耐熱粉末涂料配方及性能特點(diǎn)

 

    全球涂料網(wǎng)訊：

    用不同種類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂，或加以改性，并選用適當(dāng)?shù)墓袒瘎┖皖佁盍�，可以制備成性能比較全面的耐熱（200~600℃）粉末涂料。

    關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹(shù)脂；改性環(huán)氧樹(shù)脂；固化劑；粉末涂料

    0、前言

    耐熱粉末涂料是指能長(zhǎng)期經(jīng)受200℃以上高溫，涂膜不變色、不破壞，仍能保持適當(dāng)物理力學(xué)性能的保護(hù)性粉末涂料。有機(jī)硅粉末涂料的耐熱性能比較高，但其價(jià)格高，初期外觀(guān)及機(jī)械性能不太好，固化溫度高，而且要獲得長(zhǎng)期耐400°以上高溫的涂膜相當(dāng)困難。環(huán)氧樹(shù)脂本身的耐熱性能雖然比有機(jī)硅樹(shù)脂差，但是它的性能比較全面；通過(guò)改性和加入適當(dāng)?shù)墓袒瘎┘邦佁盍�，同樣可以得到較好的耐熱性能。因此，耐熱環(huán)氧粉末涂料得到廣泛的應(yīng)用。

    1、耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求

    1.1耐熱性

    耐熱性是最重要的性能指標(biāo)，有些產(chǎn)品不一定長(zhǎng)期在某一高溫下使用，因此，耐熱性又可分為長(zhǎng)期和短期兩種。根據(jù)使用對(duì)象及其它方面的性能要求，選擇恰當(dāng)?shù)母男原h(huán)氧樹(shù)脂，固化劑和顏填料，才能達(dá)到價(jià)廉物美的目的。

    1.2機(jī)械性能

    包括初期和后期的機(jī)械性能。由于固化劑和顏填料的選用上受到一定的限制，其機(jī)械性能比一般粉末涂料的要求可略為降低；但后期機(jī)械性能不能降低太多，這點(diǎn)是很重要的。

    1.3防腐性能（包括耐化學(xué)性能）

    環(huán)氧樹(shù)脂的防腐性能比較好，因此，環(huán)氧粉末涂料完全能達(dá)到這方面的要求。

    1.4外觀(guān)

    包括平整度、光澤，顏色等性能。平整度可根據(jù)使用對(duì)象不同而有所區(qū)別。一般應(yīng)允許有輕微的桔皮。光澤大都要求平光和亞光，這是完全可以達(dá)到的。至于顏色，特別是淺顏色，要做到一點(diǎn)不變比較困難。可適當(dāng)加入抗氧劑和受阻胺等加以解決。

    1.5貯存穩(wěn)定性

    由于不是高溫快固，而且選用樹(shù)脂的Tg較高，因此貯存穩(wěn)定性應(yīng)該是沒(méi)有問(wèn)題的。

    2耐熱環(huán)氧粉末涂料的原料

    2.1環(huán)氧樹(shù)脂種類(lèi)的選擇

    一般采用雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂。其它耐熱性好的環(huán)氧樹(shù)脂有：

    （1）雙酚A酚醛環(huán)氧

    溶點(diǎn)65℃，環(huán)氧當(dāng)量201，Tg=224℃；綜合性能良好。

    結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    （2）萘環(huán)酚醛型環(huán)氧

    熔點(diǎn)110~115℃，環(huán)氧當(dāng)量240~275，Tg=300℃。熔融粘度低，粘結(jié)力強(qiáng)。

    結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    （3）二苯型環(huán)氧［YX-4020H（日本油化シエ/C）］

    結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    

    （4）4-4'-二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺（TGDDM）［ELM434（日本住友化工）］

    環(huán)氧當(dāng)量117~134，最高Tg=240℃。

    結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)    

