CN115418163A - 一种耐高温粉末涂料及制备方法 - Google Patents

一种耐高温粉末涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温粉末涂料及制备方法，该耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：25～45％的硅酮有机硅树脂，10～25％的环氧树脂，2.5～4.5％的有机硅树脂，1.6～4.0％的酚类固化剂，10～20％的硅微粉，1～5％的滑石粉，10～15％的玻璃粉，8～15％的锰铁黑，0.6～1.0％的硅烷偶联剂，0.5～0.9％的流平剂。本发明的耐高温粉末涂料具有优异的耐高温性能和良好的机械性能，能够耐600℃高温，适合汽车排气管的使用。

Description

一种耐高温粉末涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种耐高温粉末涂料及制备方法。
背景技术
现在的环保政策越来越严格，使得越来越多的涂料厂家改用无污染且利用率极高的粉末涂料。开发功能性且用于特殊场合的粉末涂料成为一种趋势，如耐高温粉末涂料。耐高温粉末涂料应用广泛，如烧烤炉、暖风机、高温炉、车辆排气管、特殊热管道等。耐高温粉末涂料不仅具有普通粉末涂料的性能，同时具备优异的耐热性和防腐蚀性。
由于汽车排气管用粉末涂料使用条件较为恶劣，排气管的温度500℃以上，且工作时间较长，而传统溶剂型涂料在环保政策日趋严格的监管下，将逐步被限制，研发汽车排气管用耐高温粉末涂料具有重要意义。
发明内容
鉴于上述状况，本发明提供一种耐高温粉末涂料及制备方法，具有优异的耐高温性能和良好的机械性能，能够耐600℃高温，适合汽车排气管的使用。
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000011
Figure BDA0003778628260000021
上述耐高温粉末涂料，其中，所述环氧树脂为E-12。
上述耐高温粉末涂料，其中，所述有机硅树脂为VN-203。
其中，硅酮有机硅树脂的耐高温性最好，本申请选择硅酮有机硅树脂为耐高温粉末涂料的成膜物，为了降低成本还加入少量环氧树脂。所有涂层在未高温烘烤前，涂层的机械性能良好，耐冲击和附着力皆满足应用需求；但在高温烘烤后，随着环氧树脂用量的增加，涂层的热损失也随之增加，且热损失仅比相对配方中环氧树脂含量高1～2个百分点，因此，环氧树脂在高温条件下，全部损失：当有机硅树脂的用量高于45％以上时，涂层的耐高温性能和涂层机械性能良好，烘烤前后的色差ΔE<2，可以满足市场需求；当有机硅树脂的用量低于45％(质量分数，后同)时，涂层烘烤之后，热损失太大，导致涂层的机械性能太差，涂层触碰之下就会掉落，且涂层颜色由黑色变成灰红色。所以，硅酮有机硅树脂的比例优选为25～45％，环氧树脂的比例优选为10～25％。
随着含硼玻璃粉用量的增加，涂层的热损失随之降低，而涂层的机械性能，随之升高而后降低。当含硼玻璃粉的用量为5％时，热损失虽为17.38％，但涂层性能较差：随着用量的增加，涂层的机械性能和热损失均逐渐降低；当用量高于13％时，涂层的热损失虽在降低，但涂层机械性能较差。低熔点的含硼玻璃粉在高温下融化，具有一定的黏结作用，但用量较少时，黏结效果不明显，如果用量太多，则涂层韧性不足，机械性有所降低。本申请中，含硼玻璃粉的比例优选为10～15％。
滑石粉呈片层结构，具有较好的高温下涂层防开裂性能，片层机构可以给予涂层一定的耐冲击性，且层间的范德华力较弱，所以加入适量的滑石粉有利于提高涂层的机械性能。随着滑石粉用量的增加，热损失也逐步增加，这是由于滑石粉中含有结合水，所以用量越多，涂层的热损失越大：涂层的表观性能随着用量的增加呈先升高后降低的趋势，本申请中，滑石粉的比例优选为1～5％。
硅烷偶联剂可以增加涂层与基材的附着力，也可增加材料间的黏结力，进而提高涂层的整体性能。涂层附着力随着用量的增加而增加，当用量大于1％时，涂层的附着力不再增加，因此，本申请中，硅烷偶联剂的比例优选为0.6～1.0％。
因粉末涂料体系中加入了环氧树脂，其与有机硅树脂的相容性较低，形成的砂纹有亮点，涂层的光泽有所升高，降低了涂层的装饰性。所以需加入少量流平剂，降低亮点，提高涂层的装饰性。但流平剂在高温下完仝损失，所以不宜过多，以免降低涂层的机械性能。随着流平剂用量的增加，光泽也逐步降低；当用量大于1％时，涂层的光泽不再降低，亮点消失。本申请中，硅烷偶联剂的比例优选为0.5～0.9％。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
上述耐高温粉末涂料的制备方法，其中，在搅拌缸中搅拌的转速为380～420r/min，时间为3～5min。
上述耐高温粉末涂料的制备方法，其中，磨粉机磨粉的条件为主磨转速8500～9500r/min、副磨转速6500～7500r/min，网为180目。
