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        耐高溫粉末涂料的配方設計和問題

        2019-10-15

        摘要: 
        本文介紹了有機硅耐高溫粉末涂料的反應機理,配方設計,生產工藝等,此外參考配方,問題處理也作了重點介紹。 


        1、介紹:  
            粉末涂料由于其具有的無溶劑、施工簡單、利用率高等特點而在全球市場高速增長,有機硅耐高溫粉末涂料在美國八十年代在烤爐方面首先得到應用,而在九十年代中期快速在歐美市場快速增長。隨著中國逐漸成為全球的灶具、烤爐等主要的生產基地。市場對耐高溫粉末涂料的需要也日益增長。本文對耐高溫粉末涂料的配方設計、問題處理、生產工藝等進行了介紹。

         
        2、原理及性能介紹  


        2.1 原理 
            有機硅樹脂的反應機理都是非常類似,其自身可以交聯。在高溫下的固化反應式如下: 
        ~Si - OH + HO - Si ~    -   -   - >  ~Si - O - Si ~ + H2O    
        ~Si - OR + HO - Si ~     -   -   - > ~Si - O - Si ~ +ROH        
            此外,有機硅樹脂中側基不同的有機基團的熱穩定性也有所不同:苯基〉甲基〉乙基〉丙基〉丁基〉己基 
            通常,有機硅樹脂的固化溫度不能低于200度。而270 和 350 °C之間的溫度范圍對于有機硅耐高溫粉末涂料來說是個比較敏感的范圍點。因為在此時有機硅組分還沒有完全燒結完成,而有機組分已經開始燃燒分解。 
        此外,由于低Tg的有機硅樹脂在儲存和生產運輸過程中遇到的結塊問題使開發高Tg(玻璃化溫度) 的有機硅樹脂也成為必然,F在,德國瓦克化學公司已經推出了Tg 〉65 的應用于耐高溫粉末涂料的有機硅樹脂,成功解決了高溫天氣下的運輸、儲存問題。 


        2.2  有機硅粉末涂料應該具有的性能? 
            與有機樹脂不同的是,與適當的顏、填料配合使用的有機硅樹脂應具有優秀的長期耐熱性(200  -  650 °C)。 
            此外,對于食品接觸的場合,有機硅樹脂還應符合FDA 175.300 and BGVV – XV。良好的冷熱交變性。通過把熱板直接浸入冷水中,而涂膜不會損壞。 


        3、配方設計 


        3.1 基料的選擇: 
            有機硅樹脂是耐高溫粉末涂料的必不可少的基料,有機硅樹脂可以單獨作為基料或與聚酯、環氧樹脂拼用提高涂膜的耐高溫性。同時配方中也應選用耐高溫的無機顏料與填料以及適當的助劑。目前用于耐高溫粉末涂料的有機硅樹脂主要分為以下兩種: 
            甲基聚硅氧烷,其特點為:良好硬度;憎水性好;表面能低,具不沾效果;-  高溫下耐黃變好;但與其他有機樹脂的混溶性差。苯基聚硅氧烷, 良好的混溶性;良好的柔韌性;保光,保色性好。 
            在不同的耐高溫等級下有機硅樹脂的需要量: 
        耐熱250 °C   15%-45% 
        耐熱 250--400   30%-45% 


        3.2顏料的選用: 
            顏填料的選用對于耐熱有機硅粉末涂料也是至關重要的,很多耐高溫涂料由于選用不合適的顏、填料最終造成漆膜變色,附著力差等問題。 
            耐高溫粉末涂料主要以黑色或銀色為主: 
            黑色:二氧化錳,鉻鐵黑(氧化鐵,氧化鉻,二氧化錳混燒而成)。但黑度稍差。 
            銀色:鋁粉 
            白色:鈦白粉(350—400),鋅粉(約370 )遮蓋力較差,氧化銻,耐光耐熱,粉化性小,可用于防火阻燃。 
            黃色:鍶黃(SrCrO4): 耐熱性好,遮蓋力低,適合作底漆。 
            鉻黃(CdS,C.I.PY.37; C.I.No.77199):色澤艷麗,遮蓋力好。但有毒,主要用于不可與食物接觸的涂料體系。 
            紅色:鉻紅(顏料紅 108 C.I.P.R.108, C.I.No77202)色澤鮮艷,遮蓋力強,耐候性、分散性、耐熱性都很好。 
            藍色:鈷藍(CoAl2O4,顏料藍, C.I.P.B.28, C.I.No77346 ),主要成分是氧化鈷和氧化鋅。還有少量的氧化鋁和氧化鉻;瘜W穩定性好,著色力低。無毒。 
           綠色:氧化鉻綠。

