耐高温有机硅涂料的研制

耐高温有机硅涂料的研制

孙振红 周晓红 孙 玲 岳文慧 ( 西北永新化工股份有限公司,甘肃兰州 730046)

0 引言
耐高温涂料应用广泛,在钢铁结构和大型机械设备,各种高炉、壁炉、锅炉、热风炉内外壁,烟囱、烟道、排气管、热交换器、油气田管道及设备、炼钢设备及管道等设备的外表面抗氧化保护中起着重要的作用。在现代工业、军事、航天领域都需采用诸如耐高温涂料等保护措施[1]。耐高温有机硅涂料是耐高温涂料的主要品种之一,通常由有机硅树脂、耐热颜填料、助剂、溶剂等配制而成。颜填料的选择大同小异,耐高温白色颜料可选用TiO2 ;彩色颜料一般选用无机颜料,如铁系、镉系、铬系颜料等,但也要考虑重金属颜料对环境的污染;金属颜料选用铝、锌、不锈钢粉及钛镁粉,对提高耐热性和防腐性有利;体质颜料选用滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅藻土、低熔点玻璃粉、陶瓷粉等,甚至用陶瓷釉料或磁性瓷料,使用温度可达800℃以上[2-3]。毫无疑问,有机硅树脂的种类和基本特性对涂料的耐高温性起着举足轻重的作用。本文以国产有机硅树脂和进口硅酮树脂为基料进行对比,系统地研究了这两种树脂在200~600℃不同温度段制漆的常规性能、耐介质性、耐热性、冷热交变性等,进一步论证国产有机硅树脂配制耐高温涂料的可行性。

1 实验部分
1.1 原材料
有机硅树脂(技术指标见表1),其他原材料,包括溶剂、耐高温颜填料、助剂等。
表1 有机硅树脂的主要技术指标

1.2 检测及生产设备
马弗炉:SX-8-16,天津市中环试验电炉有限公司; JOV13 恒温恒湿空调,约顿;SK450 振荡式混合机,美国;GFJ-0.4 高速分散机,上海涂墨化工机械有限公司。
1.3 生产工艺
在有机硅树脂中加入分散剂、防沉剂、助溶剂等,高速分散均匀,再按配方加入其它耐高温颜填料等,调成糊状。然后用SK450 振荡式混合机混合至细度合格,加入其它溶剂、助剂等,高速分散均匀后,过滤,即制得耐高温有机硅涂料。
1.4 性能测试
耐热性能:在喷砂钢板(厚度为0.8~1.2 mm,尺寸100 mm×120 mm)上喷涂耐高温涂料后,在恒温恒湿室[(25±2)℃,(57±2)%]自然干燥2 d,放入马弗炉中,调到相应温度;200 h 后取出样板,冷却至室温,用放大镜观察涂层表面状况,如无龟裂、起泡、脱落现象,即表明涂层耐热性良好[4-5]。
冷热交变性能:用坩埚钳直接将涂装后的样板从高温马弗炉中取出,立刻放入常温自来水中2 h,取出晾干。然后再放入马弗炉中,升温到取出时的温度,保持4 h,再高温取出。反复多个周期,如涂层完整(无龟裂、起泡、脱落现象),即表明涂层耐冷热交变性能良好[4-5]。
按相应国标测试其他指标:按GB/T l720—1979测试附着力;按GB/T 1731—1993 测试柔韧性;按GB/T 1732—1993 测试抗冲击性;按GB/T 1728-1979测试干燥时间;按GB/T 1733—1993 测试耐水性;按GB/T 1763—1979 测试耐盐水性;按HG2—1611—85测试耐油性。