根据本发明提供的耐高温粉末涂料及制备方法，以有机硅树脂和环氧树脂为基料，制备出一种耐600℃高温的粉末涂料，有机硅树脂为VN-203，环氧树脂的固化剂为酚类固化剂：加入含硼玻璃粉可明显提高耐高温性能，滑石粉可明显改善烘烤后的涂层完整性，硅微粉可提高涂层的热失重稳定性，硅烷偶联剂可提高涂层的附着力。经过原料预混，熔融挤出、磨粉，成功制备了有机硅/环氧树脂的耐高温粉末涂料。试验结果表明：该耐高温粉末涂料具有耐高温性能和良好的机械性能，能够耐600℃高温，适合汽车排气管的使用。本发明以有机环氧树脂为成膜物，VN-203为有机硅树脂固化剂，酚类固化剂为环氧树脂的固化剂，并加入玻璃粉、滑石粉、硅微粉、锰铁黑、流平剂和硅烷偶联剂等颜填料，能够显著提高涂层的耐高温性能和良好的机械性能。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000041
其中，所述环氧树脂为E-12。
其中，所述有机硅树脂为VN-203。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，转速为400r/min，时间为4min，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，磨粉的条件为主磨转速8500r/min、副磨转速7500r/min，网为180目，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
涂层的制备：
涂层的制备包括板材的除油、除锈及涂层的静电喷涂等。对冷轧板浸渍于热酸和热碱中，除去铁锈和保护油，浸渍时间为8min。处理完成后，自然晾干。采用静电喷涂法，将粉末喷涂于冷轧板上，在230℃下，固化30min，即得耐高温粉末涂层，涂膜厚度约为70μm。
将上述固化完成耐高温粉末涂层的马口铁置于马弗炉内，在600℃下烘烤1h，烘烤完成后，取出进行性能和涂层色差分析。
用色差仪对涂层进行色差分析，所有测试过程均在室温下(23±2℃)进行；采用QCJ型涂膜耐冲击器测试涂层性能：按HG/T 2006-2006测试涂层性能，涂层附着力测试采用划格法。
实施例2
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000051
其中，所述环氧树脂为E-12。
其中，所述有机硅树脂为VN-203。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，转速为420r/min，时间3min，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，磨粉的条件为主磨转速9000r/min、副磨转速7000r/min，网为180目，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
涂层的制备：
涂层的制备包括板材的除油、除锈及涂层的静电喷涂等。对冷轧板浸渍于热酸和热碱中，除去铁锈和保护油，浸渍时间为10min。处理完成后，自然晾干。采用静电喷涂法，将粉末喷涂于冷轧板上，在230℃下，固化30min，即得耐高温粉末涂层，涂膜厚度约为75μm。
将上述固化完成耐高温粉末涂层的马口铁置于马弗炉内，在600℃下烘烤1h，烘烤完成后，取出进行性能和涂层色差分析。
用色差仪对涂层进行色差分析，所有测试过程均在室温下(23±2℃)进行；采用QCJ型涂膜耐冲击器测试涂层性能：按HG/T 2006-2006测试涂层性能，涂层附着力测试采用划格法。
实施例3
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000061
其中，所述环氧树脂为E-12。
其中，所述有机硅树脂为VN-203。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，转速为390r/min，时间为5min，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，磨粉的条件为主磨转速9000r/min、副磨转速7000r/min，网为180目，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
涂层的制备：
涂层的制备包括板材的除油、除锈及涂层的静电喷涂等。对冷轧板浸渍于热酸和热碱中，除去铁锈和保护油，浸渍时间为10min。处理完成后，自然晾干。采用静电喷涂法，将粉末喷涂于冷轧板上，在230℃下，固化30min，即得耐高温粉末涂层，涂膜厚度约为80μm。
将上述固化完成耐高温粉末涂层的马口铁置于马弗炉内，在600℃下烘烤1h，烘烤完成后，取出进行性能和涂层色差分析。
用色差仪对涂层进行色差分析，所有测试过程均在室温下(23±2℃)进行；采用QCJ型涂膜耐冲击器测试涂层性能：按HG/T 2006-2006测试涂层性能，涂层附着力测试采用划格法。
实施例4
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000071
Figure BDA0003778628260000081
其中，所述环氧树脂为E-12。
