專利名稱：性能增強(qiáng)的耐熱粉末涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱固性耐熱粉末涂料組合物。具體而言，本發(fā)明的組合物提供了能普遍涂覆在可能承受高溫的制品上的涂料，該涂料能抵抗制品的粘合失效。
背景技術(shù)：
提供高耐熱性的粉末涂料組合物已經(jīng)發(fā)展了許多年。我們知道摻有聚硅氧烷樹(shù)脂的粉末涂料具有高耐熱性。例如1999年5月18日頒發(fā)的Eklund等的美國(guó)專利5905104描述了用于制備能承受高溫的涂料的聚硅氧烷涂料粉。盡管在過(guò)去幾年中已經(jīng)提出了各種基于聚硅氧烷的粉末涂料組合物，但這種涂料仍有一個(gè)主要缺陷很難解決。當(dāng)常規(guī)熱固性聚硅氧烷粉涂布的材料暴露在包括紅熱條件的550℃(1022°F)或以上溫度時(shí)，涂層就會(huì)損失其有機(jī)成分并快速收縮和脆裂，使它們很容易破裂并從基材剝落或剝離基材。已經(jīng)作了各種嘗試來(lái)解決這一問(wèn)題，包括在聚硅氧烷樹(shù)脂中摻入諸如有機(jī)酸基團(tuán)的有機(jī)官能團(tuán)，或在涂料中摻入粘合促進(jìn)劑和/或補(bǔ)強(qiáng)填充劑，但僅取得有限的成功。對(duì)于諸如汽車排氣部件、烤架、窯爐燃燒器等的高溫應(yīng)用，需要可制備能承受更高溫度的涂料的涂料粉。
本發(fā)明的新穎粉末涂料組合物具有以上期望的特征。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種熱固性耐熱粉末涂料組合物，該組合物特別可用于涂覆高溫?zé)焽?、消音器、歧管、鍋爐、烘箱、加熱爐、窯爐燃燒器、蒸汽管線、熱交換器、烤架裝置、炊事用具和經(jīng)受高溫的其他部件。本發(fā)明的涂料組合物提供了具有優(yōu)異的耐熱特性，特別是能抵抗諸如在高溫下暴露時(shí)的脫層和剝落的粘合失效的涂料。
本發(fā)明的粉末涂料組合物包含1)至少一種聚硅氧烷，優(yōu)選羥基官能的聚硅氧烷；和2)至少一種高溫基質(zhì)材料，優(yōu)選低熔點(diǎn)無(wú)機(jī)玻璃，這種材料在聚硅氧烷樹(shù)脂快速收縮和脆裂的溫度范圍內(nèi)軟化并表現(xiàn)出一定的流動(dòng)。
本發(fā)明還包括包含一層或多層這些涂料的制品。
本發(fā)明詳細(xì)描述在本專利中，除非另有說(shuō)明，所有百分比均為重量百分比。粘合劑樹(shù)脂的總量，即聚硅氧烷樹(shù)脂加上任何其他類型粘合劑樹(shù)脂用100％(重量)表達(dá)，諸如基質(zhì)材料、填料、顏料、流動(dòng)控制劑、固化催化劑等的涂料粉組合物的所有其他成分基于100％(重量)樹(shù)脂以％(重量)表達(dá)。此處所用聚硅氧烷樹(shù)脂通常也指硅氧烷或聚硅氧烷或聚硅氧烷聚合物。
本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即聚硅氧烷基粉末涂料的耐熱性能可通過(guò)在涂料組合物中摻入一種高溫基質(zhì)材料來(lái)改善，該材料在聚硅氧烷涂料損失其有機(jī)成分并快速收縮和脆裂的溫度范圍內(nèi)軟化并表現(xiàn)出一定程度的流動(dòng)。該高溫基質(zhì)材料被設(shè)計(jì)成填補(bǔ)涂層中失去其有機(jī)成分后留下的空隙，從而減少收縮并阻止裂紋在膜中擴(kuò)展，使涂料能抵抗諸如在高溫下從基材剝離、剝落和脫層的粘合失效。
盡管“高溫”是一個(gè)相對(duì)概念，但本發(fā)明的粉末涂料往往能承受大部分有機(jī)成分，包括聚硅氧烷樹(shù)脂的有機(jī)部分燃燒的溫度。因此，理想的是本發(fā)明的涂料能承受例如550℃(1022°F)及以上的溫度，盡管該粉末涂料的最終使用溫度和其他要求會(huì)根據(jù)具體的涂覆應(yīng)用而不同。
