茂名市電白區(qū)耐高溫油漆的原材料選擇和配方設計

摘要：介紹了樹脂、顏料及填料的選擇對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指標。關鍵詞：耐高溫油漆、耐熱涂料；有機硅樹脂；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?shù)奈锢頇C械性能的涂料。近幾年來，隨著耐熱涂料的應用領域不斷拓展，逐漸賦于其某些新的功能，例如裝飾性、耐候性和防腐性。

市場發(fā)展趨勢是 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，對防腐性、耐候性的要求更高，特別是一些室外的大型耐熱設施。

耐高溫油漆、耐熱涂料種類很多，其中以有機硅耐高溫油漆、耐熱涂料應用***為廣泛，因為有機硅樹脂的 Si — O 鍵與無機硅酸鹽相同，有很好的耐熱性和耐久性，同時有機硅樹 脂中又含有Si — C鍵，具有有機化合物的可溶性和絕緣性，兼具無機化合物和有機化合物的特性。純有機硅清漆可耐 200 ～ 250~C ，以有機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，因此對高聚物的耐熱穩(wěn)定性，分子中的共價鍵起決定作用：Ssi — C ， 290 kJ ／ mol ； C — C ， 347 kJ ／ mol ； C — O ， 351 kJ ／ mol； Si —O ， 443 ． 6 kJ ／ mol 。

以 C — C 鍵構成的普通高聚物，受熱氧化斷裂 為低分子，而有機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高聚物已全部裂解，從而失去其使用功能。

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

DOW 公司 804 和 805 有 機硅樹脂的 Ph ／ Me 值分別為 0 ． 4 ／ 1 ． 0 和 1 ． 1 ／ 1 ． 0 。我們對兩種丙烯酸樹脂和 8 種有機硅樹脂在 200 ～ 700 ℃ 不同溫度下測算其熱失重值，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 ) ，烘烤時間 (4 ～ 5)h ，再測其失重數(shù)據(jù) ( 表 1) 。

表 1 熱失重實驗數(shù)據(jù)

我們對兩種熱塑性丙烯酸樹脂和兩種有機硅樹 脂的熱失重曲線進行比較，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℃ 之前分子結構已完全破壞。而有機硅樹脂從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 樹脂對漆膜顏色的影響

耐高溫油漆、耐熱涂料在選擇顏色時，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，更要考慮到顏料的耐熱等級。有資料報導，鈦粉、氧化鋅、銻白和有機硅樹脂配合可耐 350 ～ 400℃ 而不變色。

經(jīng)對多種型號的 A 型、 R 型鈦粉，間接法氧化鋅以及銻粉和有機硅樹脂配制的耐熱涂料進行實驗，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)的技術進步，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，檢測結果見表

4 。具體作法是用同一種有機硅樹脂，把各種耐高溫氧化鐵顏料磨成漆漿，同時刷兩塊板，一塊進行高溫烘烤，另 一塊則在常溫下干燥成膜作為對照。然后測兩者之 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。

因為有機硅耐高溫油漆、耐熱涂料在 400 ℃以上的高溫下發(fā)生激烈的熱分解，聚有機硅氧烷的側鏈，有機基及主鏈被破壞，在鏈節(jié)斷裂的地方形成活化中心，進一步與硅酸鹽、氧化物相互作用，這種熱物理一化學反應的結果使有機硅和硅酸鹽等無機組分聯(lián)系起來，從而保證了耐高溫油漆、耐熱涂料的優(yōu)異性能，實踐證明：選擇填料品種，確定其配比對耐高溫油漆、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、化學介質、等諸多因素都會引起耐高溫油漆、耐熱涂料銹蝕和破壞，很多耐高溫油漆、耐熱涂料施工后，尚未投入高溫運行，已經(jīng)銹痕斑斑，失去了使用價值。

所以耐熱涂料配方設計時，除注意耐熱等級，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、耐熱涂料在施工時遇到的問題之一是沉淀嚴重，甚至難以重新攪拌均勻，從而影響施工效果和使用價值，因此，應選擇適當?shù)姆莱羷┮愿纳颇蜔嵬苛系拈_罐效果。

無機類的防沉劑效果較好，如氣相二氧化硅、改性膨潤土，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，但價格較高，加量多會影響耐熱性。5 有機硅耐高溫油漆、耐熱涂料配方設計和質量指標

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，對有機硅樹脂要求極高，加入硅酸鹽填料的同時，應添加玻璃料。

通常按 以下公式調(diào)整配方：

在配方設計中，要充分注意環(huán)境條件，適量加入耐高溫的防銹填料。5 2 有機硅耐高溫油漆耐熱涂料的技術標準現(xiàn)有專業(yè)標準中僅有兩個產(chǎn)品，即 W61 — 34 草綠有機硅耐高溫油漆耐熱涂料和有機硅烘干耐高溫油漆，耐熱溫度分別為 400℃ 和 500℃ 。

其它耐熱級別的有機硅耐高溫油漆還沒有專業(yè)標準。市售耐熱涂料技術指標也比較簡單，并不能表征耐高溫油漆的性能。在制定技術標準時，應明確耐熱指標，并且在此溫度下烘烤不少于 10 h ，冷卻后，測試其機械性能，如耐沖擊性、柔韌性、附著力。其次，應增加耐水 性、耐鹽水性等指標。

200 ℃ 鋁粉有機硅耐熱涂料的技術指標見表 6 。

表 6 2 ∞ 鋁粉有機硅耐高溫油漆耐熱涂料的技術指標

6 結語在選擇耐高溫油漆耐熱涂料用樹脂時應充分注意到該樹脂高溫下的失重情況及變色；無機顏料在不同的溫度下其顏色會隨之變化；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；填料對耐高溫油漆耐熱涂料至關重要，耐熱溫度越高硅酸鹽類填料的添加量就越多。