    2.2環(huán)氧樹(shù)脂的改性

    2.2.1有機(jī)硅樹(shù)脂改性

    聚硅氧烷改性環(huán)氧樹(shù)脂，既能降低環(huán)氧樹(shù)脂的內(nèi)應(yīng)力，又能增加環(huán)氧樹(shù)脂的柔韌性和耐高溫性能。通過(guò)聚硅氧烷的活性端基（Si—OH，—NH2，烷氧基等）與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基、羥基反應(yīng)，生成嵌段高聚物。例如，將環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)己酮溶液與活性有機(jī)硅的二甲苯溶液加入三口燒瓶中，加入催化劑三乙酰丙酮鋁，升溫至回流溫度，反應(yīng)完成后，減壓蒸出溶劑，即得有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂。將環(huán)氧樹(shù)脂與甲基苯基硅樹(shù)脂機(jī)械混合，也可達(dá)到改性的目的。例如：

    甲基苯基硅樹(shù)脂粉（100~250目）100份

    環(huán)氧樹(shù)脂（100~250目）45份

    鉛玻璃粉（熔點(diǎn)450℃，200~400目）150份

    Fe2O3（1μm）3份

    所得粉末涂料能經(jīng)受500~700℃高溫不剝落。

    2.2.2蘋(píng)果酰胺（malamide）化合物改性

    蘋(píng)果酰胺化合物的結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    蘋(píng)果酰胺改性環(huán)氧粉末涂料配方及性能如下：

    蘋(píng)果酰胺化合物30份

    環(huán)氧樹(shù)脂70份

    線(xiàn)型甲酚醛樹(shù)脂50份

    二甲基咪唑2份

    耐結(jié)塊性良好

    初期剪斷接著力/（kg·cm-2）150

    耐熱率*/％80

    *：試片經(jīng)200℃放置1000h后測(cè)定剪斷接著力與初期剪斷接著力之比。

    2.3納米填料改性環(huán)氧樹(shù)脂

    用硅偶聯(lián)劑通過(guò)原位分散聚合法制備的納米SiO2環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂起到較好的增強(qiáng)增韌作用；并提高了環(huán)氧樹(shù)脂的耐熱性能。

    納米SiO2改性環(huán)氧樹(shù)脂制備方法：在攪拌狀態(tài)下將已烘干的納米SiO2加到有偶聯(lián)劑的丙酮溶液中，然后用超聲波處理30min，將該溶液和環(huán)氧樹(shù)脂攪拌均勻后脫除溶劑，升溫至130℃反應(yīng)1h，冷卻后即可。全球涂料網(wǎng)了解到，納米蒙脫土改性環(huán)氧樹(shù)脂也可提高環(huán)氧樹(shù)脂的耐熱性能和阻燃性能。

    2.4固化劑的選擇

    固化劑的種類(lèi)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的耐熱性也有很大影響。一般來(lái)說(shuō)，酸酐類(lèi)固化劑的耐熱性較好。

    比較通用的固化劑有以下幾種：

    （1）均苯四甲酸酐（PMDA）

    熔點(diǎn)280℃，熱變形溫度290℃。

    （2）苯酮四酸二酐（BTDA）

    熔點(diǎn)227℃，熱變形溫度大于280℃。

    （3）偏苯三酐咪唑酯

    其結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    式中：R1——苯基，R2——氰乙基。

    化學(xué)名稱(chēng)為：芐氰乙基-2-苯基咪唑一偏苯三甲酸（商品名キュアゾ一ル2MZ-CNS，日本四國(guó)化成廠(chǎng)）。

    （4）硼酚醛樹(shù)脂（FB酚醛樹(shù)脂）

    以硼酸、硼砂，雙酚A和甲醛水溶液為原料，在NaOH催化下縮聚而成。其結(jié)構(gòu)式為：

耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求以及生產(chǎn)

