一种持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料及其制备方法、应用与流程

本发明涉及环氧树脂粉末涂料，具体涉及一种具有持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、粉末涂料是一种含100％固体分、以粉末态进行涂装并形成涂膜的涂料，其不用溶剂，减少了污染，符合环保要求。环氧树脂粉末涂料是常见的粉末涂料，其优点是附着力、耐磨性、硬度和耐化学药品性能好，被广泛应用于家用电器、建筑材料、机械、管道工业等领域。但是对于某些特殊应用领域，如应用于高温蒸汽环境的管道涂层、换热器、厨房电器涂层，由于涂层表面经常性处于高温蒸气包围的状态下，用于此应用领域的涂层需要具备优良的持久耐高温蒸汽、耐水性、耐老化等性能才能起到延长被涂覆基材的使用寿命的作用。因此，研发一种持久耐高温蒸汽的粉末涂料是亟待解决的问题。

2、申请号为202311622135.7的中国专利公开了一种微蒸烤箱用耐高温蒸汽粉末涂料，其是以食品级甲基有机硅树脂、聚酯树脂、环氧改性有机硅树脂、聚醚改性硅氧烷、聚氨酯、异氰酸酯固化剂等原料制备得到。然而聚酯树脂的耐高温性能较差，聚氨酯树脂的耐老化性能较差，并且异氰酸酯固化剂的反应活性较强，其在涂料的制备过程中容易与树脂或空气中的水反应，所得涂料不易储存。

3、申请号为201010523979.2的中国专利公开了柔韧耐水蒸汽的不粘涂料，其是以聚酯改性有机硅树脂、环氧树脂等原料制备得到，但是该涂料不包括固化剂，难以通过固化交联形成具有优良力学性能的涂层。并且该涂料含有有机溶剂，在涂料的制造和使用过程中会造成环境污染。

4、申请号为201310283801.9的中国专利公开了蒸汽管道用耐高温耐水涂料及其制备方法。其是以硼酚醛树脂、水玻璃和水等原料制备得到的以水为分散介质的涂料。但是硼酚醛树脂难以稳定分散于水中，在制备得到涂料后，硼酚醛树脂和无机填料会沉降。而且硼酚醛树脂并非本领域常见的成膜树脂，因此，该专利难以得到成膜性好、储存稳定性好的涂料。

5、申请号为20130447640.2的中国专利公开了一种井下油管、抽油杆防腐专用耐磨粉末涂料，其是以邻甲酚醛环氧树脂、环氧树脂、固化剂等原料制备得到。该涂料具有较好的耐磨性、防腐蚀性，但未对涂料的耐高温蒸汽性能进行研究，而且该专利文件中并未涉及到涂层的持久耐高温蒸汽性能。

6、申请号为202010920441.9的中国专利公开了一种黑色仿陶瓷耐高温粉末涂料，其是以环氧树脂、固化剂等原料制备得到。所得涂料具有6h的铅笔硬度、并具有260℃*2h保光率50％以上的耐温性能，以及沸水煮1h仍能保持良好的附着力的应用性能。但是该涂料的耐温性能仍然达不到持久耐高温蒸汽性能的要求，并且该专利文件中并未涉及到涂层的持久耐高温蒸汽性能。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料及其制备方法、应用。本发明所得粉末涂料具有安全环保、储存稳定性好的特点，以及具有耐腐蚀、耐高温水解、附着力好的效果，所得涂层硬度高，具有仿搪瓷效果。通过搪瓷耐沸水侵蚀实验装置测试，所得涂层经50d(1200h)测试，测试后的涂层无气泡、不开裂，而且经测试后的涂层附着力仍然能达到0级。本发明所得涂料可以应用于蒸汽管道、换热器、厨房用具、家用电器等领域的表面涂覆。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、一种持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料，以质量百分比计包括如下组分：

4、有机硅改性环氧树脂5-25％，邻甲酚醛环氧树脂10-30％，双酚a型环氧树脂20-50％，气凝胶0.5-5％，改性玄武岩鳞片0.5-10％，固化剂5-20％，固化促进剂0.5-5％，颜料1-5％，填料1-10％，助剂0.5-5％，各组分的重量百分比之和为100％。

5、进一步地，所述有机硅改性环氧树脂是使用包括双酚a型环氧树脂与硅氧烷和/或硅油得到的反应产物，其可以通过已知的制备方法获得。其制备方法可以参考期刊文献：《粉末涂料用有机硅改性环氧树脂的研究》，郑亚萍等，2005年5月。

6、所述双酚a型环氧树脂可以选自e12、e-20、e-44、e-51中的一种或多种。所述硅油可以选自羟基硅油或氨基硅油。所述硅氧烷可以选自含环氧基团或含氨基基团的硅氧烷。

