JPH0579711B2 - - Google Patents

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JPH0579711B2
JPH0579711B2 JP60186591A JP18659185A JPH0579711B2 JP H0579711 B2 JPH0579711 B2 JP H0579711B2 JP 60186591 A JP60186591 A JP 60186591A JP 18659185 A JP18659185 A JP 18659185A JP H0579711 B2 JPH0579711 B2 JP H0579711B2
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JP
Japan
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group
bonding
polymetallocarbosilane
heat
parts
Prior art date
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JP60186591A
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English (en)
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JPS6248773A (ja
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Yoshio Nishihara
Satoshi Kodera
Noryuki Isobe
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、ポリメタロカルボシランを含有する
新規な耐熱性塗料に関する。さらに詳しくは、ポ
リメタロカルボシラン及び充填剤を含有する新規
な耐熱性塗料に関する。 (従来技術) 金属・非金属基材の高温における腐食、劣化を
防止する耐熱性塗料としてポリオルガノシロキサ
ンをビヒクルとし、各種顔料を添加した塗料が知
られている。このポリオルガノシロキサン系塗料
は、従来から公知のポリエステル、ポリイミド等
の有機高分子系塗料との比較では耐熱性に優れて
いるが、それでも400℃を越える高温の空気雰囲
気下では塗膜は基材から剥離する。 さらに産業の発展に伴い、例えば航空機部品、
製鉄あるいは金属の精練炉の炉体及び周辺部分な
ど1000℃を越える高温にさらされる金属あるいは
非金属基材の酸化、腐食を防止しうる塗装材料へ
の要求が増加してきている。 特公昭59−12746号公報には、炭素とケイ素を
骨格成分とする少量の金属元素を含むポリカルボ
シランを金属材料に塗布した後非酸化性雰囲気中
で800〜2000℃に加熱焼成することにより、ポリ
カルボシランを炭化ケイ素化させる耐熱金属材料
の製造方法が記載されている。特開昭第55−
84370号公報には、ポリカルボシランを含むセミ
無機化合物にセラミツクあるいは金属粉末を添加
した塗料用組成物を金属あるいは非金属材料に塗
布した後、非酸化性雰囲気下で400〜2000℃に加
熱、焼き付けを行つて耐熱性塗膜を得る方法が記
載されている。 しかし、このポリカルボシランの1000℃(空気
中)における焼成残存率は約30%(重量換算)で
あるため、加熱焼き付け途中でのポリカルボシラ
ンの熱分解に伴い、大きな体積収縮が発生する。
このため、焼き付け塗膜の基材への密着性は不充
分なものとなる。空気中など酸化性雰囲気で加熱
焼き付を行うと、塗膜は殆ど基材から剥離する。
また生成した塗膜の耐熱性は空気中では約400℃
であり、従来からあるポリオルガノシロキサン系
塗料の耐熱温度と比較しても大きな差はない。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は、空気中での焼成残存率が高く、空気
中での焼成焼き付が可能であり、さらには空気中
での耐熱温度が高い耐熱性塗料の提供により、高
温度条件下でも金属あるいは非金属基材の酸化、
腐食を効果的に防止しようとするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、ポリメタロカルボシラン及びポリメ
