茂名市電白區(qū)耐高溫油漆的原材料選擇和配方設(shè)計(jì)

摘要：介紹了樹脂、顏料及填料的選擇對(duì)耐高溫油漆性能的影響，給出了參考配方及耐熱涂料的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：耐高溫油漆、耐熱涂料；有機(jī)硅樹脂；顏填料

耐高溫油漆、耐熱涂料一般指溫度 200 ℃ 以上，漆膜不變色、不脫落，仍能保持適當(dāng)?shù)奈锢頇C(jī)械性能的涂料。近幾年來，隨著耐熱涂料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，逐漸賦于其某些新的功能，例如裝飾性、耐候性和防腐性。

市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)是 300℃ 以下的耐熱涂料要求更多的是裝飾性，如光澤、色相等；而 300 ℃ 以上的耐熱涂料，對(duì)防腐性、耐候性的要求更高，特別是一些室外的大型耐熱設(shè)施。

耐高溫油漆、耐熱涂料種類很多，其中以有機(jī)硅耐高溫油漆、耐熱涂料應(yīng)用***為廣泛，因?yàn)橛袡C(jī)硅樹脂的 Si — O 鍵與無機(jī)硅酸鹽相同，有很好的耐熱性和耐久性，同時(shí)有機(jī)硅樹 脂中又含有Si — C鍵，具有有機(jī)化合物的可溶性和絕緣性，兼具無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的特性。純有機(jī)硅清漆可耐 200 ～ 250~C ，以有機(jī)硅樹脂為基料加人金屬粉、耐熱填料、玻璃料配制的涂料可耐溫 300 ～ 700 ℃ 。

1 樹脂的耐熱性

高聚物受熱裂解屬均裂游離基反應(yīng)，因此對(duì)高聚物的耐熱穩(wěn)定性，分子中的共價(jià)鍵起決定作用：Ssi — C ， 290 kJ ／ mol ； C — C ， 347 kJ ／ mol ； C — O ， 351 kJ ／ mol； Si —O ， 443 ． 6 kJ ／ mol 。

以 C — C 鍵構(gòu)成的普通高聚物，受熱氧化斷裂 為低分子，而有機(jī)硅高聚物中硅原子所連接的烴基 受熱氧化后生成 Si —O — Si 鍵，而Si —O — Si 鍵主要在 350℃ 才開始斷裂，在此溫度下一般的有機(jī)高聚物已全部裂解，從而失去其使用功能。

Si —O — Si 鍵對(duì)硅原子上連接的烴基受熱氧化起屏蔽作用，隨烴基大小及性質(zhì)有所不同，如苯基、乙烯基比甲基的耐熱性好。在有機(jī)硅樹脂中，有機(jī)基一般為苯基 (Ph) 和甲基 (Me) ，通常 Ph ／ Me 為 0 ． 5 ／ 1 。

DOW 公司 804 和 805 有 機(jī)硅樹脂的 Ph ／ Me 值分別為 0 ． 4 ／ 1 ． 0 和 1 ． 1 ／ 1 ． 0 。我們對(duì)兩種丙烯酸樹脂和 8 種有機(jī)硅樹脂在 200 ～ 700 ℃ 不同溫度下測(cè)算其熱失重值，為耐高溫油漆、耐熱涂料選擇合適的基料提供基本依據(jù)。

稱取 (3 ～ 6)g 液體樹脂，在 120 ～ 140℃ 烘干至恒重 (10 h 左右 ) ，然后在不同高溫條件下烘烤 ( 烘箱及馬弗爐 ) ，烘烤時(shí)間 (4 ～ 5)h ，再測(cè)其失重?cái)?shù)據(jù) ( 表 1) 。

