一种车用汽缸垫防粘涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机硅防粘涂料技术领域，尤其涉及一种车用汽缸垫防粘涂料及其制备方法。

背景技术

汽缸垫位于气缸盖与气缸体之间，又称汽缸床。其作用是填补汽缸体和汽缸盖之间的微观孔隙，保证结合面处有良好的密封性，进而保证燃烧室的密封，防止汽缸漏气和水套漏水。

随着内燃机的不断强化，热负荷和机械负荷均不断增加，汽缸垫的密封性愈来愈重要，对结构和材料的要求是：在高温高压和高腐蚀的燃气作用条件下具有足够的强度，耐热，耐腐蚀，具有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封，使用寿命长，后方便维修拆卸。

目前应用较多的有以下几种汽缸垫：一种是金属/石棉汽缸垫，这种石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮，这种钢垫厚度为1.2～2mm，耐热性好，能反复使用，但强度较差，厚度和质量也不均匀；另一种是采用实心金属片制成，这种垫多用在强化发动机上，在轿车和赛车上多采用这种，这种衬垫在需要密封的汽缸孔和水孔还有油孔周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形来实现密封；这两种缸垫均属硬密封，弹性差，紧固或拆卸过程易造成缸体受损。此外还有采用中心用编制的钢丝网或有孔钢板为骨架两边用石棉及橡胶粘结剂压成的汽缸盖衬垫，但这种缸垫易粘连缸体，拆卸不方便。

通过在汽缸垫表面涂覆一层防粘隔离涂层，从而改善其密封效果和耐腐蚀性能是一种可选途径，但是，目前的涂料需高温固化，储存期短，在高温环境下，容易出现粘接汽缸，或者隔离效果大幅度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何得到高温防粘的涂料。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种车用汽缸垫防粘涂料及其制备方法。

本发明提出一种车用汽缸垫防粘涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

进一步地，所述含氟硅烷为3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷和全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

进一步地，所述烷氧基封端硅氧烷聚合物的结构式如下：

R

其中，R

进一步地，羟基化聚硅氧烷的结构式如下：

HO-[SiO(R

R

进一步地，所述增亮剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。

进一步地，所述稀释剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。

本发明还提出一种上述车用汽缸垫防粘涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照重量份数计，将含氟硅烷、羟基化聚硅氧烷、烷氧基封端硅氧烷聚合物、增亮剂混合，在50～90℃下，滴加0.5-0.8％的盐酸溶液，滴加完毕保温回流反应0.5～3小时，加入六甲基二硅氮烷，调节pH值至6.5～7.5，加热到100℃以上抽真空，之后加入稀释剂，降温到50-55℃，之后加入硅烷偶联剂得到所述车用汽缸垫防粘涂料。

进一步地，所述羟基化聚硅氧烷由以下步骤制得：在25～35℃下，将硅氧烷单体滴加到有甲苯和水混合物的反应容器中，滴加完毕后持续搅拌，之后除去酸水和甲苯，得所述羟基化聚硅氧烷。

进一步地，所述烷氧基封端硅氧烷聚合物由以下步骤制得：在25～45℃下，将水和醇类的混合物滴加到有硅烷单体、醇类、酸性离子交换树脂混合物的反应容器中，滴加完毕后持续搅拌，之后加热回流，之后除去离子交换树脂和溶剂，得到所述烷氧基封端硅氧烷低聚物。

进一步地，所述加热回流的时间为3-4小时。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提出的车用汽缸垫防粘涂料，按照重量份数计算，包括含氟硅烷1～20份；烷氧基封端硅氧烷聚合物20～50份；羟基化聚硅氧烷20～50份；增亮剂0.1～5份；稀释剂10～70份；硅烷偶联剂0.1～10份；该车用汽缸垫防粘涂料主体为含氟的聚硅氧烷DTQ结构，兼顾了刚性和延展性，因此固化后的涂层具有极佳的弹性，密封性能优异，高温防粘隔离性能好。

具体实施方式

本具体实施方式提出一种车用汽缸垫防粘涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

在本具体实施方式中，所述含氟硅烷为3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷和全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

在本具体实施方式中，所述烷氧基封端硅氧烷聚合物的结构式如下：

R

其中，R

在本具体实施方式中，羟基化聚硅氧烷的结构式如下：

HO-[SiO(R

R

在本具体实施方式中，所述增亮剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。

在本具体实施方式中，所述稀释剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种，所述硅烷偶联剂为KH-550或者KH-560。