本發(fā)明的涂料粉提供了具有以上理想的特征的涂料。本發(fā)明的涂料具有改進(jìn)的耐熱和抗脫層特征，并勝過(guò)目前可獲得的用作耐熱涂料的現(xiàn)有產(chǎn)品。
“改進(jìn)的耐熱特征”指用本發(fā)明的涂料粉在基材上形成的涂層暴露在550℃或以上溫度下后仍保持其粘合。
“改進(jìn)的抗脫層特征”指用本發(fā)明的涂料粉在基材上形成的涂層暴露在550℃或以上溫度下后不會(huì)從基材剝落或剝離。
本發(fā)明的涂料特別可用于承受高溫的制品，包括煙囪、消音器、歧管、鍋爐、烘箱、加熱爐、蒸汽管線、熱交換器、烤架裝置、炊事用具和經(jīng)受高溫的其他制品。
公知的是當(dāng)暴露在高于約350℃的空氣下時(shí)，大部分有機(jī)涂料在幾分鐘內(nèi)消失。聚硅氧烷基粉末涂料，盡管它們?cè)谳^高溫度下表現(xiàn)更好，但也受到影響，因?yàn)閾饺脒@種涂料中的聚硅氧烷樹(shù)脂含有有機(jī)部分。隨著聚硅氧烷樹(shù)脂的有機(jī)部分被氧化掉，聚硅氧烷樹(shù)脂就會(huì)收縮；應(yīng)力就會(huì)在涂層中集中，并通過(guò)裂紋和剝離釋放。
本發(fā)明的組合物優(yōu)選在樹(shù)脂體系中含有大量聚硅氧烷樹(shù)脂。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，基本上都是聚硅氧烷的樹(shù)脂體系能提供高溫下的穩(wěn)定性，并具有最小數(shù)量的有機(jī)部分，從而在有機(jī)部分燒掉時(shí)的收縮最小。用于粉末涂料的典型聚硅氧烷樹(shù)脂的有機(jī)餾分為樹(shù)脂總重量的約30-約60％。
因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物具有包含基本上100％(重量)聚硅氧烷樹(shù)脂或聚硅氧烷樹(shù)脂摻和物的樹(shù)脂或粘合劑體系。在約140-260℃的溫度下，聚硅氧烷樹(shù)脂將自縮合形成交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的涂料粉還可根據(jù)具體應(yīng)用含有少量聚硅氧烷樹(shù)脂。當(dāng)用量很少時(shí)，本發(fā)明的涂料粉通常含有以粘合劑總重量計(jì)為約10-100％(重量)，優(yōu)選約30-100％，最優(yōu)選約40-100％(重量)的聚硅氧烷樹(shù)脂。如果聚硅氧烷含量低于10％(重量)，涂層就沒(méi)有足夠的耐熱性。
適合此處采用的聚硅氧烷樹(shù)脂可以是任何烷基和/或芳基取代的聚硅氧烷，它們的共聚物、摻和物或混合物，烷基取代基優(yōu)選選自含1-4個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-3個(gè)碳原子的短鏈烷基，最優(yōu)選甲基、丙基，而最優(yōu)選的芳基取代基包括苯基。對(duì)于良好的耐熱性，甲基和苯基是可選擇的有機(jī)部分。通常是甲基越多，受熱后觀察到的涂層收縮越少。為了形成粉末涂料，聚硅氧烷樹(shù)脂應(yīng)該在室溫下為固態(tài)，優(yōu)選具有至少45℃的Tg(玻璃化溫度)，并能在200℃溫度以下熔融處理。這種聚硅氧烷樹(shù)脂的實(shí)例是從Wacker Silicone，Adrien，Mich.獲得的苯基硅氧烷Silres601或甲基硅氧烷SilresMK，以及從DowCorning獲得的丙基苯基Z-6018或甲基苯基硅氧烷6-2230等。合適的樹(shù)脂還描述在US 3585065、4107148、3170890和4879344中，此處參考引用。
