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W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究,以改性有機硅樹脂為成膜物,添加如云母粉、石英粉、石棉粉等填料及低熔點耐高溫玻璃粉和陶瓷粉、耐高溫顏料、助劑及溶劑制備出一種具有良好耐熱性和耐蝕性
2019年11月08日    閱讀量:186    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

0 前 言

針對各種耐高溫設備如高爐、壁爐、鍋爐、熱風爐內外壁、煙囪、煙道、排氣管、熱交換器工藝品、油氣田管道及設備、煉鋼設備及管道等表面的高溫氧化腐蝕問題,最行之有效的解決方法就是采用耐高溫抗氧化涂層保護。


耐高溫防護涂料以制作方便、成本低廉在現代工業、軍事、航天等領域得到廣泛應用[1]。目前市場上耐高溫涂料主要為無機耐高溫涂料和有機耐高溫涂料兩大類中國建材網cnprofit.com。其中,無機耐高溫涂料主要有陶瓷涂料、硅酸鹽類涂料、磷酸鹽類涂料和富鋅底漆等;有機耐高溫涂料主要有氟樹脂涂料、雜環聚合物涂料和有機硅耐高溫涂料等[2],有機硅樹脂由于其主鏈的硅氧鍵鍵能很強,所以具有很好的耐熱性,以有機硅樹脂作為耐高溫涂料成膜物最為普遍[3]。


有機硅樹脂還具有有機基團,兼有無機和有機的雙重性能。有機硅樹脂用其他樹脂改性,或拼用特殊的顏填料,具有良好的施工性能、涂膜物理化學性能及特殊耐熱性能,因而得到了廣泛應用。本研究以改性有機硅樹脂為基料,搭配適量的耐熱顏料、填料、助劑、溶劑等,研制了一種耐800 ℃有機硅耐高溫涂料,討論了顏填料的具體作用并給出建議配方及產品檢測結果,希望能解決部分設備的高溫氧化腐蝕問題。


1 試驗部分

1.1 原材料

改性有機硅樹脂,固體分含量48%±2%,武漢現代,工業品;金紅石型鈦白粉、氧化鐵紅、云母粉、陶瓷粉、低熔點玻璃粉、石英粉、石棉粉、防沉劑、分散劑、溶劑,工業品;鈷藍、鈷綠、銅鉻黑、鈦鉻棕等顏料,湖南巨發科技有限公司,均為工業級。

1.2 主要檢測及生產設備

馬弗爐SX-8-16,天津市中環試驗電爐有限公司;JOV13恒溫恒濕空調,約頓;Q-PANEL人工加速老化箱,美國;耐鹽霧腐蝕試驗箱,上海試驗儀器廠;SK450振蕩式混合機,美國;GFJ-0.4高速分散機,上海涂墨化工機械有限公司。

1.3 生產工藝

將改性有機硅樹脂、分散劑、防沉劑、助溶劑按配方量準確配制,用GFJ-0.4高速攪拌分散均勻后。再按照先輕后重、先少后多的原則加入顏料、填料,高速(1 200~1 500 r/min)分散均勻,再用SK450振蕩式混合機振蕩研磨至60 μm以下,加入低熔點玻璃粉高速分散約3 h,再加入消泡劑、流平劑等助劑,用專用稀釋劑調整黏度到合適的范圍,檢測,合格后過濾包裝。

1.4 性能測試

耐熱性能:由于普通噴砂鋼板(厚度為0.8~1.2mm)在約800 ℃高溫的馬弗爐內出現嚴重彎曲變形現象,現選擇厚度為6~8 mm的鋼板。鋼板表面在涂裝底漆前應噴砂處理達到Sa2.5級,不便噴砂處理采用動力工具除銹至St3級(ISO 8501-1:1988)。表面不允許有焊渣、藥皮、電弧煙塵,邊角不允許有毛刺及未除去的銹斑。


表面不平處或其他因噴砂處理引起的表面瑕疵須設法磨平、填補或適當處理。鋼板在表面處理后4 h內上噴涂W61-800耐高溫涂料,試樣在恒溫恒濕室[(25±2) ℃,57%±2%]自然干燥48 h,放入馬弗爐中,調溫至800 ℃并保持恒溫8 h后取出,冷至室溫,用放大鏡觀察涂層表面狀況,如無龜裂、起泡、脫落現象,即說明涂層耐熱性能良好[4-5]。


冷熱交變性能:涂裝后的樣板經過持續800 ℃保持8 h后,取出,冷至室溫25 ℃;重新放入馬弗爐中,經過2 h高溫后,取出,冷至室溫。反復多個周期,用放大鏡觀察涂層表面狀況,如無龜裂、起泡、脫落現象,即說明涂層耐冷熱交變性能良好[4-5]。


其他指標按相應國標:涂膜制備參照GB/T 1727-92;涂膜顏色與外觀按GB 1729-79測試;細度按GB/T1724-79測試;黏度按GB 9269-88測試;附著力按GB/T 1720-1979測試;柔韌性按GB/T 1731-1993測試;沖擊強度按GB/T 1732-1993測試;干燥時間按GB/T1728-1979測試;耐水性按GB/T 1733-1993測試;耐鹽水性按GB/T 1763-1979測試;耐熱性按GB 1735-79測試;耐人工老化按GB/T 1765-97測試;耐鹽霧按GB/T1740-79(89)測試。


2 結果與討論

2.1 涂料主要成分的篩選

2.1.1 有機硅樹脂的篩選[5]