表 1 熱失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

我們對(duì)兩種熱塑性丙烯酸樹脂和兩種有機(jī)硅樹 脂的熱失重曲線進(jìn)行比較，見圖1。由圖 1 不難看出，丙烯酸樹脂在 200 ～ 300℃ 高溫下，熱失重急劇上升，在 400℃ 之前分子結(jié)構(gòu)已完全破壞。而有機(jī)硅樹脂從200～400℃ 熱失重逐漸，但 400℃ 后，熱失重逐漸放緩。圖 1 熱失重曲線比較

2 彩色顏料的耐高溫性能2 ． 1 樹脂對(duì)漆膜顏色的影響

耐高溫油漆、耐熱涂料在選擇顏色時(shí)，要充分注意到樹脂在高溫下的色澤變化，注意顏料鮮艷性的同時(shí)，更要考慮到顏料的耐熱等級(jí)。有資料報(bào)導(dǎo)，鈦粉、氧化鋅、銻白和有機(jī)硅樹脂配合可耐 350 ～ 400℃ 而不變色。

經(jīng)對(duì)多種型號(hào)的 A 型、 R 型鈦粉，間接法氧化鋅以及銻粉和有機(jī)硅樹脂配制的耐熱涂料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在 200℃ 以上，耐熱涂料程度不同地呈黃相，甚至變成褐色。

以白色顏料為主的復(fù)色高溫漆，色差變化大，其原因主要是白色顏料在高溫下耐黃變性不佳，另外，樹脂變色也是其原因之一。幾種國(guó)產(chǎn)樹脂在高溫下的色相變化如表 2 所示。

表 2 樹脂在高溫下的色相變化

2 ． 2 彩色顏料的耐熱性能由于顏料和聚合物在高溫下存在變色傾向，給耐熱涂料的裝飾性、特別是配制復(fù)色漆帶來很大困 難。我們選擇了十幾種彩色顏料，在不加樹脂制漆的情況下，以干粉狀觀察其在不同溫度下的色相變 化 ( 表 3) 。

表3 顏料在不同溫度下的色相變化

2 ． 3 鐵系顏料的耐高溫性氧化鐵行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，給涂料行業(yè)提供了豐富多彩的顏料，其中一些氧化鐵顏料耐高溫性能頗佳，配合有機(jī)硅樹脂可以生產(chǎn)出不同顏色的耐高溫油漆、耐高溫涂料。對(duì)其中幾種氧化鐵顏料在不同溫度條件下的色相變化作定量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表

4 。具體作法是用同一種有機(jī)硅樹脂，把各種耐高溫氧化鐵顏料磨成漆漿，同時(shí)刷兩塊板，一塊進(jìn)行高溫烘烤，另 一塊則在常溫下干燥成膜作為對(duì)照。然后測(cè)兩者之 間在不同溫度條件下的變化及色差。

3 耐高溫油漆、耐熱涂料的填料選擇和普通色漆不同的是，耐高溫油漆、耐熱涂料配方中填料是***的，這不僅出于成本考慮，更重要的是填料是影響漆膜耐熱性能的主要因素之一，特別是 400 ℃以上的高溫涂料。

因?yàn)橛袡C(jī)硅耐高溫油漆、耐熱涂料在 400 ℃以上的高溫下發(fā)生激烈的熱分解，聚有機(jī)硅氧烷的側(cè)鏈，有機(jī)基及主鏈被破壞，在鏈節(jié)斷裂的地方形成活化中心，進(jìn)一步與硅酸鹽、氧化物相互作用，這種熱物理一化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使有機(jī)硅和硅酸鹽等無機(jī)組分聯(lián)系起來，從而保證了耐高溫油漆、耐熱涂料的優(yōu)異性能，實(shí)踐證明：選擇填料品種，確定其配比對(duì)耐高溫油漆、耐熱涂料是非常重要的。

