耐熱環氧粉末涂料

何德泉

摘要：采用不同類型的環氧樹脂，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℃保護性粉末涂料在上述高溫下仍能保持適當的物理力學性能。

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° 上述高溫涂層相當困難。

雖然環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的固化劑和顏色填料，也能獲得良好的耐熱性。因此，耐熱環氧粉末涂料得到了廣泛的應用。

1 耐熱環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，有些產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。

根據合適的改性環氧樹脂、固化劑和顏料適的改性環氧樹脂、固化劑和顏料填料，以達到價廉物美的目的。

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(包括耐化學性)

環氧樹脂具有良好的防腐性能，因此，環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。平整度可根據用戶的不同而有所不同。一般應允許有輕微的橙皮。

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添加。

1.5 貯存穩定性

因為不是高溫快固，選擇樹脂Tg 因此，儲存穩定性應該沒有問題。

2 耐熱環氧粉末涂料的原料

2.1 選擇環氧樹脂類型

雙酚A環氧樹脂環氧樹脂。其它耐熱性好的環氧樹脂包括：

（1） 雙酚A酚醛環氧

溶點65℃，環氧當量201，Tg=224℃；綜合性能良好。結構式為：

（2） 萘環酚醛環氧

熔點110~115℃，環氧當量240~275，Tg=300℃。熔融粘度低，粘結力強。

結構式為：

(3)二苯環氧YX-4020H（日本油化シエ/C）結構類型為：

（4） 4-4’- 二氨基二苯甲烷四縮甘油胺（TGDDM）［ELM434(日本住友化工)環氧當量117~134，最高Tg=240℃。

結構式為 ：

2.2 改性環氧樹脂

2.2.1 硅樹脂改性

聚硅氧烷改性環氧樹脂不僅能降低環氧樹脂的內應力，還能提高環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)與環氧樹脂的環氧基、羥基反應，產生嵌段聚合物。

例如，將環氧樹脂的環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，反應完成后，減壓蒸出溶劑，即硅改性環氧樹脂。

將環氧樹脂與甲基苯基硅樹脂機械混合，也可達到改性的目的。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構類型

蘋果酰胺改性環氧粉末涂料的配方及性能如下：

蘋果酰胺化合物 30 份

環氧樹脂 70 份

線性甲酚醛樹脂 50 份

二甲基咪唑 2 份

耐結塊性 良好

初期剪斷接著力/（kg·cm-2） 150

耐熱率*/％ 80

*：試片經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 納米填料改性環氧樹脂

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

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

將溶液和環氧樹脂攪拌均勻，去除溶劑，加熱至130℃反應1 h，冷卻后。納米蒙脫土改性環氧樹脂還能提高環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

其結構類型為：

式中：R1——苯基，R2-氰乙基。

化學名稱為苯氰乙基-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。其結構類型為：

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

2.5 顏色填料的選擇

顏料對環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)。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、耐化學穩定性和耐候性。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 耐熱環氧粉末涂料配方

(2)使用偏苯三酐- 咪唑固化環氧粉末的配方及性能如下：

4 結語

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。

耐熱環氧粉末涂料可廣泛應用于燒烤爐、加熱器、大功率照明、排煙管、高溫爐、石化裝置、飛機、導彈、航天設備等機械設備的高溫部件。

耐熱環氧粉末涂料也可用于電氣絕緣材料的涂化環氧樹脂或適當的阻燃劑也可用作阻燃粉末涂料。

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