         
        3.3填料的選擇: 
        滑石粉(3MgO.4SiO2.H2O):提高抗龜裂性,易失光,易粉化。 
        云母粉(K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O):抗粉化。 
        沉淀硫酸鋇(BaSO4):惰性物質,是體質顏料中比重最大的填料,耐酸,耐堿,無負面影響。 
        硅粉(SiO2):沉淀法二氧化硅。提高流動性。 
        硅灰石:硅酸鈣,高硬度,吸油量低。 


        4、生產工藝: 
        預混合: 
        建議混合時間:6-15分鐘。 
        太短:效率差,加重擠壓機負擔。顏料凝聚成團。太長:產生熱量,樹脂熔融結塊。 
        螺桿擠出溫度: 
        不能太高達到固化溫度,推薦擠出溫度:95-105 
        粒度分布: 
        粒度過細:流動差,易堵塞,結聚成團。 
        帶電性好,易噴涂,可獲得平整漆膜。 
        推薦粒徑:10-80微米 


        5、問題處理: 


        5.1如何提高上粉率 
        粉末粒徑的影響 
        太大:外觀質量下降,桔皮嚴重,重力造成上粉率下降。 
        太。簬щ娏繙p少, 
        推薦粒徑:10—90 微米 
        基料比:足夠的基料:不少于45 % 
        涂料含水率:粒徑越細,約易吸水;  
        儲存通風:壓縮空氣管道除濕;噴涂時空氣濕度不可太大。 
        噴涂電壓:60—90 KV  
        噴涂距離:250—350 毫米  


        5.2如何消除針孔? 
            針孔的產生主要來自于水分,而水分主要來自于三方面:1, 原材料中含有的水分。2, 樹脂固化過程中產生的水分。3,生產、運輸、存放中吸收空氣中水分。  
            添加除水劑異氰酸酯(IPDI ),會與水分發生如下反應。 
              2R-N=C=O + H2O à R-NH-CO-NH-R + CO2 
            采用兩步固化。不僅可以提高漆膜的有效流平時間。同時可以使粉末涂料中的水分在此過程  中揮發。 
                130 C/5 min 
                230 C/30 min  
            適當提高擠壓溫度,可以除去原材料中部分的水分。  


        5.3如何提高附著力?  
        底材需要預處理 
        噴砂處理或砂紙打磨。 
        干膜厚度應控制在20—60 微米之間 
        底材應保持在適當厚度  


        5.4 如何提高防結塊?     
            填料粒徑不可太細。 太細的填料容易吸收水分,而吸收了水分的顏填料很容易在生產、運輸、儲存過程中集結成團。  
            添加疏水性的氣相二氧化硅。疏水型的氣相二氧化硅可以在顏填料表面形成有效包裹,二氧化硅表面的疏水基團可以把水分據之于門外,而水分是結塊的主要原因。適當的顏基比(通常樹脂應在45—55% ) 


        6、參考配方  
        1) SILRES 604          260      有機硅樹脂     Wacker 
        2) Vestagon B 1530     6.5      異氰酸酯       Degussa 
        3) FERRO PK 3095       35       黑色顏料       Ferro 
        4) Glimmer SC          80       云母           Microfine Minerals  
        5) Talkum EL-10        99       滑石粉         Naintsch Minerals 
        6) Heucophos SAPP      75       磷酸鍶         Heubach Minerals 
        7) Benzoin             1.5      安息香膠   
        8) Resiflow PV 88      2.5      流平劑         Worlee 

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