2 结果与讨论
在其它各种颜填料、助剂、溶剂用量不变的情况下,以国产有机硅树脂等量替代进口硅酮树脂,制备200~600℃不同温度段的各色耐高温涂料。然后按照GB 1727—92 制备漆膜,试样在恒温恒湿室[(25±2)℃,(57±2)%]养护48 h,按相应标准对各项指标进行检测。
2.1 常规性能对比
国产树脂漆和进口树脂漆的常规性能对比见表2。
表2 国产树脂漆和进口树脂漆的常规性能对比

由表2 可见:国产树脂漆与进口树脂漆的性能相当,个别产品在硬度、光泽、附着力、柔韧性、抗冲击性方面,甚至优于进口树脂漆。
2.2 耐热性能对比
国产树脂漆和进口树脂漆的耐热性能对比见表3。
表3 国产树脂漆和进口树脂漆的耐热性对比

由表3 可见:在200~300℃低温段,国产有机硅树脂漆的漆膜性能与进口硅酮树脂漆相当,耐热200 h,漆膜不起泡、不脱落、不开裂;当温度高于300℃时,进口硅酮树脂漆的耐热性能略有减弱,表现在400℃富锌底漆局部有点泡,600℃银粉面漆、深灰面漆局部有龟裂、脱落现象。而国产有机硅树脂漆的漆膜耐热400℃ /200 h 或600℃ /200 h,则没有起泡、脱落和开裂现象,仅轻微变色。
2.3 冷热交变性能对比
汽车、摩托车排烟管等部件所用的耐高温涂料,常处于常温、高温和水洗冲刷交替状态。在设计耐高温有机硅涂料配方时,除考虑漆膜的机械性能、防腐性能、耐热性能,还应综合考虑漆膜的冷热交变性能,才能满足不断发展的市场要求[6]。国产树脂漆和进口树脂漆的冷热交变性能对比见表4。由表4 可见:国产有机硅树脂制备的漆膜在400~600℃范围内,耐冷热交变性能略优于进口树脂漆。
表4 国产树脂漆和进口树脂漆的冷热交变性能对比

2.4 耐介质性对比
国产树脂漆和进口树脂漆的耐介质性对比见表5。
表5 国产树脂漆和进口树脂漆的耐介质性对比

由表5 可见:进口树脂漆在耐润滑油、耐汽油方面明显存在一定缺陷,尤其是进口树脂制备的耐200℃黑面漆,在不足12 h 内,漆膜基本全部溶解在润滑油中,而国产树脂漆则漆膜完好无损。对耐300℃、600℃银粉面漆,进口树脂制备的漆膜在汽油中银粉损失率高于国产树脂漆的15% 左右。国产树脂漆与进口树脂漆在耐盐水性方面均有待于进一步提高。
2.5 原材料价格对比
国产树脂漆和进口树脂漆的原材料价格对比见图1。


由图1 可见:进口树脂制漆成本较高,基本是国产树脂制漆价格的2~1.5 倍。主要原因是进口树脂报价约90~110 元/kg,是国产有机硅树脂价格的1 倍多。而配方设计时,树脂用量占总配方量的40%~50%,有些产品甚至达到60%。高额的进口树脂价格,限制了一些中小企业耐高温涂料的生产。

3 结语
(1) 各种检测结果表明:进口树脂制备的耐高温涂料在耐热性,尤其在耐冷热交变性、耐介质性等方面并没有彰显其优异的性能。具体体现在:在高温段,进口树脂漆漆膜的耐冷热交变性低于10 次,甚至仅有3 次,就出现漆膜脱落、起泡等现象。在耐介质方面,进口树脂制备的耐200℃黑面漆,在浸入润滑油短时间内,就出现漆膜溶解的现象。
(2) 进口树脂制漆成本高,基本是国产树脂制漆价格的2~1.5 倍。随着我国现代工业的不断发展和对外开放的不断深入,特别是冶金、石化、能源、新材料等行业,新工艺、新设备不断涌现,对成本低廉的耐高温涂料的需求很大,国产有机硅树脂的研制成功无疑为耐高温有机硅涂料的国产化打开了新局面[3-4]。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注