耐熱粉末涂料是指能長期經(jīng)受200℃以上高溫，涂膜不變色、不破壞，仍能保持適當(dāng)物理力學(xué)性能的保護(hù)性粉末涂料。有機(jī)硅粉末涂料的耐熱性能比較高，但其價(jià)格高，初期外觀及機(jī)械性能不太好，固化溫度高，而且要獲得長期耐400°以上高溫的涂膜相當(dāng)困難。環(huán)氧樹脂本身的耐熱性能雖然比有機(jī)硅樹脂差，但是它的性能比較全面;通過改性和加入適當(dāng)?shù)墓袒瘎┘邦佁盍�，同樣可以得到較好的耐熱性能。因此，耐熱環(huán)氧粉末涂料得到廣泛的應(yīng)用。
1耐熱環(huán)氧粉末涂料的性能要求
1.1耐熱性
耐熱性是最重要的性能指標(biāo)，有些產(chǎn)品不一定長期在某一高溫下使用，因此，耐熱性又可分為長期和短期兩種。根據(jù)使用對象及其它方面的性能要求，選擇恰當(dāng)?shù)母男原h(huán)氧樹脂，固化劑和顏填料，才能達(dá)到價(jià)廉物美的目的。
1.2機(jī)械性能
包括初期和后期的機(jī)械性能。由于固化劑和顏填料的選用上受到一定的限制，其機(jī)械性能比一般粉末涂料的要求可略為降低;但后期機(jī)械性能不能降低太多，這點(diǎn)是很重要的。
1.3防腐性能(包括耐化學(xué)性能)
環(huán)氧樹脂的防腐性能比較好，因此，環(huán)氧粉末涂料完全能達(dá)到這方面的要求。
1.4外觀
包括平整度、光澤，顏色等性能。平整度可根據(jù)使用對象不同而有所區(qū)別。一般應(yīng)允許有輕微的桔皮。光澤大都要求平光和亞光，這是完全可以達(dá)到的。至于顏色，特別是淺顏色，要做到一點(diǎn)不變比較困難�？蛇m當(dāng)加入抗氧劑和受阻胺等加以解決。
1.5貯存穩(wěn)定性
由于不是高溫快固，而且選用樹脂的Tg 較高，因此貯存穩(wěn)定性應(yīng)該是沒有問題的。
2耐熱環(huán)氧粉末涂料的原料
2.1環(huán)氧樹脂種類的選擇
一般采用雙酚A 環(huán)氧樹脂。其它耐熱性好的環(huán)氧樹脂有：
(1)雙酚A 酚醛環(huán)氧
溶點(diǎn)65℃，環(huán)氧當(dāng)量201，Tg=224℃;綜合性能良好。
結(jié)構(gòu)式為：
雙酚A 酚醛環(huán)氧結(jié)構(gòu)式
(2) 萘環(huán)酚醛型環(huán)氧
熔點(diǎn)110~115℃，環(huán)氧當(dāng)量240~275，Tg=300℃。熔融粘度低，粘結(jié)力強(qiáng)。
結(jié)構(gòu)式為：
萘環(huán)酚醛型環(huán)氧結(jié)構(gòu)式
(3)二苯型環(huán)氧
結(jié)構(gòu)式為：
二苯型環(huán)氧結(jié)構(gòu)式
(4)4-4'-二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺(TGDDM)
環(huán)氧當(dāng)量117~134，最高Tg=240℃。
結(jié)構(gòu)式為：
2.2環(huán)氧樹脂的改性
2.2.1有機(jī)硅樹脂改性
聚硅氧烷改性環(huán)氧樹脂，既能降低環(huán)氧樹脂的內(nèi)應(yīng)力，又能增加環(huán)氧樹脂的柔韌性和耐高溫性能。通過聚硅氧烷的活性端基(Si—OH，—NH2，烷氧基等)與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基、羥基反應(yīng)，生成嵌段高聚物。例如，將環(huán)氧樹脂的環(huán)己酮溶液與活性有機(jī)硅的二甲苯溶液加入三口燒瓶中，加入催化劑三乙酰丙酮鋁，升溫至回流溫度，反應(yīng)完成后，減壓蒸出溶劑，即得有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂。將環(huán)氧樹脂與甲基苯基硅樹脂機(jī)械混合，也可達(dá)到改性的目的。例如：
甲基苯基硅樹脂粉(100~250目)100份
環(huán)氧樹脂(100~250目)45份
鉛玻璃粉(熔點(diǎn)450℃，200~400目)150份
Fe2O3(1μm)3份
所得粉末涂料能經(jīng)受500~700℃高溫不剝落。
2.2.2蘋果酰胺(malamide)化合物改性
蘋果酰胺化合物的結(jié)構(gòu)式為：
蘋果酰胺化合物的結(jié)構(gòu)式
蘋果酰胺改性環(huán)氧粉末涂料配方及性能如下：
蘋果酰胺化合物30份
環(huán)氧樹脂70份
線型甲酚醛樹脂50份
二甲基咪唑2份
耐結(jié)塊性良好
初期剪斷接著力/(kg·cm-2)150
耐熱率*/%80
*：試片經(jīng)200℃放置1000h 后測定剪斷接著力與初期剪斷接著力之比。
2.3納米填料改性環(huán)氧樹脂
