电热板用耐高温涂料的性能

电热板用耐高温涂料的性能

杨继兵1,曾群2,李恩伟1,杨德1
( 1. 兰州应通特种材料研究所惠州分所,广东惠州516000;2. 广东佛山高明欧一电子制造有限公司,广东佛山528500)

近年来欧美发达国家相继将各类民用电器产品转移到我国生产,如何满足客户对产品性能、安全、环保的严格要求,同时具有低成本、低价位是各出口企业面临并需解决的关键问题。佛山高明欧一电子制造有限公司为欧洲电加热设备厂研制的各类电热板是室内加热设备的核心部件,其散热面需喷涂耐高温( 400℃ 以上) 黑色涂料。电热板涂层必须确保在测试中不褪色、不开裂、不粉化、不产生刺激性气味。根据客户要求,本实验参考电动大巴电池箱内壁耐高温防护涂料的组成、施工工艺等[1 - 4],以硅树脂为基料、选择与硅树脂兼容性能优良的硅酸盐如云母、滑石、磁土、气相法二氧化硅等为填料,铬铁黑、二氧化锰、硬质炭黑、石墨等为颜料,氮化硼、钛化硼等为耐磨补强剂,对人体无毒害、环保、高效复合型阻燃剂为防火剂,研制了耐高温防火涂料YT09,考察了涂料的耐高温性、耐久性及气味等性能。

1 试验
1. 1 主要原料
G - 1 富锌底漆、GT - 9 云母氧化铁底漆、YT09 面漆: 主要性能见表1、表2,自制; 对比试验用涂料: 1007 ( 黑银) 、9212,佛山某公司; 样板X: 欧盟客户提供。底材: 1050H18 铝板,尺寸不小于100 mm× 100 mm,厚度0. 5 ~ 0. 8 mm。


1. 2 涂膜的性能测试
样板制备: 将铝板去油污、用百洁布打磨;喷涂两遍涂料,放入履带式烘烤线,在380℃固化15 ~ 20 min。个别不能加热固化的产品使用自催化型高效常温固化剂N - 7,固化剂用量为涂料质量的0. 5% ~ 2%。许多实验直接使用电加热板产品进行测试。涂膜的耐高温性( 自订) : 将样板放入430 ℃烘箱中,连续加热120 h 后取出,对照未加热样板,观察涂膜是否有开裂、起泡、粉化、色变等现象。
涂膜的快速老化寿命( 根据欧盟客户要求自订) : 将喷涂了YT09 涂料的加热板部件安装在测试角( 专用设备) ( 见图1) 上。加热板通电1 min后升温至340 ℃时立即断电,自然降温约30 s至255 ℃,再次通电至340 ℃,将此过程设为一个周期; 进行2 500 个周期后观测涂膜变化。

涂膜的耐久性( 参照UL1030 标准自订) :将电加热样板按1. 08 倍额定电压通电60 min,断电,20 min 后再通电,将此过程设为1 个周期; 连续进行1 000 个周期后检测涂膜变化。气味测试( 按欧洲客户要求自订) : 使用测试箱或面积不大于15 m2、高度不大于4 m、没有异味的小房间,关好门窗,电加热样板以额定电压通电,10 min 后检测有无刺激性气味析出。

2 结果与讨论
欧盟客户对涂料的基本要求: 一是电加热板工作面( 热辐射面) 喷涂黑色耐高温涂料,涂层长期处于400℃ 环境不褪色、不开裂、不粉化、无气味; 二是符合欧盟RoHS 指令及REACH 法规要求。限于篇幅,本文仅讨论涂料的部分关键性能。
2. 1 涂膜的耐高温性能
表3 是3 种来源的涂料样板的耐高温性能。

注: 1) 各种涂料测试后均未呈现其它异常变化。
由表3 可见,经过初选,YT09 ( 进口色粉) 、C9212、X 三种涂料样板合格,另两种涂料样板不合格。将YT09 ( 进口色粉) 、C9212、X 三种涂料样板进行快速老化寿命测试。结果三种涂料样板均合格。
2. 2 涂膜的耐久性能
表4 是3 种涂料样板的耐久性能测试结果。

由表4 可见,YT09 涂料样板的耐久性较好。
2. 3 涂膜的气味
经初步的气味测试,两种国产涂料样板均不合格。影响涂膜气味的主要因素是涂料中高温下可挥发介质和杂质的含量、施工工艺、固化温度、加热时间、加热固化设备的压力等。为消除涂膜的气味,首先对涂料原材料进行了严格的检测,防止高温下能产生气体介质的杂质混入; 同时,对涂膜加热固化工艺进行了较大调整。经多次实验,热固化工艺改成两段固化,即样板放入履带式烘烤线, 在380 ℃ 烘烤15 min,取出冷却至室温; 再次放入履带式烘烤线,在380 ℃烘烤15 min,取出冷却至室温。采用新工艺喷涂的样板经多次气味检测,均合格; 将其多次送欧盟作气味测试,结果每批均合格。
2. 4 涂膜的RoHS 和REACH 检验结果
经VDE 化学实验室按照2002 /95 /EC( RoHS) 检测,六种有害物质含量检验合格。经VDE 化学实验室按照EC1907 /2006( REACH) 检测,SVHC 38 项高度关注物质符合性检测结果合格。

3 结束语
经检测,YT09 耐高温涂料的耐高温性、快速老化寿命、耐久性能均符合要求,涂膜的气味通过改进喷涂工艺和热固化工艺也能达到要求。用该涂料喷涂的电加热器散热板可满足欧盟客户的要求。该涂料还可用于灯具、加热炉、配电箱、控制台等。
致谢: 衷心感谢大力支持本试验的佛山公司相关科研机构、喷涂厂!

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