其中，所述有机硅树脂为VN-203。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，转速为380r/min，时间为5min，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，磨粉的条件为主磨转速9500r/min、副磨转速6500r/min，网为180目，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
涂层的制备：
涂层的制备包括板材的除油、除锈及涂层的静电喷涂等。对冷轧板浸渍于热酸和热碱中，除去铁锈和保护油，浸渍时间为9min。处理完成后，自然晾干。采用静电喷涂法，将粉末喷涂于冷轧板上，在230℃下，固化30min，即得耐高温粉末涂层，涂膜厚度约为60μm。
将上述固化完成耐高温粉末涂层的马口铁置于马弗炉内，在600℃下烘烤1h，烘烤完成后，取出进行性能和涂层色差分析。
用色差仪对涂层进行色差分析，所有测试过程均在室温下(23±2℃)进行；采用QCJ型涂膜耐冲击器测试涂层性能：按HG/T 2006-2006测试涂层性能，涂层附着力测试采用划格法。
实施例5
一种耐高温粉末涂料，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure BDA0003778628260000082
Figure BDA0003778628260000091
其中，所述环氧树脂为E-12。
其中，所述有机硅树脂为VN-203。
上述的耐高温粉末涂料的制备方法，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，转速为410r/min，时间为4min，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，磨粉的条件为主磨转速900r/min、副磨转速7500r/min，网为180目，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
涂层的制备：
涂层的制备包括板材的除油、除锈及涂层的静电喷涂等。对冷轧板浸渍于热酸和热碱中，除去铁锈和保护油，浸渍时间为7min。处理完成后，自然晾干。采用静电喷涂法，将粉末喷涂于冷轧板上，在230℃下，固化30min，即得耐高温粉末涂层，涂膜厚度约为60μm。
将上述固化完成耐高温粉末涂层的马口铁置于马弗炉内，在600℃下烘烤1h，烘烤完成后，取出进行性能和涂层色差分析。
用色差仪对涂层进行色差分析，所有测试过程均在室温下(23±2℃)进行；采用QCJ型涂膜耐冲击器测试涂层性能：按HG/T 2006-2006测试涂层性能，涂层附着力测试采用划格法。
上述各实施例的测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003778628260000101
综上，根据本发明提供的耐高温粉末涂料及制备方法，以有机硅树脂和环氧树脂为基料，制备出一种耐600℃高温的粉末涂料，有机硅树脂为VN-203，环氧树脂的固化剂为酚类固化剂：加入含硼玻璃粉可明显提高耐高温性能，滑石粉可明显改善烘烤后的涂层完整性，硅微粉可提高涂层的热失重稳定性，硅烷偶联剂可提高涂层的附着力。经过原料预混，熔融挤出、磨粉，成功制备了有机硅/环氧树脂的耐高温粉末涂料。试验结果表明：该耐高温粉末涂料具有耐高温性能和良好的机械性能，能够耐600℃高温，适合汽车排气管的使用。本发明以有机环氧树脂为成膜物，VN-203为有机硅树脂固化剂，酚类固化剂为环氧树脂的固化剂，并加入玻璃粉、滑石粉、硅微粉、锰铁黑、流平剂和硅烷偶联剂等颜填料，能够显著提高涂层的耐高温性能和良好的机械性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种耐高温粉末涂料，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：
Figure FDA0003778628250000011
2.根据权利要求1所述的耐高温粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为E-12。
3.根据权利要求1所述的耐高温粉末涂料，其特征在于，所述有机硅树脂为VN-203。
4.权利要求1-3任一项所述的耐高温粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括：
按比例称取各组分，并将称取的组分加入搅拌缸中搅拌，搅拌均匀后，倒入双螺杆挤出机中，熔融挤出，挤出机的加热条件为Ⅰ区温度110～115℃、Ⅱ区温度120～130℃；
挤出完成后，冷却至常温，送入磨粉机磨粉，当粉末涂料的粒径调整为32～37μm时，得耐高温粉末涂料。
5.根据权利要求4所述的耐高温粉末涂料的制备方法，其特征在于，在搅拌缸中搅拌的转速为380～420r/min，时间为3～5min。
6.根据权利要求4所述的耐高温粉末涂料的制备方法，其特征在于，磨粉机磨粉的条件为主磨转速8500～9500r/min、副磨转速6500～7500r/min，网为180目。
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