用硅偶聯(lián)劑通過原位分散聚合法制備的納米SiO2環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，對環(huán)氧樹脂起到較好的增強(qiáng)增韌作用;并提高了環(huán)氧樹脂的耐熱性能。納米SiO2改性環(huán)氧樹脂制備方法：在攪拌狀態(tài)下將已烘干的納米SiO2加到有偶聯(lián)劑的丙酮溶液中，然后用超聲波處理30min，將該溶液和環(huán)氧樹脂攪拌均勻后脫除溶劑，升溫至130℃反應(yīng)1h，冷卻后即可。納米蒙脫土改性環(huán)氧樹脂也可提高環(huán)氧樹脂的耐熱性能和阻燃性能。
2.4固化劑的選擇
固化劑的種類對環(huán)氧樹脂的耐熱性也有很大影響。一般來說，酸酐類固化劑的耐熱性較好。
比較通用的固化劑有以下幾種：
(1)均苯四甲酸酐(PMDA)
熔點(diǎn)280℃，熱變形溫度290℃。
(2)苯酮四酸二酐(BTDA)
熔點(diǎn)227℃，熱變形溫度大于280℃。
(3)偏苯三酐咪唑酯
其結(jié)構(gòu)式為：
偏苯三酐咪唑酯結(jié)構(gòu)式
式中：R1——苯基，R2——氰乙基。
化學(xué)名稱為：芐氰乙基-2-苯基咪唑一偏苯三甲酸
(4)硼酚醛樹脂(FB 酚醛樹脂)
以硼酸、硼砂，雙酚A 和甲醛水溶液為原料，在NaOH 催化下縮聚而成。其結(jié)構(gòu)式為：
硼酚醛樹脂( FB 酚醛樹脂)結(jié)構(gòu)式
已商品化的F 系列固化劑可使環(huán)氧樹脂耐300~400℃高溫，而且仍然保持較高粘結(jié)強(qiáng)度。
2.5顏填料的選擇
顏填料對環(huán)氧粉末涂料的耐熱性能有很大的作用，選用適當(dāng)?shù)念佁盍�，可以顯著提高環(huán)氧粉末涂料的耐熱性能。
2.5.1顏料的選擇
一般無機(jī)顏料的耐熱性較好，大部分可以采用。黑色顏料可采用鉻銅顏料。鋁粉耐熱性也很好，但高溫下易變色;可預(yù)先用氟碳樹脂作包覆處理。
2.5.2填料的選擇
一般無機(jī)填料均有較好的耐熱性，其中比較適用的是硅灰粉(硅酸鈣)和云母粉。兩者可單獨(dú)使用，也可按一定比例配合使用。具體型號如：硅灰粉NyadM400(Nyco 公司)，金云母Surorite325HK。六鈦酸鉀晶須也可采用，它除耐熱性好外，還可提高涂層的硬度、耐磨性，耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，用量為5%~30%。
2.5.3低熔點(diǎn)玻璃粉
低熔點(diǎn)(400~500℃)玻璃粉是由氧化硅、氧化鈉、氧化鉀，氧化硼為原料制備而成;其細(xì)度在10μm 以下;一般為空心球狀;比重0.4，如美國PQ 公司生產(chǎn)的Q-Cell7040S 等。使用量為10%~50%。還可加入少量玻璃助熔劑。低熔點(diǎn)玻璃粉也可用氟鋯酸鋇(BaZr2F10)代替。
3耐熱環(huán)氧粉末涂料配方舉例
(1)線圈用環(huán)氧粉末配方及性能如下：
環(huán)氧樹脂(Epikote1001)15份
環(huán)氧樹脂(Epikote1002)15份
環(huán)氧樹脂(Epikote1007)30份
甲酚醛環(huán)氧樹脂40份
硅酸鈣35份
CaCO335份
流平劑0.3份
縮丁醛樹脂3份
二苯酮四甲酸酐24.5份
甲酚醛樹脂(OCN-120)9份
三苯膦0.5份
固化條件：180℃，30min。
Tg147℃
膠化時(shí)間(200℃)/s25
耐熱性(450℃，5min)無變化(可變色)
(2)用偏苯三酐-咪唑固化環(huán)氧粉末的配方及性能如下：
環(huán)氧樹脂(Epikote1007)20份
環(huán)氧樹脂(Epikote1004)20份
線型酚醛環(huán)氧樹脂(EPPN201)40份
線型甲酚醛環(huán)氧樹脂(EPCN104)20份
硅灰粉(或云母粉)30份
CaCO330份
流平劑0.3份
雙氰胺2份
偏苯三酐-咪唑酯固化劑6份
外觀優(yōu)良
膠化時(shí)間(200℃)/s10~11
膠化時(shí)間(貯存后)/s8~9
耐熱性/℃450~480
貯存穩(wěn)定性(40℃，7d)良好
4研究結(jié)論
耐高溫的聚合物品種很多，但要制備出各方面性能都能符合要求的粉末涂料，仍存在一定的困難和問題。用環(huán)氧樹脂經(jīng)改性和選用適合固化劑和顏填料，可以制得不同高溫要求(200~600℃)的粉末涂料。耐熱環(huán)氧粉末涂料可廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品：如燒烤爐、暖風(fēng)機(jī)、大功率燈飾，以及機(jī)械設(shè)備的高溫部分，如排煙管道、高溫爐、石油化工裝置、飛機(jī)、導(dǎo)彈，宇航設(shè)備等的涂裝保護(hù)。耐熱環(huán)氧粉末涂料還可用于電氣絕緣材料方面的涂覆。采用溴化環(huán)氧樹脂或加入適當(dāng)?shù)淖枞紕�，還可作為阻燃粉末涂料使用。