聚硅氧烷樹(shù)脂上的有機(jī)部分還可帶有諸如COOH、NCO、胺、環(huán)氧官能團(tuán)等的有機(jī)官能團(tuán)，例如US 6046276、6274672、6376607、5280098和5516858中所公開(kāi)的，此處參考引用，以提高機(jī)械性能并增強(qiáng)與樹(shù)脂體系中所用膜形成樹(shù)脂的反應(yīng)性。
為了提高耐熱性，獲得低于200℃溫度下的熔體加工性能，以及對(duì)經(jīng)受交聯(lián)反應(yīng)的敏感度，優(yōu)選的是采用羥基官能的聚硅氧烷，基于總聚硅氧烷固體的羥基官能度高達(dá)約10％(重量)，優(yōu)選約0.5-約10.0％(重量)。聚硅氧烷聚合物可包括帶有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)下述有機(jī)基的亞單位硅原子甲基、乙基、丙基和苯基。商購(gòu)的羥基官能的聚硅氧烷的實(shí)例包括來(lái)自Dow Corning(Midland，Mich.)的Dow Corning1-0543、Dow Corning6-2230和Dow CorningZ-6018；來(lái)自WackerSilicone Corp.(Adrien，Mich.)的Wacker SilresMK和WackerSilres601、602、603、604和605；來(lái)自General Electric(Waterfold，N.Y.)的General Electric SR-355；和來(lái)自Gelest，Inc.(Tullytown，Pa.)的PDS-9931。其他合適的聚硅氧烷基聚合物包括US 4107148(Fujiyoshi等)和US 4879344(Woo等)中描述的那些，此處參考引用。
本發(fā)明的粉末涂料組合物還可含有(真要存在的話)一種或多種此類涂料中常用的和本領(lǐng)域公知的樹(shù)脂。這些樹(shù)脂(如果采用的話)將構(gòu)成粘合劑體系的剩余部分。這種樹(shù)脂包括有機(jī)聚合物和低聚物，包括基于環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和/或尿烷樹(shù)脂的樹(shù)脂，例如US 5998560中描述的那些，此處參考引用。當(dāng)粉末涂料組合物中存在丙烯酸聚合物時(shí)，它們可以是甘油基、羥基或羧酸官能的丙烯酸聚合物。
本發(fā)明組合物中最關(guān)鍵的成分是高溫基質(zhì)材料。如上所述，這些材料在由本發(fā)明的粉末涂料制備的涂層經(jīng)受高溫時(shí)提供了期望的抗粘合失效性能?！案邷鼗|(zhì)材料”指室溫下為非晶形或結(jié)晶或兩種結(jié)合的堅(jiān)硬的或橡膠狀的固體，它在高達(dá)260℃溫度(即常規(guī)的聚硅氧烷基粉末加工和固化溫度)下也不會(huì)軟化到足以進(jìn)行流動(dòng)，但在聚硅氧烷樹(shù)脂損失其有機(jī)成分并快速收縮和脆裂的溫度范圍內(nèi)軟化。優(yōu)選的是該基質(zhì)材料在約300-700℃，特別是375-550℃的溫度范圍內(nèi)軟化和表現(xiàn)出一定程度的流動(dòng)。低熔點(diǎn)無(wú)機(jī)玻璃特別可用作高溫基質(zhì)材料。
高溫基質(zhì)材料的含量?jī)?yōu)選的為組合物中聚合物含量的約0.5-90％(重量)，更優(yōu)選約5-70％(重量)，最優(yōu)選約10-50％(重量)，以提高高溫下抗粘合失效的能力。注意這些只是一般的準(zhǔn)則，基質(zhì)材料顆粒確切的重量百分比將取決于顆粒的比重、所要求的耐熱程度和粉末涂料組合物的其他成分。
如果高溫基質(zhì)材料的含量太低，涂層就沒(méi)有足夠的抗脫層性。當(dāng)含量太高時(shí)，流動(dòng)受阻會(huì)使涂層變得粗糙。