常用的填料有云母、滑石粉、二氧化硅、玻璃粉、石棉粉等。另外近幾年來市場(chǎng)上推出的空心微球和空心漂球也開始在耐高溫油漆、耐熱涂料中應(yīng)用。

表 4 鐵系顏料的耐高溫性，幾種防銹填料的熱失重率見表 5 。表 5 幾種防銹填料的熱失重率

由于耐高溫油漆、耐熱涂料的應(yīng)用范圍越來越廣，防腐性能的要求也越來越突出，環(huán)境中的水分、化學(xué)介質(zhì)、等諸多因素都會(huì)引起耐高溫油漆、耐熱涂料銹蝕和破壞，很多耐高溫油漆、耐熱涂料施工后，尚未投入高溫運(yùn)行，已經(jīng)銹痕斑斑，失去了使用價(jià)值。

所以耐熱涂料配方設(shè)計(jì)時(shí)，除注意耐熱等級(jí)，還要充分考慮到環(huán)境因素和加入填料，以調(diào)節(jié)配方的 PVC ，防銹填料的另一作用是可以保證耐高溫油漆、耐熱涂料長(zhǎng)期使用過程中的防腐性能。

4 耐高溫油漆、耐熱涂料用助劑由于大多數(shù)有機(jī)硅樹脂粘度低，而顏、填料吸油量低，所以耐高溫油漆、耐熱涂料的粘度不高，市售耐高溫油漆、耐熱涂料在施工時(shí)遇到的問題之一是沉淀嚴(yán)重，甚至難以重新攪拌均勻，從而影響施工效果和使用價(jià)值，因此，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆莱羷┮愿纳颇蜔嵬苛系拈_罐效果。

無機(jī)類的防沉劑效果較好，如氣相二氧化硅、改性膨潤(rùn)土，這類防沉劑有一定的觸變效果，有變稠傾向，如配合凹凸棒土可以改善貯存效果，而且粘度變化不大。聚酰胺類防沉劑使用效果很好，但價(jià)格較高，加量多會(huì)影響耐熱性。5 有機(jī)硅耐高溫油漆、耐熱涂料配方設(shè)計(jì)和質(zhì)量指標(biāo)

5 ． 1 參考配方

分散劑 適量溶劑 25 ～ 30600 ℃ 以上的耐高溫油漆耐熱涂料，對(duì)有機(jī)硅樹脂要求極高，加入硅酸鹽填料的同時(shí)，應(yīng)添加玻璃料。

通常按 以下公式調(diào)整配方：

在配方設(shè)計(jì)中，要充分注意環(huán)境條件，適量加入耐高溫的防銹填料。5 2 有機(jī)硅耐高溫油漆耐熱涂料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中僅有兩個(gè)產(chǎn)品，即 W61 — 34 草綠有機(jī)硅耐高溫油漆耐熱涂料和有機(jī)硅烘干耐高溫油漆，耐熱溫度分別為 400℃ 和 500℃ 。

其它耐熱級(jí)別的有機(jī)硅耐高溫油漆還沒有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。市售耐熱涂料技術(shù)指標(biāo)也比較簡(jiǎn)單，并不能表征耐高溫油漆的性能。在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)明確耐熱指標(biāo)，并且在此溫度下烘烤不少于 10 h ，冷卻后，測(cè)試其機(jī)械性能，如耐沖擊性、柔韌性、附著力。其次，應(yīng)增加耐水 性、耐鹽水性等指標(biāo)。

200 ℃ 鋁粉有機(jī)硅耐熱涂料的技術(shù)指標(biāo)見表 6 。

表 6 2 ∞ 鋁粉有機(jī)硅耐高溫油漆耐熱涂料的技術(shù)指標(biāo)

6 結(jié)語在選擇耐高溫油漆耐熱涂料用樹脂時(shí)應(yīng)充分注意到該樹脂高溫下的失重情況及變色；無機(jī)顏料在不同的溫度下其顏色會(huì)隨之變化；氧化鐵顏料在不同的溫度下色相發(fā)生變化，要選擇色相變化***小的品種；填料對(duì)耐高溫油漆耐熱涂料至關(guān)重要，耐熱溫度越高硅酸鹽類填料的添加量就越多。