耐热环氧粉末涂料

何德泉

摘要：采用不同类型的环氧树脂，或改性，选择合适的固化剂和颜色填料，可制备更全面的耐热性（200 ~600℃）粉末涂料。

前言

耐热粉末涂料是指能长期承受2000℃保护性粉末涂料在上述高温下仍能保持适当的物理力学性能。

硅粉涂料耐热性高，但价格高，初始外观和机械性能差，固化温度高，长期耐400° 上述高温涂层相当困难。

虽然环氧树脂本身的耐热性比硅树脂差，但其性能更全面；通过改性和添加适当的固化剂和颜色填料，也能获得良好的耐热性。因此，耐热环氧粉末涂料得到了广泛的应用。

1 耐热环氧粉末涂料的性能要求

1.1 耐热性

耐热性是最重要的性能指标，有些产品不一定长期在高温下使用，所以耐热性可以分为长期和短期。

根据合适的改性环氧树脂、固化剂和颜料适的改性环氧树脂、固化剂和颜料填料，以达到价廉物美的目的。

1.2 机械性能

包括早期和后期的机械性能。由于固化剂和颜料填料的选择有限，其机械性能可略低于一般粉末涂料；但后期机械性能不能降低太多，这一点非常重要。

1.3 防腐性能(包括耐化学性)

环氧树脂具有良好的防腐性能，因此，环氧粉末涂料完全可以满足这一要求。

1.4 外观

包括平整度、光泽、颜色等性能。平整度可根据用户的不同而有所不同。一般应允许有轻微的橙皮。

光泽大多需要平光和亚光，这是完全可以实现的。至于颜色，尤其是浅色，很难保持不变。抗氧化剂和阻塞胺可以适当添加。

1.5 贮存稳定性

因为不是高温快固，选择树脂Tg 因此，储存稳定性应该没有问题。

2 耐热环氧粉末涂料的原料

2.1 选择环氧树脂类型

双酚A环氧树脂环氧树脂。其它耐热性好的环氧树脂包括：

（1） 双酚A酚醛环氧

溶点65℃，环氧当量201，Tg=224℃；综合性能良好。结构式为：

（2） 萘环酚醛环氧

熔点110~115℃，环氧当量240~275，Tg=300℃。熔融粘度低，粘结力强。

结构式为：

(3)二苯环氧YX-4020H（日本油化シエ/C）结构类型为：

（4） 4-4’- 二氨基二苯甲烷四缩甘油胺（TGDDM）［ELM434(日本住友化工)环氧当量117~134，最高Tg=240℃。

结构式为 ：

2.2 改性环氧树脂

2.2.1 硅树脂改性

聚硅氧烷改性环氧树脂不仅能降低环氧树脂的内应力，还能提高环氧树脂的柔韧性和耐高温性。

通过聚硅氧烷的活性端基（Si—OH，—NH二、烷氧基等)与环氧树脂的环氧基、羟基反应，产生嵌段聚合物。

例如，将环氧树脂的环己酮溶液和活性硅二甲苯溶液加入三口燃烧瓶，加入催化剂三乙酰丙酮铝，加热至回流温度，反应完成后，减压蒸出溶剂，即硅改性环氧树脂。

将环氧树脂与甲基苯基硅树脂机械混合，也可达到改性的目的。例如：

粉末涂料能承受5000~700℃高温不剥落。

2.2.2 苹果酰胺（ ** lamide）化合物改性

苹果酰胺化合物的结构类型

苹果酰胺改性环氧粉末涂料的配方及性能如下：

苹果酰胺化合物 30 份

环氧树脂 70 份

线性甲酚醛树脂 50 份

二甲基咪唑 2 份

耐结块性 良好

初期剪断接着力/（kg·cm-2） 150

耐热率*/％ 80

*：试片经200℃放置1 000 h 之后测量剪断接着力与初始剪断接着力之比。

2.3 纳米填料改性环氧树脂

纳米采用硅偶联剂原位分散聚合法制备SiO2.环氧树脂复合材料对环氧树脂具有良好的增强和韧性；提高环氧树脂的耐热性。

纳米SiO2 改性环氧树脂制备方法：将干燥的纳米混合SiO2 在丙酮溶液中加入偶联剂，然后用超声波处理30 min。

将溶液和环氧树脂搅拌均匀，去除溶剂，加热至130℃反应1 h，冷却后。纳米蒙脱土改性环氧树脂还能提高环氧树脂的耐热性和阻燃性。

2.4 固化剂的选择

固化剂的种类对环氧树脂的耐热性也有很大的影响。酸酐固化剂一般耐热性好。

常用的固化剂有以下几种:

（1） 均苯四甲酸酐（PMDA）熔点280℃，热变形温度290℃。

（2） 苯酮四酸二酐（BTDA）熔点227℃，热变形温度大于28℃。

（3） 偏苯三酐咪唑酯

其结构类型为：

式中：R1——苯基，R2-氰乙基。

化学名称为苯氰乙基-2- 苯基咪唑偏苯三甲酸(商品名称)キュアゾ一ル2MZ-CNS，日本四国化工厂)。

（4） 硼酚醛树脂（FB酚醛树脂）

以硼酸、硼砂、双酚A和甲醛水溶液为原料NaOH催化收缩。其结构类型为：

已商品化的F 一系列固化剂能使环氧树脂耐3000~400℃高温，粘结强度仍然很高。

2.5 颜色填料的选择

颜料对环氧粉末涂料的耐热性有很大的作用，选用合适的颜料，可显著提高环氧粉末涂料的耐热性。

2.5.1 颜料的选择

一般无机颜料耐热性好，大部分可以使用。铬铜颜料可用于黑色颜料（Sheperd Color 公司生产)。铝粉耐热性也很好，但在高温下容易变色；氟碳树脂可以提前涂覆。

2.5.2 填料的选择

一般来说，无机填料具有良好的耐热性，其中硅灰粉（硅酸钙）和云母粉更适用。两者可单独使用，也可按一定比例使用。

硅灰粉等具体型号Nyad M400（Nyco 金云母，公司)Surorite 325 HK（加拿大Surorite 云母公司)。

六钛酸钾晶须也可以使用。除了良好的耐热性外，还可以提高涂层的硬度、耐磨性、耐化学稳定性和耐候性。剂量为5%~30％。

2.5.3 低熔点玻璃粉

低熔点（400~500℃）玻璃粉由氧化硅、氧化钠、氧化钾和氧化硼制成；细度为10 μm以下；

一般为空心球状；比例0.4，如美国PQ 公司生产的Q-Cell 7040S 等等。用量为10%。~50%。少量玻璃助熔剂也可以添加。氟锆酸钡也可用于低熔点玻璃粉（BaZr2F10）代替。

3 耐热环氧粉末涂料配方

(2)使用偏苯三酐- 咪唑固化环氧粉末的配方及性能如下：

4 结语

耐高温聚合物种类繁多，但制备各方面性能都能满足要求的粉末涂料仍存在一些困难和问题。

改性后使用环氧树脂，选择合适的固化剂和颜料填料，可制备不同的高温要求(200~600℃）粉末涂料。

耐热环氧粉末涂料可广泛应用于烧烤炉、加热器、大功率照明、排烟管、高温炉、石化装置、飞机、导弹、航天设备等机械设备的高温部件。

耐热环氧粉末涂料也可用于电气绝缘材料的涂化环氧树脂或适当的阻燃剂也可用作阻燃粉末涂料。

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