特別感興趣的是無(wú)機(jī)玻璃，包括由金屬氧化物、氟化物、氯化物等，以及這些成分的混合物組成的無(wú)機(jī)玻璃。更感興趣的是主要由硅、鈉、鉀和硼的氧化物的混合物組成的低熔點(diǎn)玻璃。合適玻璃的實(shí)例可在US 4983550和US 5217928中找到，此處參考引用這些專利。
這些高溫基質(zhì)材料的一個(gè)有用的特征是它們很容易摻入涂料粉中。高溫基質(zhì)材料顆?？梢匀魏涡螤詈统叽绻?yīng)到涂料制造工藝中。為了方便使用，優(yōu)選的是顆粒的最大尺寸小于約100微米，使其不會(huì)引起涂層粗糙，并使其能微小地分散?；|(zhì)顆粒尺寸的上限取決于期望的最終涂層厚度，其中顆粒應(yīng)該具有小于涂層厚度的尺寸。大部分粉末涂料設(shè)計(jì)成以約50微米的干膜厚度涂覆。因此，在大部分應(yīng)用中，顆粒應(yīng)具有在其最大輪廓上小于約50微米，優(yōu)選40微米的最大尺寸。
還優(yōu)選的是顆粒通常為球形，特別優(yōu)選的是它們具有小于約2的比重。此處所用術(shù)語(yǔ)“球形”或“球體”指形狀通常為球形。更特別的是該術(shù)語(yǔ)指含有低于25％的包含尖銳的或粗糙的邊沿的顆粒聚結(jié)體或破碎的顆粒的填料材料，使顆粒在進(jìn)一步的加工中不會(huì)明顯變化。
合適基質(zhì)材料的實(shí)例是選自空心球體、固體球體、纖維和/或玻璃料的無(wú)機(jī)玻璃顆粒。諸如氟化鋇鋯、BaZr2F10的無(wú)機(jī)結(jié)晶顆粒也可用作基質(zhì)材料。
特別優(yōu)選的高溫基質(zhì)材料的實(shí)例包括Valley Forge，Pennsylvania的PQ公司提供的Q-Cell7040S、Q-Cell5070S和Q-Cell6042S玻璃顆粒。這些玻璃的特征示于下表1。
表1
可加入補(bǔ)強(qiáng)填充劑(與上述基質(zhì)材料不同)，以改善基于聚硅氧烷樹(shù)脂和高溫基質(zhì)材料的結(jié)合的涂料的性能或特性。這些補(bǔ)強(qiáng)填充劑是本領(lǐng)域公知的，包括諸如硅灰石(硅酸鈣)的針狀材料、諸如云母類(硅酸鉀鋁)的片狀材料、諸如石棉的纖維材料，以及各種人造纖維、包括硅酸鹽玻璃的棒形或片狀耐火材料。熔點(diǎn)高于高溫基質(zhì)材料的玻璃顆粒也可用作補(bǔ)強(qiáng)填充劑。典型實(shí)例包括Nyco Corporation，Willsboro，NY提供的硅灰石填料Nyad M400；以及Boucherville，Quebec，Canada的Suzorite Mica Products，Inc.提供的金云母Suzorite 325HK。其他實(shí)例包括這里引用的專利文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的材料。
理想的是包括諸如US 6248824中描述的高長(zhǎng)寬比填料，此處參考引用該文獻(xiàn)。
補(bǔ)強(qiáng)材料(如果確實(shí)存在(即高于0％(重量)))的含量通常為組合物的聚合物含量的約5-50％(重量)，優(yōu)選約10-40％(重量)。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料含量低時(shí)，處于正在固化狀態(tài)的涂層的耐磨和耐物理?yè)p傷性能會(huì)降低。當(dāng)含量太高時(shí)，就減少了流動(dòng)而使涂層變得粗糙。
除要求的聚硅氧烷樹(shù)脂和高溫基質(zhì)材料，有時(shí)還有期望的補(bǔ)強(qiáng)材料外，本發(fā)明的粉末涂料組合物可含有粉末涂料組合物和高使用溫度粉末涂料中常用的其他添加劑。這些添加劑包括粘合促進(jìn)劑；填料；顏料；流動(dòng)和流平添加劑；脫氣助劑；光澤改性劑；成坑劑(crateringagent)；固化劑；固化催化劑；構(gòu)造劑(texturizer)；表面活性劑；有機(jī)增塑劑；改善靜電應(yīng)用性能的試劑；改善防腐性能的試劑；改善粉末的干式流動(dòng)性能的試劑等，如例如US 5905104中教導(dǎo)的，此處參考引用該文獻(xiàn)。也可加入具有滅菌活性的化合物，如US 6093407中所教導(dǎo)的，此處同樣參考引用該文獻(xiàn)。