本具体实施方式还包括一种上述车用汽缸垫防粘涂料的制备方法，包括以下步骤：

制备烷氧基封端硅氧烷聚合物：在25～45℃下，将水和醇按照质量比1:2-3混合得到的混合物滴加到有硅氧烷单体、醇类、酸性离子交换树脂混合物的反应容器中，滴加完毕后持续搅拌1-1.5h，之后加热回流3-4小时，过滤除去离子交换树脂，常压蒸出溶剂醇类，得到所述烷氧基封端硅氧烷聚合物；所述硅氧烷单体，按重量份数计算，包括甲基三甲氧基硅烷5～60份、二甲基二甲氧基硅烷10～50份，硅酸四甲酯0～10份、硅酸四乙酯5～20份；

制备羟基化聚硅氧烷：在25～35℃下，将硅烷单体滴加到有甲苯和水混合物的反应容器中，滴加完毕后持续搅拌，之后静置分层除去酸水，蒸馏去除溶剂甲苯，得所述羟基化聚硅氧烷；所述硅烷单体，按照重量份数计算，包括甲基三氯硅烷5～30份、二甲基二氯硅烷50～100份；

按照重量份数计，将含氟硅烷、羟基化聚硅氧烷、烷氧基封端硅氧烷聚合物、增亮剂混合，在50～90℃下，滴加0.5-0.8％的盐酸溶液，滴加完毕保温回流反应0.5～3小时，加入六甲基二硅氮烷，调节pH值至6.5～7.5，加热到100℃以上抽真空，之后加入稀释剂，降温到50-55℃，之后加入硅烷偶联剂保温1-2小时得到所述车用汽缸垫防粘涂料。

下面具体描述本发明的优选实施例阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷10份，结构为R

进一步地，本实施例中所述甲氧基封端硅氧烷聚合物由以下步骤制得：准确称取甲基三甲氧基硅烷136g，二甲基二甲氧基硅烷480g，硅酸四乙酯152g，酸性离子交换树脂6.5g，甲醇130g于反应瓶中，在25℃下，将50g水和100g甲醇的混合物滴加到反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完，持续搅拌1h后，升温至回流温度，回流3h，冷却后过滤除去离子交换树脂，常压蒸馏除去溶剂，即得烷氧基封端硅氧烷聚合物。

进一步地，本实施例中所述羟基化聚硅氧烷由以下步骤制得：在35℃下，准确称取甲基三氯硅烷15g，二甲基二氯硅烷180g，甲苯200g，并混合均匀，滴加到装有甲苯300g，水850g的反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完，持续搅拌1h后，将物料移至分液漏斗中，静置分层，去除酸水，水洗至中性，再将物料移至干净的反应瓶中，蒸馏除去部分甲苯，即得80％固含的羟基化聚硅氧烷溶液。

实施例2

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷5份，结构为R

进一步地，本实施例中所述甲氧基封端硅氧烷聚合物由以下步骤制得：准确称取甲基三甲氧基硅烷50g，甲基三乙氧基硅烷100g，二甲基二甲氧基硅烷360g，硅酸四甲酯45g，硅酸四乙酯80g，酸性离子交换树脂5.5g，甲醇150g于反应瓶中，在45℃下，将60g水和120g甲醇的混合物滴加到反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完，持续搅拌1h后，升温至回流温度，回流3h，冷却后过滤除去离子交换树脂，常压蒸馏除去溶剂，即得烷氧基封端硅氧烷低聚物。

进一步地，本实施例中所述羟基化聚硅氧烷由以下步骤制得：在25～35℃下，准确称取甲基三氯硅烷60g，二甲基二氯硅烷150g，甲苯210g，并混合均匀，滴加到装有甲苯320g，水900g的反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完。持续搅拌1h后，将物料移至分液漏斗中，静置分层，去除酸水，水洗至中性，再将物料移至干净的反应瓶中，蒸馏除去部分甲苯，即得80％固含的羟基化有机聚硅氧烷溶液。

实施例3

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷15份，结构为R

进一步地，本实施例中所述甲氧基封端硅氧烷聚合物由以下步骤制得：准确称取甲基三乙氧基硅烷78g，二甲基二甲氧基硅烷245g，硅酸四甲酯152g，酸性离子交换树脂6.5g，甲醇120g于反应瓶中，在30℃下，将50g水和100g甲醇的混合物滴加到反应瓶中，控制滴加速度，2.5h内滴加完，持续搅拌1～2h后，升温至回流温度，回流3h，冷却后过滤除去离子交换树脂，常压蒸馏除去溶剂，即得烷氧基封端硅氧烷聚合物。

进一步地，本实施例中所述羟基化聚硅氧烷由以下步骤制得：在28℃下，准确称取甲基三氯硅烷28g，二甲基二氯硅烷330g，甲苯230g，并混合均匀，滴加到装有甲苯300g，水780g的反应瓶中，控制滴加速度，3.5h内滴加完，持续搅拌2h后，将物料移至分液漏斗中，静置分层，去除酸水，水洗至中性，再将物料移至干净的反应瓶中，蒸馏除去部分甲苯，即得82.5％固含的羟基化聚硅氧烷溶液。

