一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料及其制备方法。

背景技术：

1、瓷化涂料是一种在高温下能够发生物理或化学变化，形成陶瓷状涂层的涂料。这类涂料通常含有无机硅酸盐、陶瓷颗粒和其他耐高温填料。这类涂料能够在高温环境中保持稳定性，不会因为温度升高而剥落或分解，因此适合用于需要耐高温的场合。在隧道中，瓷化涂料可以用于防火保护、隔热保温、防水防潮和装饰美化等方面。例如，隧道内的通风系统、照明设备、电缆桥架等会使用瓷化涂料来提高耐温和防火性能。

2、瓷化涂料在高海拔地区的隧道应用中面临着更为严峻的环境挑战。高海拔地区日夜温差大，高温环境可能导致涂层内部的应力积累，而低温则可能使材料变脆，这种大温差引起的不断扩张和收缩会对涂层内部结构造成破坏，进而影响其硬度。并且，基材与涂层材料的热膨胀系数不同，大温差会削弱附着力，导致涂层起泡甚至剥落，影响使用效果。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料及其制备方法，确保制得瓷化涂料在大温差环境中依然能够长效保持高硬度和高附着力。

2、为了实现上述目的，第一方面的，本发明提供一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，按质量百分数计，包括以下原料组分：羟基改性聚硅氧烷20-28％、缩水甘油胺型环氧树脂5-9％、双酚f型环氧树脂5-9％、含硅弹性粒子4-8％、纳米二氧化硅3-5％、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8-12％、成膜助剂0.3-0.6％，溶剂余量。

3、进一步的，所述羟基改性聚硅氧烷的制备方法如下：

4、a1、将545g甲基二乙氧基氢硅烷和12g丙烯醇加入到带有搅器的三口瓶中，再加入0.055-0.065g二氧化铂，室温下搅拌均匀后，缓慢升温至90℃，反应20h，抽滤，减压蒸馏，除掉杂质与低沸物，得到无色透明液体，为中间体；

5、a2、将a1所得中间体滴加到40％的硫酸溶液(体积分数)中，中间体与40％的硫酸溶液的质量比为1：(3-4)，滴加完毕后，35℃下反应1h，抽滤，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的ph值为7，在60℃真空干燥箱中干燥1天，得到白色粉末，即为羟基改性聚硅氧烷。

6、进一步的，a2中，中间体的滴加速度为1-1.2ml/min。

7、进一步的，所述含硅弹性粒子的制备方法如下：取50g固含量为50-55％的苯基硅树脂甲苯溶液，加入三口烧瓶中，搅拌，加入25-40g的聚二甲基硅氧烷，100℃回流1h，减压脱除溶剂，冷却至室温后，加入0.4-0.6g的催化剂和3-5g的交联剂正硅酸乙酯，搅拌均匀，真空脱除气泡，浇灌到模具，室温固化14d，裁剪，研磨，即得含硅弹性粒子。

8、进一步的，所述固含量为50-55％的苯基硅树脂甲苯溶液的制备方法如下：将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烧瓶，搅拌下滴加22.7g去离子水、8g乙醇和6.5g浓盐酸，温度控制在25～30℃，滴加完毕后继续搅拌30min，升温至75℃，回流3.5h；加人甲苯进行萃取，加入nahco3进行中和，用naoh溶液将体系ph调至8-9，反应45min，进行脱羟基处理，加入盐酸进行中和，蒸出部分乙醇，过滤出生成的盐，将溶液水洗3遍，用无水氯化钙进行干燥后，将溶液浓缩至固含量为50％～55％，即得。

9、进一步的，所述催化剂包括螯合200型钛酸酯和二月桂酸二丁基锡，且二者的质量比为1：(1-2)。

10、进一步的，所述溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、二甲苯、二氯甲烷中的一种或至少两种混合。

11、进一步的，所述成膜助剂包括丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。

12、第二方面的，本发明提供一种上述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料的制备方法，包括如下步骤：

13、s1、将羟基改性聚硅氧烷、缩水甘油胺型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、含硅弹性粒子和纳米二氧化硅混匀，得组分a；

