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孫振紅 周曉紅 孫 玲 岳文慧

（ 西北永新化工股份有限公司，甘肅蘭州 730046 ）

摘 要： 在耐高溫顏填料、助劑、溶劑用量不變的前提下，考察等量國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂與進(jìn)口硅酮樹脂對耐高溫涂料性能的影響，以論證國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂研制耐高溫涂料的可行性。

關(guān)鍵詞： 國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂；進(jìn)口硅酮樹脂；耐高溫涂料

0 引言

耐高溫涂料應(yīng)用廣泛，在鋼鐵結(jié)構(gòu)和大型機(jī)械設(shè)備，各種高爐、壁爐、鍋爐、熱風(fēng)爐內(nèi)外壁，煙囪、煙道、排氣管、熱交換器、油氣田管道及設(shè)備、煉鋼設(shè)備及管道等設(shè)備的外表面抗氧化保護(hù)中起著重要的作用。在現(xiàn)代工業(yè)、軍事、航天領(lǐng)域都需采用諸如耐高溫涂料等保護(hù)措施 ［ 1 ］ 。耐高溫有機(jī)硅涂料是耐高溫涂料的主要品種之一，通常由有機(jī)硅樹脂、耐熱顏填料、助劑、溶劑等配制而成。顏填料的選擇大同小異，耐高溫白色顏料可選用 TiO 2 ；彩色顏料一般選用無機(jī)顏料，如鐵系、鎘系、鉻系顏料等，但也要考慮重金屬顏料對環(huán)境的污染；金屬顏料選用鋁、鋅、不銹鋼粉及鈦鎂粉，對提高耐熱性和防腐性有利；體質(zhì)顏料選用滑石粉、云母粉、硫酸鋇、硅藻土、低熔點玻璃粉、陶瓷粉等，甚至用陶瓷釉料或磁性瓷料，使用溫度可達(dá) 800 ℃ 以上 ［ 2-3 ］ 。毫無疑問，有機(jī)硅樹脂的種類和基本特性對涂料的耐高溫性起著舉足輕重的作用。本文以國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂和進(jìn)口硅酮樹脂為基料進(jìn)行對比，系統(tǒng)地研究了這兩種樹脂在 200~ 600 ℃ 不同溫度段制漆的常規(guī)性能、耐介質(zhì)性、耐熱性、冷熱交變性等，進(jìn)一步論證國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂配制耐高溫涂料的可行性。

1 實驗部分

1.1 原材料

有機(jī)硅樹脂（技術(shù)指標(biāo)見表 1 ），其他原材料，包括溶劑、耐高溫顏填料、助劑等。

表 1 有機(jī)硅樹脂的主要技術(shù)指標(biāo)

1.2 檢測及生產(chǎn)設(shè)備

馬弗爐： SX-8-16 ，天津市中環(huán)試驗電爐有限公司； JOV13 恒溫恒濕空調(diào)，約頓； SK450 振蕩式混合機(jī)，美國； GFJ-0.4 高速分散機(jī)，上海涂墨化工機(jī)械有限公司。

1.3 生產(chǎn)工藝

在有機(jī)硅樹脂中加入分散劑、防沉劑、助溶劑等，高速分散均勻，再按配方加入其它耐高溫顏填料等，調(diào)成糊狀。然后用 SK450 振蕩式混合機(jī)混合至細(xì)度合格，加入其它溶劑、助劑等，高速分散均勻后，過濾，即制得耐高溫有機(jī)硅涂料。

1.4 性能測試

耐熱性能：在噴砂鋼板（厚度為 0.8~ 1.2 mm ，尺寸 100 mm × 120 mm ）上噴涂耐高溫涂料后，在恒溫恒濕室［（ 25 ± 2 ）℃，（ 57 ± 2 ） % ］自然干燥 2 d ，放入馬弗爐中，調(diào)到相應(yīng)溫度； 200 h 后取出樣板，冷卻至室溫，用放大鏡觀察涂層表面狀況，如無龜裂、起泡、脫落現(xiàn)象，即表明涂層耐熱性良好 ［ 4-5 ］ 。冷熱交變性能：用坩堝鉗直接將涂裝后的樣板從高溫馬弗爐中取出，立刻放入常溫自來水中 2 h ，取出晾干。然后再放入馬弗爐中，升溫到取出時的溫度，保持 4 h ，再高溫取出。反復(fù)多個周期，如涂層完整（無龜裂、起泡、脫落現(xiàn)象），即表明涂層耐冷熱交變性能良好 ［ 4-5 ］ 。按相應(yīng)國標(biāo)測試其他指標(biāo)：按 GB/T l720 — 1979 測試附著力；按 GB/T 1731 — 1993 測試柔韌性；按 GB/T 1732 — 1993 測試抗沖擊性；按 GB/T 1728-1979 測試干燥時間；按 GB/T 1733 — 1993 測試耐水性；按 GB/T 1763 — 1979 測試耐鹽水性；按 HG2 — 1611 — 85 測試耐油性。