タロカルボシラン100重量部に対して10〜900重量
部の無機充填剤を有機溶剤に溶解または分散させ
てなる耐熱性塗料である。 本発明で用いるポリメタロカルボシランは、下
記(A)のカルボシラン結合単位及び少なくとも1種
の下記(B)のメタロキサン結合単位とからなり、
【式】 (但し、R1及びR2は同一又は異なつてもよく相
互に独立に低級アルキル基、フエニール基又は水
素原子を表す) (B):(―M−O)― (但し、MはTi、Zr、Cr及びMoからなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素を示し、場合によ
つては前記各元素の少なくとも1部分が側鎖基と
して低級アルコキシ基又はフエノキシ基を少なく
とも1個有する) 前記(A)及び(B)各結合単位が主鎖骨格中でランダ
ムに結合した重合体、及び/又は前記(A)の結合単
位のケイ素原子の少なくとも1が前記(B)の結合単
位の前記各元素と酸素原子を介して結合し、これ
によつて前記(A)の結合単位の連鎖によりえられる
ポリカルボシラン部分が前記(B)の結合単位によつ
て架橋された重合体であり、 前記(A)の結合単位の全数対前記(B)の結合単位の
全数の比率が1:1から10:1の範囲にあり数平
均分子量が400〜50000であることからなる有機金
属重合体である。 前記するポリメタロカルボシランとはカルボシ
ラン結合単位及び1種又は2種以上のメタロキサ
ン結合単位から主としてなり、該カルボシラン及
びメタロキサンの各結合単位が主鎖骨格中でラン
ダムに結合した重合体及び/又は該カルボシラン
結合単位のケイ素原子の少なくとも1部が該メタ
ロキサン結合単位の前記各元素と酸素原子を介し
て結合し、これによつてカルボシラン結合単位の
連鎖により得られるポリカルボシラン部分が該メ
タロキサン結合単位によつて架橋された重合体で
ある。 本発明で用いる無機充填材とは酸化物、ホウ酸
塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ケイ化物、ホウ化物、
窒化物及び炭化物からなる群から選ばれた少なく
とも一種であり、それらを例示すれば下記のよう
なものである。 ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ
素、カルシウム、チタン、バナジウム、クロム、
マンガン、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、カ
ドミウム、スズ、アンチモン、バリウム、タング
ステン、鉛、ビスマスの酸化物、炭化物、窒化
物、ケイ化物、ホウ化物、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛
のホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩などを含む。 これらは単独で使用しても良く、又は必要によ
り混合して使用してもよい。 前記するポリメタロカルボシランと無機充填材
とからなる塗料を、金属、非金属基材に塗布した
後、酸化性あるいは非酸化性雰囲気中で200〜
2000℃の加熱、焼付を行つて得られる塗膜が、前
記ポリカルボシランからなる塗膜よりも下地の金
属、非金属基体への密着性が良く、耐熱性も優れ
ていることを見出し、本発明に到達した。 本発明で用いられるポリメタロカルボシラン
は、空気雰囲気下で1000℃で10時間以上熱処理し
ても加熱減量は僅かに10〜15重量%に過ぎない。
このため、焼付塗膜の重量減少による収縮、ヒビ
割れは起こりにくく、形成された焼付後の塗膜は
緻密質なものとなる。 またポリメタロカルボシランは金属を含有する
ため、これを特に金属基材表面に焼付けると超微
粒子の金属炭化物あるいは金属酸化物が塗膜と金
属基材の間に強固な結合を形成するため、1000℃
以上でも剥離しない緻密な保護膜層を形成する。
同様にセラミツク、ガラス表面上においても前記
超微子がバインダとしての機能を有し、強固に結
合した塗膜を形成する。 更に、このポリメタロカルボシランに無機充填
材を添加する、ポリメタロカルボシラン単独から
形成される塗膜よりも、より強固に基材に密着
し、耐熱性をも向上させ、可撓性も有する塗膜が
得られる。 このポリメタロカルボシラン100重量部に対し
て無機充填材を10〜900重量部好ましくは50〜500
重量部添加する。無機充填材の添加量が10部以下
