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耐高溫粉末涂料的配方設(shè)計(jì)和問題
2019-10-15摘要：
本文介紹了有機(jī)硅耐高溫粉末涂料的反應(yīng)機(jī)理，配方設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝等，此外參考配方，問題處理也作了重點(diǎn)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(diǎn)而在全球市場高速增長，有機(jī)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(yīng)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(chǎn)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(shè)計(jì)、問題處理、生產(chǎn)工藝等進(jìn)行了介紹。
2、原理及性能介紹
2.1 原理
有機(jī)硅樹脂的反應(yīng)機(jī)理都是非常類似，其自身可以交聯(lián)。在高溫下的固化反應(yīng)式如下：
~Si - OH + HO - Si ~ - - - > ~Si - O - Si ~ + H2O
~Si - OR + HO - Si ~ - - - > ~Si - O - Si ~ +ROH
此外，有機(jī)硅樹脂中側(cè)基不同的有機(jī)基團(tuán)的熱穩(wěn)定性也有所不同：苯基〉甲基〉乙基〉丙基〉丁基〉己基
通常，有機(jī)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(jī)硅耐高溫粉末涂料來說是個比較敏感的范圍點(diǎn)。因?yàn)樵诖藭r有機(jī)硅組分還沒有完全燒結(jié)完成，而有機(jī)組分已經(jīng)開始燃燒分解。
此外，由于低Tg的有機(jī)硅樹脂在儲存和生產(chǎn)運(yùn)輸過程中遇到的結(jié)塊問題使開發(fā)高Tg（玻璃化溫度） 的有機(jī)硅樹脂也成為必然�，F(xiàn)在，德國瓦克化學(xué)公司已經(jīng)推出了Tg 〉65 的應(yīng)用于耐高溫粉末涂料的有機(jī)硅樹脂，成功解決了高溫天氣下的運(yùn)輸、儲存問題。
2.2 有機(jī)硅粉末涂料應(yīng)該具有的性能？
與有機(jī)樹脂不同的是，與適當(dāng)?shù)念�、填料配合使用的有機(jī)硅樹脂應(yīng)具有優(yōu)秀的長期耐熱性(200 - 650 °C)。
此外，對于食品接觸的場合，有機(jī)硅樹脂還應(yīng)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(shè)計(jì)
3.1 基料的選擇：
有機(jī)硅樹脂是耐高溫粉末涂料的必不可少的基料，有機(jī)硅樹脂可以單獨(dú)作為基料或與聚酯、環(huán)氧樹脂拼用提高涂膜的耐高溫性。同時配方中也應(yīng)選用耐高溫的無機(jī)顏料與填料以及適當(dāng)?shù)闹鷦�。目前用于耐高溫粉末涂料的有機(jī)硅樹脂主要分為以下兩種：
甲基聚硅氧烷，其特點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)硅粉末涂料也是至關(guān)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(qiáng)，耐候性、分散性、耐熱性都很好。
藍(lán)色：鈷藍(lán)（CoAl2O4，顏料藍(lán)， 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(xué)穩(wěn)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(zhì)，是體質(zhì)顏料中比重最大的填料，耐酸，耐堿，無負(fù)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(chǎn)工藝：
預(yù)混合：
建議混合時間：6-15分鐘。
太短：效率差，加重?cái)D壓機(jī)負(fù)擔(dān)。顏料凝聚成團(tuán)。太長：產(chǎn)生熱量，樹脂熔融結(jié)塊。
螺桿擠出溫度：
不能太高達(dá)到固化溫度，推薦擠出溫度：95-105
粒度分布：
粒度過細(xì)：流動差，易堵塞，結(jié)聚成團(tuán)。
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(zhì)量下降，桔皮嚴(yán)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(xì)，約易吸水；
儲存通風(fēng)：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(chǎn)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(chǎn)生的水分。3，生產(chǎn)、運(yùn)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(fā)生如下反應(yīng)。
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(fā)。
130 C/5 min
230 C/30 min
適當(dāng)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(yù)處理
噴砂處理或砂紙打磨。
干膜厚度應(yīng)控制在20—60 微米之間
底材應(yīng)保持在適當(dāng)厚度
5.4 如何提高防結(jié)塊？
填料粒徑不可太細(xì)。 太細(xì)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(chǎn)、運(yùn)輸、儲存過程中集結(jié)成團(tuán)。
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(tuán)可以把水分據(jù)之于門外，而水分是結(jié)塊的主要原因。適當(dāng)?shù)念伝龋ㄍǔ渲瑧?yīng)在45—55% ）
6、參考配方
1) SILRES 604 260 有機(jī)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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