盡管聚硅氧烷樹(shù)脂在高溫下自縮合形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，但往往理想的是使用少量諸如辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、辛酸鋅、乙酰丙酮化鋅、新癸酸鋅和它們的混合物的固化催化劑，以便實(shí)現(xiàn)快速凝膠時(shí)間。一般采用這種固化催化劑的聚合物含量的至少約0.1％(重量)，最多約2％(重量)。
該粉末基組合物中可存在以聚合物總量計(jì)最多約3.0％(重量)，優(yōu)選約0.5-1.5％(重量)的流動(dòng)控制劑。該流動(dòng)控制劑可包括丙烯酸類、聚硅氧烷類和氟基聚合物。商購(gòu)流動(dòng)控制劑的實(shí)例包括來(lái)自EstronChemical，Inc.(Calvert City，Ky.)的ResiflowPL-200和ClearflowZ-340；來(lái)自Monsanto(St.Louis，Mo.)的Mondaflow2000；來(lái)自Synthron，Inc.(Morgantown，N.C.)的ModarezMFP；以及來(lái)自BYK Chemie(Wallingford，Conn.)的BYK361和BYK300。所述試劑增強(qiáng)了組合物的熔體流動(dòng)特性，有助于減少表面缺陷。
該粉末基組合物中可使用脫氣劑，有助于固化處理期間氣體的釋放。這些材料的含量一般為聚合物總量的約0.1-5.0％(重量)。商購(gòu)脫氣劑的實(shí)例包括來(lái)自GCA Chemical Corporation(Brandenton，F(xiàn)la.)的UraflowB和來(lái)自Estron Chemical(Calvert City，Ky.)的Benzoin。
同樣常常希望的是使用干式流動(dòng)添加劑，以改善粉末基組合物的干式流動(dòng)特性。實(shí)例包括氣相法二氧化硅、氧化鋁和它們的混合物。這些材料通常占聚合物總含量的約0.05-1％(重量)。
如果需要，可將諸如無(wú)機(jī)填料的其他非必需的成分與上述補(bǔ)強(qiáng)填充劑結(jié)合使用，以提供結(jié)構(gòu)、控制光澤，并增加涂料體積，以提高其經(jīng)濟(jì)性。也可以常規(guī)用量采用諸如上述任何一種的非必需的其他添加劑，以進(jìn)一步提高該組合物的性能。
作為固體粒狀成膜混合物的本發(fā)明的粉末涂料通過(guò)粉末涂料工業(yè)中采用的常規(guī)制造技術(shù)制備。例如可將粉末涂料中采用的成分，包括高溫基質(zhì)材料，以干燥狀態(tài)混合在一起，然后在足以熔化混合物中的樹(shù)脂的溫度(優(yōu)選在低于200℃的溫度)下在擠出機(jī)中熔融混合，然后擠壓。然后在冷卻輥上將擠出的材料冷卻成固體，破碎然后研磨成微粉。
所形成的粉末可與另外的成分摻和。例如當(dāng)另外的成分會(huì)通過(guò)擠壓、冷卻、破碎或研磨加工而損壞或變得無(wú)效，或當(dāng)另外的成分會(huì)損壞用于干法摻和、擠壓、冷卻、破碎或研磨加工的設(shè)備時(shí)，可包括該加工步驟。高溫基質(zhì)材料一般在該步驟中加入。該步驟特別適合密度小于2.0的玻璃球。
高溫基質(zhì)材料也可在通過(guò)干法摻和形成后或在公知為“粘合”的工序中與涂料粉混合。在該結(jié)合工序中，涂料粉和將與其“粘合”的材料干法摻和，并加熱和沖擊熔化以結(jié)合不同顆粒。該基質(zhì)材料可在該步驟中方便地加入。在預(yù)先形成的涂料粉和高溫基質(zhì)材料的流化和進(jìn)料上有很大差別，導(dǎo)致?lián)胶臀镌趹?yīng)用期間分離的情況下，“粘合”摻和材料就是所期望的。
