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Silikonharz zeichnet sich durch außergewöhnliche Eigenschaften aus, darunter Hitzebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Hydrophobie und Witterungsbeständigkeit. Daher findet es breite Anwendung in der Spezialbeschichtungsindustrie, insbesondere als Basis für Silikonbeschichtungen. Organische Siliziumbeschichtungen Sie kommen in verschiedenen Formen vor, darunter hochtemperaturbeständige Beschichtungen, witterungsbeständige Beschichtungen, verschleißfeste Hartbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, feuchtigkeitsbeständige und hydrophobe Beschichtungen, und strahlungsbeständige Beschichtungen.
Unter den hitzebeständigen Beschichtungen sind organische und anorganische Siliziumbeschichtungen am weitesten verbreitet. Reiner Silikonlack beispielsweise hält Temperaturen zwischen 200 und 250 °C stand. Diese Hochtemperaturbeschichtung basiert auf Silikonharz, kombiniert mit hitzebeständigen Pigmenten (wie Farbpigmenten, Additivpigmenten, Metallpulver, hitzebeständigen Füllstoffen, Glaspulver, schwarzem Eisenoxidpulver und Oxidmarkierungen), Lösungsmitteln, Härtern und Additiven. Sie ist temperaturbeständig von 300 bis 700 °C und kann bei 250 bis 400 °C dauerhaft eingesetzt werden, ohne Farbe und Glanz zu verlieren. Organische Siliziumbeschichtungen zeichnen sich durch ihre hervorragende Hitzebeständigkeit (typischerweise im Bereich von 250 bis 400 °C), Wasserbeständigkeit, elektrische Isolation und gute mechanische Eigenschaften aus. Allerdings weisen sie auch Nachteile auf, wie beispielsweise eine geringere Härte, eine schlechte Flammwidrigkeit und relativ hohe Kosten. Vernetztes Silikonharz beginnt sich bei etwa 300 °C zu zersetzen, wobei die Zersetzung bei höheren Temperaturen (abhängig vom Phenyl/Methyl-Verhältnis) beschleunigt wird. Das Endprodukt der Zersetzung ist Siliciumdioxid, das zwar spröde ist, aber dennoch als Bindemittel für hochtemperaturbeständige Pigmente dienen kann.
Anorganische hitzebeständige Beschichtungen hingegen halten noch höheren Temperaturen von 400 °C bis 1000 °C und mehr stand. Diese Beschichtungen bieten ausgezeichnete Flammbeständigkeit und hohe Härte, allerdings ist der Lackfilm vor der vollständigen Aushärtung spröde und weist eine geringe Wasserbeständigkeit auf. Zudem erfordern anorganische Beschichtungen eine sorgfältige Untergrundvorbereitung.
Die Definition von Hitzebeständigkeit bei Beschichtungen ist nicht einheitlich, bezieht sich aber im Allgemeinen auf Beschichtungen, die ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften sowie ihre Schutzwirkung bei Temperaturen über 200 °C beibehalten, mit minimalen Farb- und Glanzveränderungen, intakter Beschichtung und ohne Rissbildung. Hitzebeständige Beschichtungen finden breite Anwendung in Hochtemperaturumgebungen, beispielsweise bei Stahlrohren, Hochtemperatur-Dampfleitungen, Wärmetauschern, Hochtemperaturöfen, Erdöl-Cracking-Anlagen, Hochtemperatur-Reaktionsanlagen, Motorteilen und Abgasrohren sowie militärischer Ausrüstung. Diese Beschichtungen verhindern die thermische Oxidation und Korrosion von Stahl und anderen Metallen bei hohen Temperaturen und gewährleisten so die Langlebigkeit der Anlagen. Mit dem Wachstum der Luft- und Raumfahrtindustrie, der nationalen Wirtschaft und dem steigenden Bewusstsein für Korrosionsschutz wächst auch die Nachfrage nach diesen Beschichtungen und damit deren Einsatz.
Hitzebeständige Beschichtungen werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: organische und anorganische. Durch die Kombination der Stärken und den Ausgleich der Schwächen beider Materialarten werden organische Harze und anorganische Beschichtungen häufig gemeinsam eingesetzt oder chemisch modifiziert, um hybride hitzebeständige Beschichtungen zu erzeugen. Silikonharz, das als Basismaterial für hitzebeständige Beschichtungen verwendet wird, beschränkt sich nicht auf reines Silikonharz. Modifizierte Silikonharze, kombiniert mit organischen Harzen wie Phenol-, Epoxid-, Alkyd-, Polyurethan- und Acrylharzen, finden ebenfalls breite Anwendung. Der organische Siliziumgehalt dieser Beschichtungen ist entscheidend für die Wärmebeständigkeit der Beschichtungen. modifizierte organische Harze Der Wert liegt typischerweise über 50 % und verbessert so die Hitzebeständigkeit erheblich. Daher spielen diese Beschichtungen eine entscheidende Rolle in hitzebeständigen Anwendungen.
Modifizierte Harze sind zwar im Allgemeinen nicht so hitzebeständig wie reines Silikonharz, übertreffen es jedoch hinsichtlich Lösungsmittel- und Chemikalienbeständigkeit sowie Haftung. Unter bestimmten Bedingungen kann die Verwendung von Silikonharz mit organischem Harz als Basismaterial sogar zu überlegenen Ergebnissen führen. Das Methyl/Phenyl-Verhältnis der für modifizierte Harze verwendeten Organosilicium-Oligomere ist dabei entscheidend. Phenylgruppen bieten zwar eine bessere Hitzebeständigkeit, weisen aber im Vergleich zu Methylgruppen schlechtere physikalische und mechanische Eigenschaften auf. Bei modifizierten Harzen mit gleichem Gehalt an organischem Silicium kann eine Erhöhung des Methyl/Phenyl-Verhältnisses der organischen Silicium-Oligomere die Thermoplastizität, die Photopolymerisation, die Farbbeständigkeit und die hitzebeständigen Schmiereigenschaften der Beschichtung beeinträchtigen. Gleichzeitig verbessert sie jedoch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Beschichtung sowie ihre Beständigkeit gegen Mikrorisse im Laufe der Zeit. Daher sollten das modifizierte Harz und die Formulierung der Organosilicium-Oligomere auf die jeweiligen Anwendungsanforderungen abgestimmt werden.
