一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其各組分質量份數百分比為：正硅酸乙脂28-35%;耐熱顏填料:35-50%;助劑：2%-4%，二甲基甲酰胺：13-18%，耐熱顏填料包括：納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉的質量比為1.5:1:1;本發明還設計了一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法；本發明所設計的一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料及其制備方法能夠是涂料熱固化后的固化膜的附著力和硬度隨著溫度的升高顯著提高，附著力達1級，鉛筆硬度大于6H，同時能夠耐80CTC以上的高溫，大大減少涂膜開裂傾向。
【專利說明】一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于特殊涂料【技術領域】，特別是一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 大氣環境下的鋼結構受陽光、風沙、雨雪、霜露及一年四季的溫度和濕度變化作 用，其中大氣中的氧和水分是造成戶外鋼鐵結構腐蝕的重要因素，引起電化學腐蝕；工業氣 體含有S02、C02、N02、CI2、H2S及NH3等，這些成份雖然含量很小，但對鋼鐵的腐蝕危害都 是不可忽視的，其中S02影響最大，CI2可使金屬表面鈍化膜遭到破壞；這些氣體溶于水中 呈酸性，形成酸雨，腐蝕金屬設施。
[0003] 海洋大氣的特點是含有大量的鹽，主要是NaCI，鹽顆粒沉降在金屬表面上，由于它 具有吸潮性及增大表面液膜的導電作用同時CI-本身又具有很強的侵蝕性，因而加重了金 屬表面的腐蝕。鋼結構離海岸越近腐蝕也越嚴重，其腐蝕速度比內陸大氣中高出許多倍；傳 統的防腐底漆已經解決不了日趨月異的環境變化，所以開發高檔次的防腐產品變的尤為重 要；在工業生產中，很多機器設備是在高溫下運行的，因此高溫腐蝕值得重視；在各種高溫 防腐技術中，耐高溫涂料具有獨特的優越性，因此耐高溫涂料在高溫防腐領域中應用非常 廣泛。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種正硅酸乙脂無機 耐高溫涂料及其制備方法。
[0005] 為了解決以上技術問題，本發明提供一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其各組分 質量百分比為：正硅酸乙脂28-35%;耐熱顏填料：35-50%;助劑：2% -4%，二甲基甲酰胺： 13-18%，其中：
[0006] 耐熱顏填料包括：
[0007] 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ;
[0008] 阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分：
[0009] 空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，細晶氧化鋁：25-30 份，二硫化鑰：5-10份，氧化鋅：1-5份，滑石粉：3-6份；
[0010] 助劑為按質量份數計包括以下組分：
[0011] 分散劑：10-15份，潤濕劑：2-6份，固化劑20-50份，消光劑：2-6份，成膜助劑： 5-10份，增稠劑：5-10份，羥乙基纖維素：5-10份，pH調節劑：1 一 5份，助劑中還包括硅烷 偶聯劑，其質量與正硅酸乙脂的質量比為1:15 ;
[0012] 分散劑包括疏水性改性羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉鹽或銨鹽中的一種或幾種；的消光 劑為改性聚酯丙烯酸酯；的成膜助劑為十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇 丁醚=1:1的重量比例復合制成；的增稠劑包括：娃藻土、鈉基膨潤土、聚氨酯、聚乙烯醇或 聚丙烯酰胺中的一種或者幾種；的固化劑為二乙烯三胺、間苯二胺、DMP-30/聚酰胺650、酚 醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一種。
[0013] 技術效果：上述技術方案中，由于利用正硅酸乙酯制備耐高溫涂料，該涂料在熱固 化后呈無機膜，隨著溫度的升高，固化膜的附著力和硬度顯著提高，附著力達1級，鉛筆硬 度大于6H，使涂料能耐更高的溫度，同時，二甲基甲酰胺與偶聯劑的使用均能減少涂膜開裂 傾向；
