本發(fā)明屬于涂料，具體涉及一種適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料及其制備方法。

背景技術：

1、瓷化涂料是一種在高溫下能夠發(fā)生物理或化學變化，形成陶瓷狀涂層的涂料。這類涂料通常含有無機硅酸鹽、陶瓷顆粒和其他耐高溫填料。這類涂料能夠在高溫環(huán)境中保持穩(wěn)定性，不會因為溫度升高而剝落或分解，因此適合用于需要耐高溫的場合。在隧道中，瓷化涂料可以用于防火保護、隔熱保溫、防水防潮和裝飾美化等方面。例如，隧道內的通風系統(tǒng)、照明設備、電纜橋架等會使用瓷化涂料來提高耐溫和防火性能。

2、瓷化涂料在高海拔地區(qū)的隧道應用中面臨著更為嚴峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。高海拔地區(qū)日夜溫差大，高溫環(huán)境可能導致涂層內部的應力積累，而低溫則可能使材料變脆，這種大溫差引起的不斷擴張和收縮會對涂層內部結構造成破壞，進而影響其硬度。并且，基材與涂層材料的熱膨脹系數(shù)不同，大溫差會削弱附著力，導致涂層起泡甚至剝落，影響使用效果。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決背景技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料及其制備方法，確保制得瓷化涂料在大溫差環(huán)境中依然能夠長效保持高硬度和高附著力。

2、為了實現(xiàn)上述目的，第一方面的，本發(fā)明提供一種適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，按質量百分數(shù)計，包括以下原料組分：羥基改性聚硅氧烷20-28％、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂5-9％、雙酚f型環(huán)氧樹脂5-9％、含硅彈性粒子4-8％、納米二氧化硅3-5％、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8-12％、成膜助劑0.3-0.6％，溶劑余量。

3、進一步的，所述羥基改性聚硅氧烷的制備方法如下：

4、a1、將545g甲基二乙氧基氫硅烷和12g丙烯醇加入到帶有攪器的三口瓶中，再加入0.055-0.065g二氧化鉑，室溫下攪拌均勻后，緩慢升溫至90℃，反應20h，抽濾，減壓蒸餾，除掉雜質與低沸物，得到無色透明液體，為中間體；

5、a2、將a1所得中間體滴加到40％的硫酸溶液(體積分數(shù))中，中間體與40％的硫酸溶液的質量比為1：(3-4)，滴加完畢后，35℃下反應1h，抽濾，然后用蒸餾水反復洗滌至洗液的ph值為7，在60℃真空干燥箱中干燥1天，得到白色粉末，即為羥基改性聚硅氧烷。

6、進一步的，a2中，中間體的滴加速度為1-1.2ml/min。

7、進一步的，所述含硅彈性粒子的制備方法如下：取50g固含量為50-55％的苯基硅樹脂甲苯溶液，加入三口燒瓶中，攪拌，加入25-40g的聚二甲基硅氧烷，100℃回流1h，減壓脫除溶劑，冷卻至室溫后，加入0.4-0.6g的催化劑和3-5g的交聯(lián)劑正硅酸乙酯，攪拌均勻，真空脫除氣泡，澆灌到模具，室溫固化14d，裁剪，研磨，即得含硅彈性粒子。

8、進一步的，所述固含量為50-55％的苯基硅樹脂甲苯溶液的制備方法如下：將80g正硅酸乙酯、24.5g六甲基二硅氧烷和5g二苯基二甲氧基硅烷投入三口燒瓶，攪拌下滴加22.7g去離子水、8g乙醇和6.5g濃鹽酸，溫度控制在25～30℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min，升溫至75℃，回流3.5h；加人甲苯進行萃取，加入nahco3進行中和，用naoh溶液將體系ph調至8-9，反應45min，進行脫羥基處理，加入鹽酸進行中和，蒸出部分乙醇，過濾出生成的鹽，將溶液水洗3遍，用無水氯化鈣進行干燥后，將溶液濃縮至固含量為50％～55％，即得。

9、進一步的，所述催化劑包括螯合200型鈦酸酯和二月桂酸二丁基錫，且二者的質量比為1：(1-2)。

10、進一步的，所述溶劑包括丙酮、乙酸乙酯、二甲苯、二氯甲烷中的一種或至少兩種混合。

11、進一步的，所述成膜助劑包括丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。

12、第二方面的，本發(fā)明提供一種上述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料的制備方法，包括如下步驟：

13、s1、將羥基改性聚硅氧烷、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、含硅彈性粒子和納米二氧化硅混勻，得組分a；

14、s2、將3-氨基丙基三乙氧基硅烷、成膜助劑和溶劑混勻，得組分b；

15、s3、將組分a和組分b混勻，即得適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料。

16、本申請具有以下有益效果：

17、1、本發(fā)明所采用雙酚f型環(huán)氧樹脂的黏度低，在填充過程中，其低粘度有利于粒子的分散和浸潤，確保粒子在基體中的均勻分布，從而提升整體材料的致密性；而縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂與其他類型環(huán)氧樹脂混合使用后，可提高體系的粘接性和整體結合力，有助于粒子在基體中的牢固錨定和致密填充，二者協(xié)同生效，有利于提高涂層的硬度和附著力；羥基改性聚硅氧烷通過引入羥基，增強與環(huán)氧樹脂的化學鍵合，能夠生成更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，有助于涂層在大溫差環(huán)境下保持優(yōu)異的機械性能和附著力；

