耐熱環(huán)氧粉末涂料

何德泉

摘要：采用不同類型的環(huán)氧樹脂，或改性，選擇合適的固化劑和顏色填料，可制備更全面的耐熱性（200 ~600℃）粉末涂料。

前言

耐熱粉末涂料是指能長期承受2000℃保護(hù)性粉末涂料在上述高溫下仍能保持適當(dāng)?shù)奈锢砹W(xué)性能。

硅粉涂料耐熱性高，但價格高，初始外觀和機械性能差，固化溫度高，長期耐400° 上述高溫涂層相當(dāng)困難。

雖然環(huán)氧樹脂本身的耐熱性比硅樹脂差，但其性能更全面；通過改性和添加適當(dāng)?shù)墓袒瘎┖皖伾盍希材塬@得良好的耐熱性。因此，耐熱環(huán)氧粉末涂料得到了廣泛的應(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)品不一定長期在高溫下使用，所以耐熱性可以分為長期和短期。

根據(jù)合適的改性環(huán)氧樹脂、固化劑和顏料適的改性環(huán)氧樹脂、固化劑和顏料填料，以達(dá)到價廉物美的目的。

1.2 機械性能

包括早期和后期的機械性能。由于固化劑和顏料填料的選擇有限，其機械性能可略低于一般粉末涂料；但后期機械性能不能降低太多，這一點非常重要。

1.3 防腐性能(包括耐化學(xué)性)

環(huán)氧樹脂具有良好的防腐性能，因此，環(huán)氧粉末涂料完全可以滿足這一要求。

1.4 外觀

包括平整度、光澤、顏色等性能。平整度可根據(jù)用戶的不同而有所不同。一般應(yīng)允許有輕微的橙皮。

光澤大多需要平光和亞光，這是完全可以實現(xiàn)的。至于顏色，尤其是淺色，很難保持不變。抗氧化劑和阻塞胺可以適當(dāng)添加。

1.5 貯存穩(wěn)定性

因為不是高溫快固，選擇樹脂Tg 因此，儲存穩(wěn)定性應(yīng)該沒有問題。

2 耐熱環(huán)氧粉末涂料的原料

2.1 選擇環(huán)氧樹脂類型

雙酚A環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂。其它耐熱性好的環(huán)氧樹脂包括：

（1） 雙酚A酚醛環(huán)氧

溶點65℃，環(huán)氧當(dāng)量201，Tg=224℃；綜合性能良好。結(jié)構(gòu)式為：

（2） 萘環(huán)酚醛環(huán)氧

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

結(jié)構(gòu)式為：

(3)二苯環(huán)氧YX-4020H（日本油化シエ/C）結(jié)構(gòu)類型為：

（4） 4-4’- 二氨基二苯甲烷四縮甘油胺（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 ：

2.2 改性環(huán)氧樹脂

2.2.1 硅樹脂改性

聚硅氧烷改性環(huán)氧樹脂不僅能降低環(huán)氧樹脂的內(nèi)應(yīng)力，還能提高環(huán)氧樹脂的柔韌性和耐高溫性。

通過聚硅氧烷的活性端基（Si—OH，—NH二、烷氧基等)與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基、羥基反應(yīng)，產(chǎn)生嵌段聚合物。

例如，將環(huán)氧樹脂的環(huán)己酮溶液和活性硅二甲苯溶液加入三口燃燒瓶，加入催化劑三乙酰丙酮鋁，加熱至回流溫度，反應(yīng)完成后，減壓蒸出溶劑，即硅改性環(huán)氧樹脂。

將環(huán)氧樹脂與甲基苯基硅樹脂機械混合，也可達(dá)到改性的目的。例如：

粉末涂料能承受5000~700℃高溫不剝落。

2.2.2 蘋果酰胺（ ** lamide）化合物改性

蘋果酰胺化合物的結(jié)構(gòu)類型

蘋果酰胺改性環(huán)氧粉末涂料的配方及性能如下：

蘋果酰胺化合物 30 份

環(huán)氧樹脂 70 份

線性甲酚醛樹脂 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1 000 h 之后測量剪斷接著力與初始剪斷接著力之比。

