惠州市龍門縣新型耐高溫油漆的制備研究

摘要：以酸性磷酸鋁無機黏結(jié)劑為成膜物，電熔石英粉為耐高溫填料，OP－10為非離子型表面活性劑，氧化鎂和氧化鋅為固化劑，二氧化錫為導(dǎo)電填料，制備了新型耐高溫油漆。

試驗結(jié)果表明，反應(yīng)時間為60min，耐高溫填料的加入量為30%，表面活性劑的加入量為1%，固化劑的加入量為0.5%~0.8%，增稠劑的加入量為2.1%~2.7%，導(dǎo)電填料的加入量為1%~2%時，其耐高溫性能可達8000℃（5min）。

關(guān)鍵詞：耐高溫油漆，耐高溫涂料；耐熱涂料；有機硅高溫漆

耐高溫油漆是一種涂于物體表面，使之具有一定的傳導(dǎo)能力的功能性耐高溫油漆涂料[1-2]，其在航天領(lǐng)域主要應(yīng)用于工業(yè)爐和煙囪，以對金屬結(jié)構(gòu)進行保護，同時也起到一定的裝飾作用。

耐高溫油漆是不可或缺的功能性耐高溫涂料[3]。傳統(tǒng)的耐高溫油漆是以有機聚合物為基體樹脂制備的高溫涂料，其耐熱性較差，一般不超過200℃，無法滿足更高耐熱性能的要求（不小于500℃）。

本研究以酸性磷酸鋁無機黏結(jié)劑為主要成膜物，并配以耐高溫電熔石英粉，以氣相二氧化硅為凝膠劑，以金屬氧化物為固化劑，制備了耐高溫油漆，該耐高溫油漆具有良好的耐熱性能和抗靜電性能。

2.2耐高溫油漆試驗儀器

工藝流程

2.4耐高溫油漆的制備及噴涂

將表面活性劑OP-10、5μm電熔石英粉加入到酸性磷酸鋁無機黏結(jié)劑中，球磨混合1.5h；然后加入氣相二氧化硅，繼續(xù)球磨1h；而后再加入固化劑氧化鎂、氧化鋅，球磨1h，得到耐高溫油漆。將上述制備的耐高溫油漆攪拌均勻后噴涂60mm×50mm×3mm和50mm×20mm×3mm的氧化鋁陶瓷試板上，室溫下20min表干，160℃固化完全。

2.5耐高溫油漆性能測試

采用相應(yīng)的儀器測試耐高溫油漆體系的黏度、表面電阻、維氏硬度、柔韌性和細度。將固化后得到的試板置于馬弗爐中，進行高溫?zé)g試驗，燒蝕溫度分別為500℃、800℃、300℃，燒蝕時間為5min，對涂層外觀進行觀察。

3 耐高溫油漆結(jié)果與討論

3.1反應(yīng)時間對磷酸鋁體系黏度的影響

在加熱情況下，磷酸與氫氧化鋁粉末會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的產(chǎn)物。根據(jù)二者量的不同，可能有下列3個反應(yīng)：

由于Al2（HPO4）3和AlPO4在水中的溶解度較低，將以沉淀的形式析出，因此隨著反應(yīng)的進行，體系中磷酸鋁的產(chǎn)率逐漸，表觀上表現(xiàn)為體系的黏度。因此為了控制反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，需監(jiān)測體系黏度隨反應(yīng)時間的變化，其結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著反應(yīng)時間的延長，體系的黏度呈指數(shù)形式變化。在反應(yīng)初期，體系黏度隨時間的延長變化不大，當反應(yīng)時間大于30min后，體系中磷酸鋁的產(chǎn)率迅速增加，相應(yīng)地體系黏度也迅速。綜合考慮反應(yīng)時間對磷酸鋁體系的產(chǎn)率及黏度的影響，確定反應(yīng)時間為60min。

