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耐高溫有機硅涂料的研制

發表人:jufapigment發表時間:2019-04-17

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耐高溫有機硅涂料的研制

孫振紅 周曉紅 岳文慧

西北永新化工股份有限公司,甘肅蘭州 730046 )

要: 在耐高溫顏填料、助劑、溶劑用量不變的前提下,考察等量國產有機硅樹脂與進口硅酮樹脂對耐高溫涂料性能的影響,以論證國產有機硅樹脂研制耐高溫涂料的可行性。

關鍵詞: 國產有機硅樹脂;進口硅酮樹脂;耐高溫涂料

0 引言

耐高溫涂料應用廣泛,在鋼鐵結構和大型機械設備,各種高爐、壁爐、鍋爐、熱風爐內外壁,煙囪、煙道、排氣管、熱交換器、油氣田管道及設備、煉鋼設備及管道等設備的外表面抗氧化?;ぶ釁鹱胖匾淖饔?。在現代工業、軍事、航天領域都需采用諸如耐高溫涂料等?;ご朧?/span> 1 ] 。耐高溫有機硅涂料是耐高溫涂料的主要品種之一,通常由有機硅樹脂、耐熱顏填料、助劑、溶劑等配制而成。顏填料的選擇大同小異,耐高溫白色顏料可選用 TiO 2 ;彩色顏料一般選用無機顏料,如鐵系、鎘系、鉻系顏料等,但也要考慮重金屬顏料對環境的污染;金屬顏料選用鋁、鋅、不銹鋼粉及鈦鎂粉,對提高耐熱性和防腐性有利;體質顏料選用滑石粉、云母粉、硫酸鋇、硅藻土、低熔點玻璃粉、陶瓷粉等,甚至用陶瓷釉料或磁性瓷料,使用溫度可達 800 ℃ 以上 [ 2-3 ] 。毫無疑問,有機硅樹脂的種類和基本特性對涂料的耐高溫性起著舉足輕重的作用。本文以國產有機硅樹脂和進口硅酮樹脂為基料進行對比,系統地研究了這兩種樹脂在 200~ 600 ℃ 不同溫度段制漆的常規性能、耐介質性、耐熱性、冷熱交變性等,進一步論證國產有機硅樹脂配制耐高溫涂料的可行性。

1 實驗部分

1.1 原材料

有機硅樹脂(技術指標見表 1 ),其他原材料,包括溶劑、耐高溫顏填料、助劑等。

表 1 有機硅樹脂的主要技術指標

1.2 檢測及生產設備

馬弗爐: SX-8-16 ,天津市中環試驗電爐有限公司; JOV13 恒溫恒濕空調,約頓; SK450 振蕩式混合機,美國; GFJ-0.4 高速分散機,上海涂墨化工機械有限公司。

1.3 生產工藝

在有機硅樹脂中加入分散劑、防沉劑、助溶劑等,高速分散均勻,再按配方加入其它耐高溫顏填料等,調成糊狀。然后用 SK450 振蕩式混合機混合至細度合格,加入其它溶劑、助劑等,高速分散均勻后,過濾,即制得耐高溫有機硅涂料。

1.4 性能測試

耐熱性能:在噴砂鋼板(厚度為 0.8~ 1.2 mm ,尺寸 100 mm × 120 mm )上噴涂耐高溫涂料后,在恒溫恒濕室[( 25 ± 2 )℃,( 57 ± 2 ) % ]自然干燥 2 d ,放入馬弗爐中,調到相應溫度; 200 h 后取出樣板,冷卻至室溫,用放大鏡觀察涂層表面狀況,如無龜裂、起泡、脫落現象,即表明涂層耐熱性良好 [ 4-5 ] 。冷熱交變性能:用坩堝鉗直接將涂裝后的樣板從高溫馬弗爐中取出,立刻放入常溫自來水中 2 h ,取出晾干。然后再放入馬弗爐中,升溫到取出時的溫度,保持 4 h ,再高溫取出。反復多個周期,如涂層完整(無龜裂、起泡、脫落現象),即表明涂層耐冷熱交變性能良好 [ 4-5 ] 。按相應國標測試其他指標:按 GB/T l720 — 1979 測試附著力;按 GB/T 1731 — 1993 測試柔韌性;按 GB/T 1732 — 1993 測試抗沖擊性;按 GB/T 1728-1979 測試干燥時間;按 GB/T 1733 — 1993 測試耐水性;按 GB/T 1763 — 1979 測試耐鹽水性;按 HG2 — 1611 — 85 測試耐油性。