    已商品化的F系列固化劑可使環(huán)氧樹(shù)脂耐300~400℃高溫，而且仍然保持較高粘結(jié)強(qiáng)度。

    2.5顏填料的選擇

    顏填料對(duì)環(huán)氧粉末涂料的耐熱性能有很大的作用，選用適當(dāng)?shù)念佁盍�，可以顯著提高環(huán)氧粉末涂料的耐熱性能。

    2.5.1顏料的選擇

    一般無(wú)機(jī)顏料的耐熱性較好，大部分可以采用。黑色顏料可采用鉻銅顏料（SheperdColor公司生產(chǎn)）。鋁粉耐熱性也很好，但高溫下易變色；可預(yù)先用氟碳樹(shù)脂作包覆處理。

    2.5.2填料的選擇

    一般無(wú)機(jī)填料均有較好的耐熱性，其中比較適用的是硅灰粉（硅酸鈣）和云母粉。兩者可單獨(dú)使用，也可按一定比例配合使用。具體型號(hào)如：硅灰粉NyadM400（Nyco公司），金云母Surorite325HK（加拿大Surorite云母公司）。六鈦酸鉀晶須也可采用，它除耐熱性好外，還可提高涂層的硬度、耐磨性，耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，用量為5%~30％。

    2.5.3低熔點(diǎn)玻璃粉

    低熔點(diǎn)（400~500℃）玻璃粉是由氧化硅、氧化鈉、氧化鉀，氧化硼為原料制備而成；其細(xì)度在10μm以下；一般為空心球狀；比重0.4，如美國(guó)PQ公司生產(chǎn)的Q-Cell7040S等。使用量為10%~50%。還可加入少量玻璃助熔劑。低熔點(diǎn)玻璃粉也可用氟鋯酸鋇（BaZr2F10）代替。

    3、耐熱環(huán)氧粉末涂料配方舉例

    （1）線(xiàn)圈用環(huán)氧粉末配方及性能如下：

    環(huán)氧樹(shù)脂（Epikote1001）15份

    環(huán)氧樹(shù)脂（Epikote1002）15份

    環(huán)氧樹(shù)脂（Epikote1007）30份

    甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂40份

    硅酸鈣35份

    CaCO335份

    流平劑0.3份

    縮丁醛樹(shù)脂3份

    二苯酮四甲酸酐24.5份

    甲酚醛樹(shù)脂（OCN-120）9份

    三苯膦0.5份

    固化條件：180℃，30min。

    Tg147℃

    膠化時(shí)間（200℃）/s25

    耐熱性（450℃，5min）無(wú)變化（可變色）

    （2）用偏苯三酐-咪唑固化環(huán)氧粉末的配方及性能如下：

    環(huán)氧樹(shù)脂（Epikote1007）20份

    環(huán)氧樹(shù)脂（Epikote1004）20份

    線(xiàn)型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂（EPPN201）40份

    線(xiàn)型甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂（EPCN104）20份

    硅灰粉（或云母粉）30份

    CaCO330份

    流平劑0.3份

    雙氰胺2份

    偏苯三酐-咪唑酯固化劑6份

    外觀(guān)優(yōu)良

    膠化時(shí)間（200℃）/s10~11

    膠化時(shí)間（貯存后）/s8~9

    耐熱性/℃450~480

    貯存穩(wěn)定性（40℃，7d）良好

    4、結(jié)語(yǔ)

    耐高溫的聚合物品種很多，但要制備出各方面性能都能符合要求的粉末涂料，仍存在一定的困難和問(wèn)題。用環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)改性和選用適當(dāng)?shù)?a href="http://srglobaltrade.com/Search/search.aspx">固化劑和顏填料，可以制得不同高溫要求（200~600℃）的粉末涂料。耐熱環(huán)氧粉末涂料可廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品：如燒烤爐、暖風(fēng)機(jī)、大功率燈飾，以及機(jī)械設(shè)備的高溫部分，如排煙管道、高溫爐、石油化工裝置、飛機(jī)、導(dǎo)彈，宇航設(shè)備等的涂裝保護(hù)。耐熱環(huán)氧粉末涂料還可用于電氣絕緣材料方面的涂覆。采用溴化環(huán)氧樹(shù)脂或加入適當(dāng)?shù)淖枞紕�，還可作為阻燃粉末涂料使用。（來(lái)源：全球涂料網(wǎng)）

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