实施例4

本实施例中的烷氧基封端硅氧烷聚合物和羟基化聚硅氧烷与实施例1相同。

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取全氟辛基三乙氧基硅烷2份，烷氧基封端硅氧烷聚合物50份，羟基化聚硅氧烷20份，1份增亮剂甲基纤维素，升温到78℃，滴加0.6％的盐酸溶液8份，滴加完毕保温回流反应2小时，加入六甲基二硅氮烷0.5份，调节pH值为7.0，加热到110℃抽真空，脱出低沸物，然后加入稀释剂乙醇50份，降温到50℃，加入硅烷偶联剂1份，得到最终产品。

进一步地，本实施例中烷氧基封端硅氧烷聚合物由以下步骤制得：准确称取甲基三甲氧基硅烷50g，甲基三乙氧基硅烷100g，二甲基二甲氧基硅烷360g，硅酸四甲酯45g，硅酸四乙酯80g，酸性离子交换树脂5.5g，甲醇150g于反应瓶中，在45℃下，将60g水和120g甲醇的混合物滴加到反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完，持续搅拌1.5h后，升温至回流温度，回流4h，冷却后过滤除去离子交换树脂，常压蒸馏除去溶剂，即得烷氧基封端硅氧烷聚合物。

进一步地，本实施例中羟基化聚硅氧烷由以下步骤制得：在25～35℃下，准确称取甲基三氯硅烷60g，二甲基二氯硅烷150g，甲苯210g，并混合均匀，滴加到装有甲苯320g，水900g的反应瓶中，控制滴加速度，3h内滴加完。持续搅拌1h后，将物料移至分液漏斗中，静置分层，去除酸水，水洗至中性，再将物料移至干净的反应瓶中，蒸馏除去部分甲苯，即得80％固含的羟基化聚硅氧烷溶液。

实施例5

本实施例中的烷氧基封端硅氧烷聚合物和羟基化聚硅氧烷与实施例2相同。

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取全氟辛基三乙氧基硅烷8份，烷氧基封端硅氧烷聚合物40份，羟基化聚硅氧烷32份，3份增亮剂乙基纤维素，升温到77℃，滴加0.5％的盐酸溶液10份，滴加完毕保温回流反应1.5小时，加入六甲基二硅氮烷0.5份，调节pH值为7.0，加热到100℃以上抽真空，脱出低沸物，然后加入稀释剂甲醇70份，降温到50℃，加入KH-560硅烷偶联剂6份，得到最终产品。

实施例6

本实施例中的烷氧基封端硅氧烷聚合物和羟基化聚硅氧烷与实施例3相同。

本实施例提出的车用汽缸垫防粘涂料，由以下步骤制得：

按重量份数计，准确称取全氟癸基三甲氧基硅烷20份，烷氧基封端硅氧烷聚合物20份，羟基化聚硅氧烷38份，2份增亮剂甲基纤维素，升温到76℃，滴加0.5％的盐酸溶液8份，滴加完毕保温回流反应2小时，加入六甲基二硅氮烷0.4份，调节pH值为7.0，加热到100℃以上抽真空，脱出低沸物，然后加入稀释剂异丙醇10份，降温到45℃，加入KH-560硅烷偶联剂4份，得到最终产品。

对比例1

该对比例与实施例1的区别在于：车用汽缸垫防粘涂料中不含烷氧基封端硅氧烷聚合物，其他组分和用量相同。

对比例2

该对比例与实施例1的区别在于，车用汽缸垫防粘涂料中不含羟基化聚硅氧烷，其他组分和用量相同。

对比性能测试如下：

粘度：按GB/T265规定的方法进行测试

防粘性能测试：按ASTM标准进行测试，具体如下：

样片制备：取防粘涂料20g,加入无水乙醇5g，搅拌均匀，用80um线棒涂膜器将均匀刮涂到石棉材上，室温放置等涂膜表干后，经120℃烘烤20min固化；

将样片置于两法兰间，以30Mpa压力夹紧，分别按以下条件进行测试：

a、250℃恒温5小时；

b、150℃恒温5小时；

c、150℃，30#发动机油中煮5小时；

d、在100℃的50％乙二醇水溶液中煮5小时。

拆卸后，观察法兰表面有无粘着物以及脱开力。

压缩回弹性测试：按法国雷诺公司标准进行测试。

测试结果如表1所示。

表1实施例1-6及对比例1-2的测试结果

表1的结果表明，采用本发明制备的汽缸垫防粘涂料，与对比例相对，具有较好的防粘隔离性能，脱开力少，压缩回弹性好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。