2 結果與討論

在其它各種顏填料、助劑、溶劑用量不變的情況下,以國產有機硅樹脂等量替代進口硅酮樹脂,制備 200~ 600 ℃ 不同溫度段的各色耐高溫涂料。然后按照GB 1727 — 92 制備漆膜,試樣在恒溫恒濕室[( 25 ± 2 )℃,( 57 ± 2 ) % ]養護 48 h ,按相應標準對各項指標進行檢測。

2.1 常規性能對比

國產樹脂漆和進口樹脂漆的常規性能對比見表 2 。

表 2 國產樹脂漆和進口樹脂漆的常規性能對比

由表 2 可見:國產樹脂漆與進口樹脂漆的性能相當,個別產品在硬度、光澤、附著力、柔韌性、抗沖擊性方面,甚至優于進口樹脂漆。

2.2 耐熱性能對比

國產樹脂漆和進口樹脂漆的耐熱性能對比見表 3 。

表 3 國產樹脂漆和進口樹脂漆的耐熱性對比

由表 3 可見:在 200~ 300 ℃ 低溫段,國產有機硅樹脂漆的漆膜性能與進口硅酮樹脂漆相當,耐熱200 h ,漆膜不起泡、不脫落、不開裂;當溫度高于 300 ℃ 時,進口硅酮樹脂漆的耐熱性能略有減弱,表現在 400 ℃ 富鋅底漆局部有點泡, 600 ℃ 銀粉面漆、深灰面漆局部有龜裂、脫落現象。而國產有機硅樹脂漆的漆膜耐熱 400 ℃ /200 h 或 600 ℃ /200 h ,則沒有起泡、脫落和開裂現象,僅輕微變色。

2.3 冷熱交變性能對比

汽車、摩托車排煙管等部件所用的耐高溫涂料,常處于常溫、高溫和水洗沖刷交替狀態。在設計耐高溫有機硅涂料配方時,除考慮漆膜的機械性能、防腐性能、耐熱性能,還應綜合考慮漆膜的冷熱交變性能,才能滿足不斷發展的市場要求 6 ] 。國產樹脂漆和進口樹脂漆的冷熱交變性能對比見表 4 。由表 4 可見:國產有機硅樹脂制備的漆膜在 400~ 600 ℃ 范圍內,耐冷熱交變性能略優于進口樹脂漆。

2.4 耐介質性對比

國產樹脂漆和進口樹脂漆的耐介質性對比見表 5 。

表 5 國產樹脂漆和進口樹脂漆的耐介質性對比


表 4 國產樹脂漆和進口樹脂漆的冷熱交變性能對比

由表 5 可見:進口樹脂漆在耐潤滑油、耐汽油方面明顯存在一定缺陷,尤其是進口樹脂制備的耐 200 ℃ 黑面漆,在不足 12 h 內,漆膜基本全部溶解在潤滑油中,而國產樹脂漆則漆膜完好無損。對耐 300 ℃ 、 600 ℃ 銀粉面漆,進口樹脂制備的漆膜在汽油中銀粉損失率高于國產樹脂漆的 15% 左右。國產樹脂漆與進口樹脂漆在耐鹽水性方面均有待于進一步提高。

2.5 原材料價格對比

國產樹脂漆和進口樹脂漆的原材料價格對比見圖 1 。

圖 1 國產樹脂漆和進口樹脂漆的原材料價格對比

由圖 1 可見:進口樹脂制漆成本較高,基本是國產樹脂制漆價格的 2~1.5 倍。主要原因是進口樹脂報價約 90~110 元 /kg ,是國產有機硅樹脂價格的 1 倍多。而配方設計時,樹脂用量占總配方量的 40%~50% ,有些產品甚至達到 60% 。高額的進口樹脂價格,限制了一些中小企業耐高溫涂料的生產。

3 結語

1 ) 各種檢測結果表明:進口樹脂制備的耐高溫涂料在耐熱性,尤其在耐冷熱交變性、耐介質性等方面并沒有彰顯其優異的性能。具體體現在:在高溫段,進口樹脂漆漆膜的耐冷熱交變性低于 10 次,甚至僅有 3 次,就出現漆膜脫落、起泡等現象。在耐介質方面,進口樹脂制備的耐 200 ℃ 黑面漆,在浸入潤滑油短時間內,就出現漆膜溶解的現象。( 2 ) 進口樹脂制漆成本高,基本是國產樹脂制漆價格的 2~1.5 倍。隨著我國現代工業的不斷發展和對外開放的不斷深入,特別是冶金、石化、能源、新材料等行業,新工藝、新設備不斷涌現,對成本低廉的耐高溫涂料的需求很大,國產有機硅樹脂的研制成功無疑為耐高溫有機硅涂料的國產化打開了新局面


 

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