3.2耐高溫油漆填料對涂料性能的影響

采用上述試驗制備的酸性磷酸鋁無機黏結(jié)劑為主要成膜物，并通過向體系中加入耐高溫填料以實現(xiàn)油漆的耐高溫性能。考察耐高溫填料的加入量對油漆硬度和柔韌性的影響，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 耐高溫油漆填料對涂料性能的影響

由圖3可知，隨著耐高溫油漆填料加入量的增加，涂料的硬度逐漸，柔韌性逐漸降低。綜合考慮耐高溫油漆的硬度和柔韌性，確定耐高溫填料的加入量為油漆總量的30%。

3.3表面活性劑對耐高溫油漆性能的影響

為了改善耐高溫固體填料在無機黏結(jié)劑中的分散效果和耐高溫油漆的潤濕性，本研究選用向體系中加入非離子型表面活性劑烷基（壬基）酚聚氧乙烯醚（簡稱OP-10）。固定耐高溫填料的加入量為30%（質(zhì)量分數(shù)），考察表面活性劑的加入量對耐高溫油漆細度的影響，試驗結(jié)果見圖4。

由圖4可知，隨著表面活性劑加入量的增加，耐高溫油漆細度逐漸降低，直至無明顯變化，也就是說隨著表面活性劑的不斷加入，耐高溫填料在涂料中的分散效果越來越好，直至無明顯變化，故確定表面活性劑的加入量為1%（質(zhì)量分數(shù)）。

3.4固化劑對耐高溫油漆性能的影響

本研究采用氧化鎂和氧化鋅為耐高溫油漆的固化劑，以氣相二氧化硅為增稠劑，以二氧化錫為導(dǎo)電填料。固定耐高溫填料的加入量為30%，表面活性劑OP-10的加入量為1%，氧化鎂和氧化鋅的質(zhì)量比為2.4∶1.0，考察了導(dǎo)電填料、固化劑、增稠劑的加入量對耐高溫油漆性能的影響，試驗結(jié)果見表1。

表1 固化劑、增稠劑加入量對耐高溫油漆性能的影響

由表1可知，當固化劑和增稠劑的加入量一定時，耐高溫油漆的表面電阻值隨著導(dǎo)電填料加入量的而減小，導(dǎo)電性逐漸增強。當導(dǎo)電填料的加入量一定時，涂料的表面電阻值隨著固化劑和增稠劑加入量的增加幾乎不變。

由于抗靜電耐高溫涂料指的是一組表面電阻率在105~109Ω范圍內(nèi)的特種功能性耐高溫油漆，因此確定固化劑的加入量為0.5%~0.8%，增稠劑的加入量為2.1%~2.7%時，導(dǎo)電填料的加入量以1%~2%為。

3.5耐高溫油漆性能測試

將固化后的氧化鋁陶瓷試板置于馬弗爐中進行高溫?zé)g試驗，燒蝕溫度分別為500℃、800℃、1000℃，燒蝕時間均為5min，試驗結(jié)束后對涂層外觀進行觀察。結(jié)果表明：經(jīng)不同溫度燒蝕后，涂層均未碳化，未出現(xiàn)明顯的裂痕及脫落現(xiàn)象，即體系內(nèi)未發(fā)生其它反應(yīng)，耐熱性好。

4結(jié)語

本研究以酸性磷酸鋁無機黏結(jié)劑為成膜物，以電熔石英粉為耐高溫填料，以O(shè)P－10為非離子型表面活性劑，以氧化鎂和氧化鋅為固化劑，以二氧化錫為導(dǎo)電填料制備了新型耐高溫油漆。

當反應(yīng)時間為60min，耐高溫填料的加入量為30%，表面活性劑的加入量為1%，固化劑的加入量為0.5%~0.8%，增稠劑的加入量為2.1%~2.7%，導(dǎo)電填料的加入量為1%~2%時，其耐高溫性能可達300-800℃（5min）。