であると焼付塗膜の基材に対する密着性が劣り、
また900重量部をこえると塗膜の可撓性が低下す
る。 このポリメタロカルボシランと無機充填材とを
ベンゼン、トルエン、キシレン等の適当な溶剤に
溶解又は分散させて塗料を得る。 この塗料を金属基材あるいはガラス、セラミツ
ク、耐火レンガ等の非金属基材にハケ塗り、ロー
ルコータ、スプレイガン、浸漬等の方法で塗布し
た後、乾燥焼付けを行なう。 塗布量は20〜100g/m2が一般に望ましい。20
g/m2ではピンホールが発生し防食性が低下す
る。一方100g/m2以上では焼付時に塗膜の割れ
が発生し易いので好ましくない。 焼付温度は、150℃以上が好ましいが、塗装後
被塗装物が150℃以上の使用環境に置かれる場合
には特に焼付工程を設けなくとも良い。焼付温度
が150℃以下では塗膜の強度が低く、硬度、耐衝
撃性とも劣るので好ましくない。 こうして得られた焼付塗膜は耐熱性に優れ、同
時に良好な耐食性、耐衝撃性および可撓性を示し
ている。 次に実施例について説明する。なお、参考例及
び実施例において、%及び部は特に断りのない限
り重量%及び重量部を表示する。 参考例 1 5の三口フラスコに無水キシレン2.5とナ
トリウム400gとを入れ、窒素ガス気流下でキシ
レンの沸点まで加熱し、ジメチルジクロロシラン
1を1時間で滴下した。滴下終了後、10時間加
熱還流し沈澱物を生成させた。この沈澱を過
し、まずメタノールで洗浄した後、水で洗浄し
て、白色粉末のポリジメチルシラン420gを得た。 上記のポリジメチルシラン400gを、ガス導入
管、撹拌機、冷却器および留出管を備えた3の
三口フラスコに仕込み、撹拌しながら窒素気流下
(50ml・min)で、420℃で加熱処理することによ
つて留出受器に350gの無色透明な少し粘性のあ
る液体を得た。この液体の数平均分子量は蒸気圧
浸筒法(VPO法)により測定したところ470であ
つた。 またこの物質の遠赤外吸収の測定により主とし
て(―Si−CH2)―結合単位および(―Si−Si)―結合

位からなり、ケイ素の側鎖に水素原子およびメチ
ル基を有する有機ケイ素ポリマーであることを確
認した。 参考例 2 次にこの有機ケイ素ポリマー40gとチタンテト
ライソプロポキシド20gとを秤取し、この混合物
にキシレン400mlを加えて均一相からなる混合溶
液とし、窒素ガス雰囲気下で、130℃で1時間撹
拌しながら還流反応を行なつた。還流反応終了
後、さらに温度を上昇させて溶媒のキシレンを留
出させたのち、300℃で10時間重合を行ないシリ
コンとチタンを含有する有機金属架橋重合体を得
た。この重合体の数平均分子量はVPO法により
測定したところ1165であつた。 ゲルパーミエーシヨンクロマトグラフ、赤外吸
収スペクトルからここで得られたポリマーは、有
機ケイ素ポリマー中のSi−H結合が一部消失し、
この部分のケイ素原子が、チタンテトライソプロ
ポキシドのチタン原子と酸素原子を介して結合
し、これによつて一部は有機ケイ素ポリマーの側
鎖に−O−Ti(OC3H73基を有し、また一部は有
機ケイ素ポリマーが(―Ti−O)―結合で架橋した
ポリチタノカルボシランであり、このポリマー中
のSi−H結合部分での反応率および/又は架橋率
は、44.5%であつた。このポリマーの有機ケイ素
ポリマー部分の(―Si−CH2)―結合単位(―Si−Si)

結合単位の全数対−O−Ti(OC4H93および−Ti
−O−結合単位の全数の比率は約6:1であるこ
とを確認した。 上記反応生成物をキシレンに溶解させて固形分
が50%の溶液とした。 参考例 3 参考例2における出発物質の1つであるチタン
テトライソプロポキシドの代わりに、ジルコニウ
ムテトライソプロポキシド、クロミウムトリメト
キシドまたはモリブデントリフエノキシドをそれ
ぞれ用いてポリジルコノカルボシラン、ポリクロ
モカルボシランまたはポリモリブデノカルボシラ
ンを得た。反応条件、操作法は参考例2と実質的
に同一である。 実施例 1 参考例2のポリチタノカルボシランのキシレン
50wt%溶液50部及びタルク50部を混合して耐熱
塗料を得た。この塗料を1mm厚のステンレス鋼板
(SUS304)にバーコータを用いて約50μ厚に塗布
した後200℃で1時間オーブン中で焼付けた。 この焼付塗装鋼板を1000℃のオープン中にて10
時間加熱した後、オーブンから取り出して空気中
で徐冷した。塗膜のはがれ、われ等は、発生せず