7、所述羟基硅油可以选自信越kf-9701、信越x-21-5841、山东大易dy-107、道康宁pmx-0156中的一种或多种。所述氨基硅油可以选自道康宁ofx-8040、cm-226中的一种或多种。

8、所述有机硅改性环氧树脂反应体系中硅氧烷和/或硅油的质量占比可以为10-60％，或者10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％。

9、进一步地，所述有机硅改性环氧树脂可使用羟基硅油与环氧树脂e-20、双酚a、催化剂与溶剂在140-200℃下反应1-3h制备得到；且有机硅改性环氧树脂的反应原料中羟基硅油的重量占比为10-60％，e-20的质量占比为40-70％，双酚a质量占比为2-8％，催化剂质量占比为0.1-1％，余量为溶剂。

10、进一步地，所述催化剂为三苯基膦与钛酸丁酯的组合。

11、所述邻甲酚醛环氧树脂可以选自cne-202、npcn-704、cydcn-200、eocn-6850中的一种或多种。

12、所述双酚a型环氧树脂可以选自e-20、e-12、e-06中的一种或多种。

13、所述气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、二氧化锆气凝胶中的一种或多种。

14、所述改性玄武岩鳞片为200-1000目经硅烷偶联剂kh-560表面改性的玄武岩鳞片。

15、所述改性玄武岩鳞片制备包括：将1-10质量份的粒度为200-1000目的玄武岩鳞片加入30-150质量份含有kh-560的乙醇水溶液中，该乙醇水溶液为30-60wt％浓度的乙醇水溶液和kh-560混合得到，且该溶液中的kh-560质量浓度为2-10wt％，然后在40-65℃搅拌5-20h，过滤、干燥固体物，粉碎过400-1000目筛网，即得到硅烷偶联剂kh-560改性玄武岩鳞片。

16、所述固化剂为双氰胺、酚类固化剂、酸酐类固化剂中的一种或多种，所述固化促进剂为2-甲基咪唑。

17、所述颜料为钛白粉、氧化锌、炭黑中的一种或多种；所述填料为碳酸钙、沉淀硫酸钡、云母粉、高岭土中的一种或多种；所述助剂为流平剂、脱气剂、增光剂、安息香中的一种或多种。

18、本发明还提供了一种持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

19、s1：按照重量百分比称取各原料组分；

20、s2：将各原料组分高速混合均匀，得到混合料；

21、s3：将混合料加热挤出、压片、冷却粉碎；

22、s4：重复s3步骤1-5次，过筛，得到粉末涂料成品。

23、本发明还提供了一种持久耐高温蒸汽搪瓷粉末涂料的应用，所述粉末涂料应用于工业管道、换热器、厨房用具、家用电器等的表面涂覆。粉末涂料的施涂方法可以按照公知的热熔涂装工艺或冷涂装工艺进行。

24、本发明具有如下有益效果：

25、本发明采用耐温性能好的有机硅改性环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂，与柔韧性、附着力好的双酚a型环氧树脂组合作为粉末涂料的成膜树脂，有效地平衡了粉末涂料涂膜的耐温性能和对基材的附着力等性能，所得涂膜经50d(1200h)蒸汽水煮测试，涂膜无气泡、不开裂，并且附着力仍能达到0级。

26、本发明采用硅烷偶联剂kh-560改性的玄武岩鳞片作为无机填料，一方面有效地提升了玄武岩鳞片与成膜树脂环氧树脂的相容性。另一方面，鳞片状的玄武岩，由于其在涂层中形成的片层结构具有“迷宫效应”，有效阻止了高温蒸汽对涂层的渗透，从而提升了涂层的耐高温蒸汽的持久性。

27、本发明在涂料中加入低导热、高隔热性能的气凝胶，有效提升了涂层的隔热性能，降低了高温蒸汽对涂层的热传导，从而有效提升了涂层的耐高温蒸汽的持久性。而且实验数据证明，本发明涂料中的改性玄武岩鳞片与气凝胶对涂料的持久耐高温蒸汽性能产生了协同作用。

28、本发明涂料中的邻甲酚醛环氧树脂固化时能够提供2.5倍的交联点，极易形成高交联度的三维结构。而有机硅改性环氧树脂具有较高的使用温度，本发明涂料中的树脂组合通过与固化剂的固化反应，形成了交联密度高的三维结构，结合无机材料的高硬度的特性，所得涂层具有较高的表面硬度。并通过对流平剂、颜填料、脱气剂、安息香、增光剂等助剂的类型和用量的调整，所得涂层具有仿搪瓷效果。