究中應用納米技術，以提高涂層的硬度和韌性等性能。

（3）開發能應用在水性和高固體分涂料中的樹脂，以增強涂料的環保性。

（4）研究適合不同樹脂的各種顏填料以及適當的配比，以增 強耐高溫涂料的各種性能。

（本文配方僅供參考）