18、納米二氧化硅作為硬性粒子，能夠顯著提升涂層的硬度，當與含硅彈性粒子協(xié)同作用時，后者能夠在涂層中引入柔韌性，緩解因溫度變化或外力作用產生的應力，從而減少裂紋的產生和擴展，保持涂層的硬度；同時，含硅彈性粒子通過其獨特的硅-氧骨架，能夠與環(huán)氧樹脂形成強相互作用，提高涂層與基材之間的附著力，而納米二氧化硅的加入，能夠在涂層與基材之間形成更多的接觸點，增加摩擦力，進一步提升附著力；含硅彈性粒子和納米二氧化硅分別作為彈性粒子和硬性粒子結合加入，通過協(xié)同效應，協(xié)同提升涂層的硬度和附著力。

19、2、含硅彈性粒子的制備中，苯基硅樹脂和聚二甲基硅氧烷的反應，可形成緊密交聯(lián)的網(wǎng)絡結構，這種結構在分子層面上提供了優(yōu)異的機械強度，從而在宏觀上能提升涂層的硬度；同時，交聯(lián)密度的增加有助于涂層在面對溫度變化時，保持其內部結構的穩(wěn)定性，減少因溫度波動導致的性能退化；含硅彈性粒子的彈性特質使得涂層能夠有效地吸收和分散由溫差引起的內部應力，減少涂層在溫差循環(huán)下可能出現(xiàn)的裂紋和剝離現(xiàn)象，提高涂層的耐用性，有助于涂層在大溫差變化環(huán)境中長效保持與基材的良好附著；并且，苯基硅樹脂因其分子結構中含有苯基，具有更高的耐熱性，有助于提高涂層在高溫或極端環(huán)境下的性能穩(wěn)定性和持久性。

技術特征：

1.一種適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，按質量百分數(shù)計，包括以下原料組分：羥基改性聚硅氧烷20-28％、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂5-9％、雙酚f型環(huán)氧樹脂5-9％、含硅彈性粒子4-8％、納米二氧化硅3-5％、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8-12％、成膜助劑0.3-0.6％，溶劑余量。

2.根據(jù)權利要求1所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述羥基改性聚硅氧烷的制備方法如下：

3.根據(jù)權利要求2所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，a2中，中間體的滴加速度為1-1.2ml/min。

4.根據(jù)權利要求1所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述含硅彈性粒子的制備方法如下：取50g固含量為50-55％的苯基硅樹脂甲苯溶液，加入三口燒瓶中，攪拌，加入25-40g聚二甲基硅氧烷，100℃回流1h，減壓脫除溶劑，冷卻至室溫，加入0.4-0.6g催化劑和3-5g交聯(lián)劑正硅酸乙酯，攪勻，真空脫除氣泡，澆灌到模具，室溫固化14d，裁剪，研磨，即得含硅彈性粒子。

5.根據(jù)權利要求4所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述固含量為50-55％的苯基硅樹脂甲苯溶液的制備方法：將80g正硅酸乙酯、24.5g六甲基二硅氧烷和5g二苯基二甲氧基硅烷投入三口燒瓶，攪拌，滴加22.7g去離子水、8g乙醇和6.5g濃鹽酸，溫度25-30℃，攪拌30min，升溫至75℃，回流3.5h；加甲苯萃取，加nahco3中和，用naoh溶液將體系ph調至8-9，反應45min，加鹽酸中和，蒸出部分乙醇，過濾，將溶液水洗3遍，用無水氯化鈣干燥后，將溶液濃縮至固含量為50-55％，即得。

6.根據(jù)權利要求4所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述催化劑包括螯合200型鈦酸酯和二月桂酸二丁基錫，且二者的質量比為1：(1-2)。

7.根據(jù)權利要求1所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述溶劑包括丙酮、乙酸乙酯、二甲苯、二氯甲烷中的一種或至少兩種混合。

8.根據(jù)權利要求1所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述成膜助劑包括丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術總結
本發(fā)明提供了一種適用于高海拔地區(qū)的隧道瓷化涂料及其制備方法，屬于涂料技術領域，該瓷化涂料按質量百分數(shù)計，包括以下原料組分：羥基改性聚硅氧烷20?28％、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂5?9％、雙酚F型環(huán)氧樹脂5?9％、含硅彈性粒子4?8％、納米二氧化硅3?5％、3?氨基丙基三乙氧基硅烷8?12％、成膜助劑0.3?0.6％，溶劑余量。本發(fā)明確保制得瓷化涂料在大溫差環(huán)境中依然能夠長效保持高硬度和高附著力。

技術研發(fā)人員：沈建青,容七英,田敬軍,董智威,章慧芹
受保護的技術使用者：曲靖環(huán)炬新材料科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10