2.3 納米填料改性環(huán)氧樹脂

納米采用硅偶聯(lián)劑原位分散聚合法制備SiO2.環(huán)氧樹脂復(fù)合材料對環(huán)氧樹脂具有良好的增強和韌性；提高環(huán)氧樹脂的耐熱性。

納米SiO2 改性環(huán)氧樹脂制備方法：將干燥的納米混合SiO2 在丙酮溶液中加入偶聯(lián)劑，然后用超聲波處理30 min。

將溶液和環(huán)氧樹脂攪拌均勻，去除溶劑，加熱至130℃反應(yīng)1 h，冷卻后。納米蒙脫土改性環(huán)氧樹脂還能提高環(huán)氧樹脂的耐熱性和阻燃性。

2.4 固化劑的選擇

固化劑的種類對環(huán)氧樹脂的耐熱性也有很大的影響。酸酐固化劑一般耐熱性好。

常用的固化劑有以下幾種:

（1） 均苯四甲酸酐（PMDA）熔點280℃，熱變形溫度290℃。

（2） 苯酮四酸二酐（BTDA）熔點227℃，熱變形溫度大于28℃。

（3） 偏苯三酐咪唑酯

其結(jié)構(gòu)類型為：

式中：R1——苯基，R2-氰乙基。

化學(xué)名稱為苯氰乙基-2- 苯基咪唑偏苯三甲酸(商品名稱)キュアゾ一ル2MZ-CNS，日本四國化工廠)。

（4） 硼酚醛樹脂（FB酚醛樹脂）

以硼酸、硼砂、雙酚A和甲醛水溶液為原料NaOH催化收縮。其結(jié)構(gòu)類型為：

已商品化的F 一系列固化劑能使環(huán)氧樹脂耐3000~400℃高溫，粘結(jié)強度仍然很高。

2.5 顏色填料的選擇

顏料對環(huán)氧粉末涂料的耐熱性有很大的作用，選用合適的顏料，可顯著提高環(huán)氧粉末涂料的耐熱性。

2.5.1 顏料的選擇

一般無機顏料耐熱性好，大部分可以使用。鉻銅顏料可用于黑色顏料（Sheperd Color 公司生產(chǎn))。鋁粉耐熱性也很好，但在高溫下容易變色；氟碳樹脂可以提前涂覆。

2.5.2 填料的選擇

一般來說，無機填料具有良好的耐熱性，其中硅灰粉（硅酸鈣）和云母粉更適用。兩者可單獨使用，也可按一定比例使用。

硅灰粉等具體型號Nyad M400（Nyco 金云母，公司)Surorite 325 HK（加拿大Surorite 云母公司)。

六鈦酸鉀晶須也可以使用。除了良好的耐熱性外，還可以提高涂層的硬度、耐磨性、耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性。劑量為5%~30％。

2.5.3 低熔點玻璃粉

低熔點（400~500℃）玻璃粉由氧化硅、氧化鈉、氧化鉀和氧化硼制成；細(xì)度為10 μm以下；

一般為空心球狀；比例0.4，如美國PQ 公司生產(chǎn)的Q-Cell 7040S 等等。用量為10%。~50%。少量玻璃助熔劑也可以添加。氟鋯酸鋇也可用于低熔點玻璃粉（BaZr2F10）代替。

3 耐熱環(huán)氧粉末涂料配方

(2)使用偏苯三酐- 咪唑固化環(huán)氧粉末的配方及性能如下：

4 結(jié)語

耐高溫聚合物種類繁多，但制備各方面性能都能滿足要求的粉末涂料仍存在一些困難和問題。

改性后使用環(huán)氧樹脂，選擇合適的固化劑和顏料填料，可制備不同的高溫要求(200~600℃）粉末涂料。

耐熱環(huán)氧粉末涂料可廣泛應(yīng)用于燒烤爐、加熱器、大功率照明、排煙管、高溫爐、石化裝置、飛機、導(dǎo)彈、航天設(shè)備等機械設(shè)備的高溫部件。

耐熱環(huán)氧粉末涂料也可用于電氣絕緣材料的涂化環(huán)氧樹脂或適當(dāng)?shù)淖枞紕┮部捎米髯枞挤勰┩苛稀?/p>

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