本發(fā)明的粉末涂料組合物可通過(guò)靜電噴涂、熱或火焰噴涂，或流化床涂布法涂覆，所有這些方法都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。該涂料可涂覆在金屬和/或非金屬基材上。粉末涂料沉積到預(yù)期厚度后，通常將已涂覆基材在約140-260℃下加熱，以熔化組合物并引起流動(dòng)，并使粉末固化和結(jié)合到基材上，形成交聯(lián)聚合物基質(zhì)。在某些應(yīng)用中，待涂覆部件可在涂布粉末前預(yù)熱，然后在涂布粉末后加熱或不加熱。氣體或電加熱爐常用于各種加熱步驟，但其他方法(例如微波)也是公知的。本發(fā)明的粉末涂料給配方設(shè)計(jì)師提供了改善最終涂層的耐熱性能，并在甚至比本領(lǐng)域目前所獲得的更高溫度下使用耐熱涂料的機(jī)會(huì)。
由本發(fā)明的粉形成的涂層提供了優(yōu)異的耐熱性能，特別可用于包括煙囪、消音器、歧管、鍋爐、烘箱、加熱爐、蒸汽管線、熱交換器、烤架裝置和炊事用具的承受高溫的制品上。
本發(fā)明通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，但并不限于這些實(shí)施例。所有份和百分比除非另外說(shuō)明外均基于重量。
實(shí)施例對(duì)比實(shí)施例1-3對(duì)比實(shí)施例1-3在本發(fā)明的范圍外，用于說(shuō)明公知技術(shù)的限制。
對(duì)比實(shí)施例1本實(shí)施例說(shuō)明聚硅氧烷樹(shù)脂本身不形成抗脫層涂層。
通過(guò)摻和1000g Silres 604、10g Resiflow PL-200和5g苯偶因(benzoin)制備Coating Powder CEx.1。使該摻和材料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔化樹(shù)脂并進(jìn)一步摻和該混合物。擠壓物通過(guò)冷卻輥固化，然后破碎成片。將碎片與10.0g HDKN 20氧化硅干式流動(dòng)添加劑混合，并通過(guò)錘磨機(jī)研磨。所得粉通過(guò)80目篩子除去粗顆粒，形成Coating Powder CEx.1。
將Powder CEx.1靜電噴涂到0.032”厚的冷軋鋼板上，并在260℃烘箱中烘烤15分鐘形成涂層。冷卻到室溫后，通過(guò)在丙烷/空氣火焰中將涂布板背面加熱到紅熱(約730℃)達(dá)5分鐘然后冷卻，試驗(yàn)涂層的抗脫層性。經(jīng)過(guò)冷卻，試驗(yàn)涂層發(fā)生剝落和脫層。
對(duì)比實(shí)施例2本實(shí)施例說(shuō)明低含量的補(bǔ)強(qiáng)填充劑不能賦予聚硅氧烷樹(shù)脂膜抗脫層性。
通過(guò)摻和1000g Silres 604樹(shù)脂、10g Resiflow PL-200、5g苯偶因、75g Nyad M400填料和75g 325HK云母填料來(lái)制備CoatingPowder CEx.2。使該摻和材料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔化樹(shù)脂并進(jìn)一步摻和該混合物。擠壓物通過(guò)冷卻輥固化，然后破碎成片。將碎片與10.6gHDKN 20氧化硅干式流動(dòng)添加劑混合，并通過(guò)錘磨機(jī)研磨。所得粉通過(guò)80目篩子除去粗顆粒制備Coating Powder CEx.2。
