耐热涂料
2023年03月9日 Read time: MinutesMinute
不怕高温“烤”验
有机硅涂料可承受高达600°C的温度。瓦克现推出两种供耐热涂料使用的新型基料——SILRES® M 51 E和SILRES® IC 900。生产商可利用这两种基料进一步扩大产品组合，将水基涂料，以及高固体含量涂料和厚浆型涂料配方产品包含在内。
在德国，如果想说某件物品不像从前那么有价值或吸引力了，人们通常会说它“掉漆了”。对于市售商品，完美无瑕的高品量涂层，确实能够表明产品功能完备、价值较高。但要做到这点，涂层必须根据基材表面及应用环境（如，高温条件）得到准确调整。这里正是专业耐热涂料的用武之地——毕竟，如果涂料不对口，涂层就会很快从基材剥落或因氧化而损坏。
Sabine Hanke女士和Christian Putz先生正在测试一种用SILRES® M 51 E作为基料配制而成的水性产品。
用这种产品配制的涂料在烘烤后，能够很好地附着于钢、铝等金属表面，是排气系统等应用的理想选择。
耐热涂料被广泛用于汽车技术和流程工业，但家居应用也不例外。例如，许多汽车的排气系统和发动机周围的零部件都涂覆了耐热涂料。工业工艺技术装置的管道、熔炉、烟道、烟囱和热交换器必须获得高温保护，通常还要免受风化影响。在家居应用中，耐热涂料可确保炉灶、炉管、烟囱、热水器、炉面、烧烤炉和烧烤架在使用多年后继续正常工作，并保持良好的外观。
瓦克针对上述应用，在2023年欧洲涂料展（ECS）向业界展示两种创新型硅树脂基料——适用于配制水基涂料的SILRES® M 51 E，以及可用传统方法（使用有机溶剂）进行加工、适用于高固体含量及厚浆型涂料的SILRES® IC 900。
SILRES® M 51 E需要30分钟，在220°C至260°C的温度下交联，并牢固粘结于基材表面。
减少VOC排放量
涂料行业目前普遍使用的溶剂仍为挥发性有机化合物（VOC）。瓦克有机硅业务部门功能有机硅解决方案部的市场营销经理Philipp Haas先生知道：“使用有机溶剂需要接受更加严格的审查，同时要受政府监管。因此，涂料行业面临的压力是必须减少产品的溶剂用量。”
对于必须遵守更严格法规的公司而言，水基涂料可谓传统溶剂型涂料的理想替代品，耐热液体涂料同样如此。在面向高温应用的涂料中，液体涂料占据了80%以上的市场份额。Haas先生介绍说：“但是目前，这些耐热液体涂料较少使用水基涂料系统，缺少适用于此类涂料的基料是原因之一。”
瓦克在2023年欧洲涂料展（ECS）上推出SILRES® M 51 E乳液型水性硅树脂基料新产品，可缓解这个问题。据瓦克有机硅业务部门功能有机硅解决方案部应用实验室负责人Christian Putz先生介绍：“可用作耐热涂料基料的硅树脂通常在高温交联时，可形成一层耐高温的坚韧薄膜。这是为什么它们作为基料，对涂料的固化作用关键的原因。”
在相应的金属材料上，取决于使用的颜料，基于硅树脂的涂料能够承受燃木壁炉等应用中高达600°C的温度。
化工设备管道使用的涂料必须具备高度的回弹性，加上管道结构较为复杂，SILRES® M 51 E得以成为厚浆型涂料的首选。
SILRES® M 51 E在220°C至260°C的温度下固化，需30分钟。这种硅树脂可将涂料中的颜料、填料等固体颗粒包裹起来，并将它们与基材牢牢地粘结在一起。“这样就能形成牢固的涂层，保护被涂覆的表面免受外部影响。”Putz先生介绍说。
固化硅树脂的一个典型特点，是它们的硅-氧主链在交联时能够形成具有可扩展性的密网眼的网状结构，即，硅树脂网状结构。有机组分（通常是甲基和/或苯基基团）与这种化学稳定性极其出色的无机基础结构键合，能够影响涂料烘烤前的性能。
纯甲基硅树脂的出色之处，还在于超高的硬度、出色的机械抗耐性，以及卓越的耐化学品性和耐候性。不仅如此，由于无机组分含量高，此类产品在首次加热时产生的烟雾会比有机组分含量高的基料少得多。
甲基硅树脂长期以来被用作传统溶剂型耐热涂料的基料，而SILRES® M 51 E涂料新基料同样含有这种可在水性介质中高度分散，形成微小液滴的甲基硅树脂。
这种供耐热涂料使用的甲基硅树脂的创新之处，在于它的加工形式。瓦克研发人员Putz先生介绍说：“我们使用相应乳化剂体系，并精心选择对口的有机硅原料，成功地配制出了这种储存稳定性能出色的乳液。”
SILRES® M 51 E的固体含量在50%和53%之间，可通过现有工艺轻松添加到涂料中。瓦克博格豪森实验室进行的应用测试表明，SILRES® M 51 E非常适合在生产耐热涂料时用作单一基料。这种新型基料的水性配方在室温放置20分钟后便可脱粘，
黑色涂料样品配方在烘烤后可承受550°C至600°C的高温。Putz先生在总结这些配方的优点时说道：“烘烤后的涂层能够牢固地附着在钢、铝等金属表面，表现出优异的耐化学品性与耐磨性，在热应力作用下几乎不会失去光泽度，即使在高温下也不会软化。换句话说，就质量而言，它们的技术特性与用传统溶剂型硅树脂基料配制的耐热涂料不相上下。”
纯粹的有效成分
例如在为结构复杂的化工设备管道提供防腐蚀保护时，涂料必须具备高柔韧性，同时加工较为困难，而此类应用却是厚浆型涂料的用武之地。据Haas先生介绍：“厚浆型涂料可为金属基材提供有效防护，比传统涂料更易使用，因为传统涂料必须涂得相当薄，而且厚度要非常均匀。”换言之，尤其在难以触及的部位，厚浆型涂料可使后期维护等工作更容易完成。瓦克针对使用溶剂型耐热涂料的应用，开发出SILRES® IC 900。根据应用领域和涂料配方，这种未稀释的纯有效成分可在100°C至280°C的温度范围内交联。
Sabine Hanke女士用实验室烘箱对涂在钢板上的黑色涂料样品配方进行测试，以确定硅树脂涂层能够承受的温度范围。
“瓦克推出的SILRES® M 51 E、SILRES® IC 900这两项研发新成果，能够帮助客户减少产品的溶剂用量。”
Christian Putz先生，瓦克有机硅业务部门应用工程部
作为开发这两种硅树脂产品系列的应用实验室的负责人，Putz先生知道：“我们的甲基苯基硅树脂的出色之处，在于它的分子结构能够在交联后形成密网眼的、但仍具备一定延展性的网状结构，以防固化后的涂层在热应力作用下开裂。”SILRES® IC 900因此亦可用于配制可厚涂的涂料。Putz先生强调：“SILRES® IC 900是我们为涂料行业提供的第一种面向高温应用、且干膜厚度可超过100微米的硅树脂基料。”
这种烷氧基改性甲基苯基硅树脂由于粘度低，可用来配制厚浆型涂料和高固体含量涂料。此类涂料作为单组分或双组分配方，固体含量超过80%，溶剂含量相应较低，固化后具有出色的耐化学品性，并可保持颜色稳定。“换句话说，瓦克推出的SILRES® M 51 E、SILRES® IC 900这两项研发新成果，能够帮助客户减少产品的溶剂用量。”Putz先生强调。