金属基体に良好な密着性を示した。 実施例 2 参考例3のポリジルコノカルボシランのキシレ
ン50重量%溶液40部及び三酸化タングステン60部
を混合し耐熱塗料を得た。 この塗料に0.5mm厚のチタン板を浸漬、塗付し
た後、200℃のオーブン中に1時間置いて焼付け
た。 この焼付塗装チタン板についてヒートサイクル
テスト(常温1時間−1000℃オーブン中1時間)
を3回行つたが塗膜のわれ、はがれ等は発生しな
かつた。 実施例 3 参考例3のポリモリブデノカルボシランのキシ
レン50重量%溶液60部及び酸化アルミニウム40部
を混合して耐熱塗料を得た。この塗料を1mm厚の
ステンレス鋼板(SUS304)に刷毛塗り塗布した
後250℃1時間オーブン中で焼付けた。 この焼付塗装鋼板を1000℃オーブン中にて10時
間加熱した後空気中で徐冷し、次いでこの塗装鋼
板を20Rの曲率半径で曲げたが、塗膜の剥離は起
こらなかつた。 実施例 4 参考例3のポリクロモカルボシランのキシレン
50%溶液の30部、及びタルク70部を混合し、耐熱
塗料を得た。 この塗料を1mm厚のステンレス鋼板
(SUS304)にバーコータを用いて約30μ厚に塗布
した後、200℃で1時間オーブン中で焼付けた。 この焼付塗装鋼板を1000℃のオーブン中にて10
時間加熱した。ついでオーブンから取出して空気
中で徐冷したが塗膜の剥離はみられなかつた。 比較例 1 参考例2のポリチタノカルボシランのキシレン
50重量%キシレン溶液をバーコータにより1mm厚
のステンレス鋼板(SUS304)に約50μ厚に塗布
した後、200℃で1時間オーブン中で焼付けた。 この焼付塗装鋼板を1000℃のオーブン中にて10
時間加熱した後、オーブンから取出して空気中で
徐冷すると、この冷却過程で塗膜の剥離が発生し
た。 比較例 2 参考例3のポリジルコノカルボシランの50重量
%キシレン溶液:5部と二酸化ケイ素:95部とを
混合して塗料を得た。この塗料に0.5mmの厚のチ
タン板を浸漬、塗布した後200℃で1時間オーブ
ン中で焼付けた。 この焼付塗装鋼板を1000℃のオーブン中にて10
時間加熱した後、オーブンから取出して空気中で
徐冷した。次いでこの塗装鋼下を20Rの曲率半径
で曲げると、塗膜は基材から剥離した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリメタロカルボシラン及びポリメタロカル
    ボシラン100重量部に対して10〜900重量部の無機
    充填剤を有機溶剤に分散又は溶解させてなること
    を特徴とする耐熱性塗料。 2 ポリメタロカルボシランが下記(A)のカルボシ
    ラン結合単位及び少なくとも1種の下記(B)のメタ
    ロキサン結合単位とからなり、 【式】 (但し、R1及びR2は同一又は異なつてもよく相
    互に独立に低級アルキル基、フエニール基又は水
    素原子を表す) (B):(―M−O)― (但し、MはTi、Zr、Cr及びMoからなる群から
    選ばれた少なくとも1種の元素を示し、場合によ
    つては前記各元素の少なくとも1部分が側鎖基と
    して低級アルコキシ基又はフエノキシ基を少なく
    とも1個有する) 前記(A)及び(B)各結合単位が主鎖骨格中でランダ
    ムに結合した重合体、及び/又は前記(A)の結合単
    位のケイ素原子の少なくとも1部が前記(B)の結合
    単位の前記各元素と酸素原子を介して結合し、こ
    れによつて前記(A)の結合単位の連鎖によりえられ
    るポリカルボシラン部分が前記(B)の結合単位によ
    つて架橋された重合体であり、 前記(A)の結合単位の全数対前記(B)の結合単位の
    全数の比率が1:1から10:1の範囲にあり数平
    均分子量が400〜50000であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の耐熱性塗料。 3 無機充填材が酸化物、ホウ酸塩、リン酸塩、
    ケイ酸塩、ケイ化物、ホウ化物、窒化物及び炭化
    物からなる群から選ばれた少なくとも一種である
    特許請求の範囲第1項記載の耐熱性塗料。
JP18659185A 1985-08-27 1985-08-27 耐熱性塗料 Granted JPS6248773A (ja)

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