將所得Coating Powder CEx.2靜電噴涂到0.032”厚的冷軋鋼板上，并在260℃烘箱中烘烤15分鐘形成涂層。冷卻到室溫后，通過(guò)在丙烷/空氣火焰中將涂布板背面加熱到紅熱(約730℃)達(dá)5分鐘然后冷卻，試驗(yàn)涂層的抗脫層性。經(jīng)過(guò)冷卻，試驗(yàn)涂層發(fā)生剝落和脫層。
對(duì)比實(shí)施例3本實(shí)施例說(shuō)明高含量的補(bǔ)強(qiáng)填充劑不能賦予聚硅氧烷基涂料抗脫層性。通過(guò)摻和1000g Silres 604樹(shù)脂、10g Resiflow PL-200、5g苯偶因、300g Nyad M400填料和300g 325HK云母填料來(lái)制備CoatingPowder CEx.3。使該摻和材料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔化樹(shù)脂并進(jìn)一步摻和該混合物。擠壓物通過(guò)冷卻輥固化，然后破碎成片。將碎片與16.1gHDKN 20氧化硅干式流動(dòng)添加劑混合，并通過(guò)錘磨機(jī)研磨。所得粉通過(guò)80目篩子除去粗顆粒。
將所得Coating Powder CEx.3靜電噴涂到0.032”厚的冷軋鋼板上，并在260℃烘箱中烘烤15分鐘形成涂層。冷卻到室溫后，通過(guò)在丙烷/空氣火焰中將涂布板背面加熱到紅熱(約730℃)達(dá)5分鐘然后冷卻，試驗(yàn)涂層的抗脫層性。經(jīng)過(guò)冷卻，試驗(yàn)涂層發(fā)生剝落和脫層。
實(shí)施例1和2這些實(shí)施例在本發(fā)明范圍內(nèi)。
實(shí)施例1本實(shí)施例說(shuō)明將聚硅氧烷樹(shù)脂與低熔點(diǎn)玻璃結(jié)合制備抗脫層涂料。
通過(guò)干法摻和1000g Silres 604、10g Resiflow PL-200和5g苯偶因制備Coating Powder Ex.1。使該摻和材料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔化樹(shù)脂并進(jìn)一步混合該混合物。擠壓物通過(guò)冷卻輥固化，然后破碎成片。將碎片與10.1g HDKN 20氧化硅干式流動(dòng)添加劑混合，并通過(guò)錘磨機(jī)研磨。所得粉通過(guò)80目篩子除去粗顆粒形成涂料粉。
將80g上面制備的涂料粉試樣與20g Q-Cell 7040S玻璃珠混合形成Powder Ex.1。將Powder Ex.1靜電噴涂到0.032”厚的冷軋鋼板上，并在260℃烘箱中烘烤15分鐘形成涂層。
冷卻到室溫后，將該板進(jìn)行耐溶劑、鉛筆硬度和網(wǎng)紋粘合試驗(yàn)。涂層的抗脫層性通過(guò)在丙烷/空氣火焰中將涂布板背面加熱到紅熱(約730℃)達(dá)5分鐘然后冷卻進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)冷卻，涂層沒(méi)有發(fā)生剝落或脫層。其性能示于表2。
實(shí)施例2本實(shí)施例說(shuō)明具有改進(jìn)物理性能的抗脫層涂料。
通過(guò)摻和1000g Silres 604樹(shù)脂、10g Resiflow PL-200、5g苯偶因、75g Nyad M400填料和75g 325HK云母填料制備CoatingPowder Ex.2。將各成分干法混合，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔化樹(shù)脂并進(jìn)一步混合該混合物。擠壓物通過(guò)冷卻輥固化，然后破碎成片。將碎片與11.6g HDKN 20氧化硅混合，并通過(guò)錘磨機(jī)研磨。所得粉通過(guò)80目篩子除去粗顆粒得到涂料粉。
將80g上面制備所得涂料粉試樣與20g Q-Cell 7040S玻璃珠干式混合形成Coating Powder Ex.2。將Coating Powder Ex.2靜電噴涂到0.032”厚的冷軋鋼板上，并在260℃烘箱中烘烤15分鐘形成涂層。