2 結(jié)果與討論

在其它各種顏填料、助劑、溶劑用量不變的情況下，以國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂等量替代進(jìn)口硅酮樹脂，制備 200~ 600 ℃ 不同溫度段的各色耐高溫涂料。然后按照GB 1727 — 92 制備漆膜，試樣在恒溫恒濕室［（ 25 ± 2 ）℃，（ 57 ± 2 ） % ］養(yǎng)護(hù) 48 h ，按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對各項指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2.1 常規(guī)性能對比

國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的常規(guī)性能對比見表 2 。

表 2 國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的常規(guī)性能對比

由表 2 可見：國產(chǎn)樹脂漆與進(jìn)口樹脂漆的性能相當(dāng)，個別產(chǎn)品在硬度、光澤、附著力、柔韌性、抗沖擊性方面，甚至優(yōu)于進(jìn)口樹脂漆。

2.2 耐熱性能對比

國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的耐熱性能對比見表 3 。

表 3 國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的耐熱性對比

由表 3 可見：在 200~ 300 ℃ 低溫段，國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂漆的漆膜性能與進(jìn)口硅酮樹脂漆相當(dāng)，耐熱200 h ，漆膜不起泡、不脫落、不開裂；當(dāng)溫度高于 300 ℃ 時，進(jìn)口硅酮樹脂漆的耐熱性能略有減弱，表現(xiàn)在 400 ℃ 富鋅底漆局部有點泡， 600 ℃ 銀粉面漆、深灰面漆局部有龜裂、脫落現(xiàn)象。而國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂漆的漆膜耐熱 400 ℃ /200 h 或 600 ℃ /200 h ，則沒有起泡、脫落和開裂現(xiàn)象，僅輕微變色。

2.3 冷熱交變性能對比

汽車、摩托車排煙管等部件所用的耐高溫涂料，常處于常溫、高溫和水洗沖刷交替狀態(tài)。在設(shè)計耐高溫有機(jī)硅涂料配方時，除考慮漆膜的機(jī)械性能、防腐性能、耐熱性能，還應(yīng)綜合考慮漆膜的冷熱交變性能，才能滿足不斷發(fā)展的市場要求 ［ 6 ］ 。國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的冷熱交變性能對比見表 4 。由表 4 可見：國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂制備的漆膜在 400~ 600 ℃ 范圍內(nèi)，耐冷熱交變性能略優(yōu)于進(jìn)口樹脂漆。

2.4 耐介質(zhì)性對比

國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的耐介質(zhì)性對比見表 5 。

表 5 國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的耐介質(zhì)性對比

表 4 國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的冷熱交變性能對比

由表 5 可見：進(jìn)口樹脂漆在耐潤滑油、耐汽油方面明顯存在一定缺陷，尤其是進(jìn)口樹脂制備的耐 200 ℃ 黑面漆，在不足 12 h 內(nèi)，漆膜基本全部溶解在潤滑油中，而國產(chǎn)樹脂漆則漆膜完好無損。對耐 300 ℃ 、 600 ℃ 銀粉面漆，進(jìn)口樹脂制備的漆膜在汽油中銀粉損失率高于國產(chǎn)樹脂漆的 15% 左右。國產(chǎn)樹脂漆與進(jìn)口樹脂漆在耐鹽水性方面均有待于進(jìn)一步提高。

2.5 原材料價格對比

國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的原材料價格對比見圖 1 。

圖 1 國產(chǎn)樹脂漆和進(jìn)口樹脂漆的原材料價格對比

由圖 1 可見：進(jìn)口樹脂制漆成本較高，基本是國產(chǎn)樹脂制漆價格的 2~1.5 倍。主要原因是進(jìn)口樹脂報價約 90~110 元 /kg ，是國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂價格的 1 倍多。而配方設(shè)計時，樹脂用量占總配方量的 40%~50% ，有些產(chǎn)品甚至達(dá)到 60% 。高額的進(jìn)口樹脂價格，限制了一些中小企業(yè)耐高溫涂料的生產(chǎn)。

3 結(jié)語

（ 1 ） 各種檢測結(jié)果表明：進(jìn)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(zhì)性等方面并沒有彰顯其優(yōu)異的性能。具體體現(xiàn)在：在高溫段，進(jìn)口樹脂漆漆膜的耐冷熱交變性低于 10 次，甚至僅有 3 次，就出現(xiàn)漆膜脫落、起泡等現(xiàn)象。在耐介質(zhì)方面，進(jìn)口樹脂制備的耐 200 ℃ 黑面漆，在浸入潤滑油短時間內(nèi)，就出現(xiàn)漆膜溶解的現(xiàn)象。（ 2 ） 進(jìn)口樹脂制漆成本高，基本是國產(chǎn)樹脂制漆價格的 2~1.5 倍。隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和對外開放的不斷深入，特別是冶金、石化、能源、新材料等行業(yè)，新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對成本低廉的耐高溫涂料的需求很大，國產(chǎn)有機(jī)硅樹脂的研制成功無疑為耐高溫有機(jī)硅涂料的國產(chǎn)化打開了新局面