14、s2、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、成膜助剂和溶剂混匀，得组分b；

15、s3、将组分a和组分b混匀，即得适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料。

16、本申请具有以下有益效果：

17、1、本发明所采用双酚f型环氧树脂的黏度低，在填充过程中，其低粘度有利于粒子的分散和浸润，确保粒子在基体中的均匀分布，从而提升整体材料的致密性；而缩水甘油胺型环氧树脂与其他类型环氧树脂混合使用后，可提高体系的粘接性和整体结合力，有助于粒子在基体中的牢固锚定和致密填充，二者协同生效，有利于提高涂层的硬度和附着力；羟基改性聚硅氧烷通过引入羟基，增强与环氧树脂的化学键合，能够生成更加稳定的网络结构，有助于涂层在大温差环境下保持优异的机械性能和附着力；

18、纳米二氧化硅作为硬性粒子，能够显著提升涂层的硬度，当与含硅弹性粒子协同作用时，后者能够在涂层中引入柔韧性，缓解因温度变化或外力作用产生的应力，从而减少裂纹的产生和扩展，保持涂层的硬度；同时，含硅弹性粒子通过其独特的硅-氧骨架，能够与环氧树脂形成强相互作用，提高涂层与基材之间的附着力，而纳米二氧化硅的加入，能够在涂层与基材之间形成更多的接触点，增加摩擦力，进一步提升附着力；含硅弹性粒子和纳米二氧化硅分别作为弹性粒子和硬性粒子结合加入，通过协同效应，协同提升涂层的硬度和附着力。

19、2、含硅弹性粒子的制备中，苯基硅树脂和聚二甲基硅氧烷的反应，可形成紧密交联的网络结构，这种结构在分子层面上提供了优异的机械强度，从而在宏观上能提升涂层的硬度；同时，交联密度的增加有助于涂层在面对温度变化时，保持其内部结构的稳定性，减少因温度波动导致的性能退化；含硅弹性粒子的弹性特质使得涂层能够有效地吸收和分散由温差引起的内部应力，减少涂层在温差循环下可能出现的裂纹和剥离现象，提高涂层的耐用性，有助于涂层在大温差变化环境中长效保持与基材的良好附着；并且，苯基硅树脂因其分子结构中含有苯基，具有更高的耐热性，有助于提高涂层在高温或极端环境下的性能稳定性和持久性。

技术特征：

1.一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，按质量百分数计，包括以下原料组分：羟基改性聚硅氧烷20-28％、缩水甘油胺型环氧树脂5-9％、双酚f型环氧树脂5-9％、含硅弹性粒子4-8％、纳米二氧化硅3-5％、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8-12％、成膜助剂0.3-0.6％，溶剂余量。

2.根据权利要求1所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述羟基改性聚硅氧烷的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，a2中，中间体的滴加速度为1-1.2ml/min。

4.根据权利要求1所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述含硅弹性粒子的制备方法如下：取50g固含量为50-55％的苯基硅树脂甲苯溶液，加入三口烧瓶中，搅拌，加入25-40g聚二甲基硅氧烷，100℃回流1h，减压脱除溶剂，冷却至室温，加入0.4-0.6g催化剂和3-5g交联剂正硅酸乙酯，搅匀，真空脱除气泡，浇灌到模具，室温固化14d，裁剪，研磨，即得含硅弹性粒子。

5.根据权利要求4所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述固含量为50-55％的苯基硅树脂甲苯溶液的制备方法：将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烧瓶，搅拌，滴加22.7g去离子水、8g乙醇和6.5g浓盐酸，温度25-30℃，搅拌30min，升温至75℃，回流3.5h；加甲苯萃取，加nahco3中和，用naoh溶液将体系ph调至8-9，反应45min，加盐酸中和，蒸出部分乙醇，过滤，将溶液水洗3遍，用无水氯化钙干燥后，将溶液浓缩至固含量为50-55％，即得。

6.根据权利要求4所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述催化剂包括螯合200型钛酸酯和二月桂酸二丁基锡，且二者的质量比为1：(1-2)。

7.根据权利要求1所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、二甲苯、二氯甲烷中的一种或至少两种混合。

8.根据权利要求1所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括丙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供了一种适用于高海拔地区的隧道瓷化涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，该瓷化涂料按质量百分数计，包括以下原料组分：羟基改性聚硅氧烷20‑28％、缩水甘油胺型环氧树脂5‑9％、双酚F型环氧树脂5‑9％、含硅弹性粒子4‑8％、纳米二氧化硅3‑5％、3‑氨基丙基三乙氧基硅烷8‑12％、成膜助剂0.3‑0.6％，溶剂余量。本发明确保制得瓷化涂料在大温差环境中依然能够长效保持高硬度和高附着力。技术研发人员：沈建青,容七英,田敬军,董智威,章慧芹受保护的技术使用者：曲靖环炬新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10