冷卻到室溫后，將該板進(jìn)行網(wǎng)紋粘合試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)比沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)的Coating Ex.1有所改善。涂層的抗脫層性通過(guò)在丙烷/空氣火焰中將涂布板背面加熱到紅熱(約730℃)達(dá)5分鐘然后冷卻進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)冷卻，涂層沒(méi)有發(fā)生剝落或脫層。其性能示于表2。
表2
表的腳注1“網(wǎng)紋粘合性”在2mm間隙下用ASTM D3359方法B中描述的方法試驗(yàn)。結(jié)果用從0(去除＞65％)到5(沒(méi)有涂層去除)的等級(jí)判斷。
這些實(shí)施例得到的結(jié)論是，高溫基質(zhì)材料顯著提高了用本發(fā)明的粉末涂料組合物形成的涂層的耐熱性和抗脫層性。
權(quán)利要求
1.制備耐高溫涂料的粉末涂料組合物，包含(a)至少一種聚硅氧烷；和(b)以聚合物含量的總重量計(jì)約0.01-90重量％的至少一種在約300-700℃溫度范圍內(nèi)軟化并表現(xiàn)出一定的流動(dòng)性的高溫基質(zhì)材料。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中基質(zhì)材料包含至少10％的聚合物含量。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中由該粉末涂料組合物形成的涂料暴露在至少550℃溫度下后不會(huì)脫層。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中該組合物還含有約5-50重量％聚合物含量的補(bǔ)強(qiáng)填充劑。
5.權(quán)利要求2的組合物，其中基質(zhì)材料是選自空心球體、固體球體、纖維和玻璃料的無(wú)機(jī)玻璃顆粒。
6.權(quán)利要求5的組合物，其中高溫基質(zhì)材料是選自比重小于2的無(wú)機(jī)玻璃顆粒。
7.權(quán)利要求1的粉末，其中所述基質(zhì)材料選自無(wú)機(jī)結(jié)晶顆粒。
8.制備耐熱粉末涂料組合物的方法，包括(a)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的熔體混合方法形成含有很少高溫基質(zhì)材料的權(quán)利要求1的粉末涂料；和(b)將基質(zhì)材料與該粉末混合。
9.制備耐熱粉末涂料的方法，包括(a)在熔體混合前將基質(zhì)材料與聚硅氧烷混合；和(b)用標(biāo)準(zhǔn)的粉末制造方法將熔融混合的材料轉(zhuǎn)變成粉末涂料。
10.其上涂布和固化了至少一個(gè)用權(quán)利要求1的粉末涂料組合物形成的涂層的制品。
11.權(quán)利要求10的制品，其中該涂層具有至少約40微米的厚度。
全文摘要
提供了一種用于可能遭受550℃以上高溫的基材上的熱固性耐熱硅氧烷基粉末涂料組合物。該粉末涂料組合物含有在涂料的有機(jī)成分被燒掉的溫度范圍內(nèi)軟化和流動(dòng)的低熔點(diǎn)玻璃顆粒。因此該玻璃顆粒在這種溫度下就能填充涂料粉形成的膜中的空隙，避免涂層與基材的粘合失效。
文檔編號(hào)B32B9/00GK1751106SQ200480004822
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者O·H·德克, 周文敬 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司