以國產有機硅樹脂與進口硅酮樹脂對比耐高溫涂料性能(見圖1),基本檢測數據顯示,采用進口樹脂制備的耐高溫涂料在耐熱性,尤其在耐冷熱交變性、耐介質等方面性能基本相當。

耐高溫涂料性能對比

W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究,以改性有機硅樹脂為成膜物,添加如云母粉、石英粉、石棉粉等填料及低熔點耐高溫玻璃粉和陶瓷粉、耐高溫顏料、助劑及溶劑制備出一種具有良好耐熱性和耐蝕性 中國建材網,cnprofit.com

由圖1可知,進口樹脂制漆成本較高,基本是自產樹脂制漆價格的2~1.5倍。在配方設計時,選擇武漢現代改性有機硅樹脂。

2.1.2 耐高溫顏料的選擇

目前國內有機硅耐高溫涂料多以灰色系、黑色或鋁色為主,顏色比較暗,其他鮮艷的顏色如紅色、黃色、棕色、綠色、藍色較少或基本沒有。為豐富國內有機硅涂料產品色彩,滿足市場需求,擬開發耐800℃的彩色高溫有機硅耐熱涂料。


通過對上海、湖南等4家公司顏料高溫下色相變化對比試驗[2],并綜合考慮顏料耐紫外線、耐酸堿腐蝕、分散性、著色力等特點,結合生產成本、客戶響應速度,最后選擇湖南巨發科技公司的鈷藍、鈷綠、銅鉻黑、鈦鉻棕等高性能環保復合無機顏料。白、紅選擇常用的金紅石型鈦白粉和氧化鐵紅作為W61-800各色有機硅耐高溫涂料的主顏料,耐高溫顏料主要技術指標見表1。

耐高溫顏料主要技術指標

W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究,以改性有機硅樹脂為成膜物,添加如云母粉、石英粉、石棉粉等填料及低熔點耐高溫玻璃粉和陶瓷粉、耐高溫顏料、助劑及溶劑制備出一種具有良好耐熱性和耐蝕性 中國建材網,cnprofit.com



2.1.3 填料的選擇

填料主要為硅酸鹽型,如云母粉、石棉粉、石英粉等。云母粉能顯著提高涂膜強度和抗粉化性;石棉粉熱穩定性高,并能提高涂膜高溫下的抗龜裂性[2];石英粉是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物,熔點1 750 ℃,能顯著提高涂膜的耐高溫性,并能改善涂膜硬度和耐磨性。

2.1.4 低熔點陶瓷粉的選擇

有機硅樹脂和低熔點的陶瓷粉拼用。在高溫下,低熔點陶瓷粉與主要成分是二氧化硅的石英粉、低熔點玻璃粉及有機硅樹脂分解殘留的二氧化硅熔合形成結構致密的陶瓷結構防護層,可以耐700 ℃以上高溫。

2.1.5 玻璃粉的選擇

選擇熔點在400~700 ℃范圍內的低熔點玻璃粉。有機硅樹脂受熱分解溫度在400~500 ℃,低熔點玻璃粉在這個溫度范圍內熔解,替代有機硅樹脂在高溫下起到黏結劑的作用,從而將無機填料與有機硅樹脂分解后形成的二氧化硅黏結在一起,使得涂層致密[2-4]。

2.1.6 助劑的選擇

W61-800各色有機硅耐高溫涂料的主要助劑為分散劑、防沉劑、消泡劑和流平劑。由于配方中顏填料幾乎占60%,故防沉劑選用氣相二氧化硅和有機膨潤土混拼,既解決了熱穩定性,又在涂料中起到增稠和防沉作用。

2.2 配方設計(見表2)

W61-800 各色有機硅耐高溫涂料建議配方量

W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究,以改性有機硅樹脂為成膜物,添加如云母粉、石英粉、石棉粉等填料及低熔點耐高溫玻璃粉和陶瓷粉、耐高溫顏料、助劑及溶劑制備出一種具有良好耐熱性和耐蝕性 中國建材網,cnprofit.com

2.3 試驗檢測結果(見表3)

W61-800各色有機硅耐高溫涂料檢測結果

W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究,以改性有機硅樹脂為成膜物,添加如云母粉、石英粉、石棉粉等填料及低熔點耐高溫玻璃粉和陶瓷粉、耐高溫顏料、助劑及溶劑制備出一種具有良好耐熱性和耐蝕性 中國建材網,cnprofit.com

3 結 語

通過國內外有機硅樹脂性能對比[5]和耐高溫環保型無機復合顏料、耐高溫低熔點陶瓷粉、低熔點玻璃粉及云母粉、石英粉等無機硅酸鹽填料和助劑的選擇,給出W61-800各色有機硅耐熱涂料建議配比和試驗檢測結果。檢測數據顯示,W61-800各色有機硅耐熱涂料不僅具有優異的耐高溫性能,而且還具有優良的耐鹽霧、耐人工老化、天然曝曬等防腐、耐候性能,是理想的室內外高溫防腐保護涂料,色彩選擇性明顯增強,裝飾性提高,可廣泛應用于高溫設備如高爐、壁爐、鍋爐、熱風爐內外壁、煙囪、焰道、排氣管、熱交換器工藝品、油氣田管道及設備、煉鋼設備及管道等領域,市場前景非常廣闊。


W61-800各色有機硅耐高溫涂料研究

□ 孫振紅,李華明,周曉紅,王天祥

(西北永新化工股份有限公司,蘭州 730046)


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