[0014] 正硅酸乙酯與硅烷偶聯劑按照質量比15:1進行混合水解，能夠大大降低涂層開 裂傾向；二甲基甲酰胺的使用使得干燥時間大大加快，在正硅酸乙酯中加入二甲基甲酰胺 后，一方面，溶膠在向凝膠轉變過程中，二甲基甲酰胺通過氫鍵與水解中間體結合，抑制了 水解中間體Si (0C2H5) 4-x (OH) X和產物SixOy (OH) z的化學活性，降低溶膠水解、縮聚的反 應速率，促進了粒子之間的這種相互交聯，形成有序的網絡結構，改善了凝膠結構，同時又 使凝膠質點增大，介孔孔徑和孔體積增大，導致干燥后凝膠收縮量變小，獲得孔徑大小分布 均勻的凝膠，從而溶劑蒸發時，凝膠內部應力均勻；
[0015] 阻隔型功能填料中采用二硫化鑰、石墨、滑石粉，石墨材料由于特有的晶體結構使 其易產生滑移，同時石墨干摩擦潤滑劑具有吸附性，可以形成一層潤滑膜（石墨晶體膜）， 起到減少摩擦磨損的作用，具有良好的散熱性和導熱性，由于碳的熔點很高，故不會產生碳 和金屬材料的咬焊現象；滑石粉作為填料，可起到骨架作用，降低制造成本同時提高涂料的 漆膜硬度，增加產品形狀的穩定，增加張力強度，剪切強度，繞曲強度，壓力強度，降低變形， 伸張率，熱膨脹系數，白度高、粒度均勻分散性強等特點，使涂料的延展性以及可加工性等 優良得到優化；
[0016] 將石墨與_硫化鑰混合在一起使用，石墨與-硫化鑰具有良好的協同效應，兩者 以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，減小磨損失重及摩擦系數，同時在 涂料中加入一定量的三氧化二銻，可有效增強涂料涂層的硬度，并提高涂層的耐磨性。
[0017] 本發明進一步限定的技術方案是：
[0018] 進一步的，前述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其各組分質量份數百分比為：正硅 酸乙脂32% ;耐熱顏填料：49% ;助劑：3%，_甲基甲醜胺：16% ;
[0019] 技術效果：
[0020] 由于二甲基甲酰胺具有低揮發性，隨著熱處理溫度的升高，二甲基甲酰胺隨著溶 劑的揮發而漸漸逸出薄膜表面，能大大減少不同孔徑中醇溶劑不均勻蒸發的現象，減少了 干燥應力，從而保持凝膠框架的完整性，抑制Si02薄膜的龜裂，二甲基甲酰胺與正硅酸乙 脂的質量比為1:2時，為最佳配比；
[0021] 當涂料中含有45-50%的顏填料時，涂層能耐650°C的溫度，因為納米級二氧化硅 的加入除對涂層起到補強的作用外，在攪拌過程中及高溫下其表面帶有少量羥基，能與正 硅酸乙脂水解后的產物上的羥基發生反應，大大提高了涂料的耐熱性能。
[0022] 本發明還設計了一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，包括如下步驟：
[0023] (1)將正硅酸乙酯水解制備基料：
[0024] (2)將28-35%質量份數的正硅酸乙脂水解基料、35-50%質量份數的耐熱顏填料 混合后攪拌分散，攪拌速度為300轉/min,攪拌25-35分鐘，制得預混物；
[0025] (3)在攪拌狀態下向預混物中緩慢依次加入分散劑、潤濕劑、固化劑、消光齊IJ、成膜 助劑、增稠劑、羥乙基纖維素及PH調節劑，調節轉速為600轉/min，攪拌時間為30分鐘，控 制分散溫度< 45°C ;
[0026] (4)提高轉速至1100轉/min，均勻緩慢加入質量份數為13-18%的二甲基甲酰胺， 同時調整粘度3 90s，及固含量3 70%，制得正硅酸乙脂無機耐高溫涂料。
[0027] 前述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，正硅酸乙酯水解的具體操作為： 將水浴鍋的溫度調節到45°C，將28-35%質量份數的正硅酸乙酯和硅烷偶聯劑攪拌混合均 勻，硅烷偶聯劑與正硅酸乙脂的質量比為1:15,再緩慢滴加水、乙醇和鹽酸的混合液，水浴 加熱攪拌2小時。
[0028] 前述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，加入的混合液中，水的質量為正 硅酸乙脂質量的二分之一，乙醇的質量為正硅酸乙脂質量的四分之一，鹽酸的質量與正硅 酸乙脂的質量比為0. 6:1。
[0029] 前述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，步驟（3)中加入分散劑、潤濕 齊IJ、固化劑、消光劑、成膜助劑、增稠劑、羥乙基纖維素及PH調節劑后控制攪拌分散至細度 30 u m〇
【具體實施方式】
[0030] 實施例1
[0031] 本實施例提供的一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其各組分質量百分比為：正硅 酸乙脂28% ;耐熱顏填料：35% ;助劑：3%，二甲基甲酰胺：15%，其中：
[0032] 耐熱顏填料包括：
[0033] 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ;
[0034] 阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分：
[0035] 空心玻璃微珠：3份，石墨：12份，黑碳化硅：2444份，細晶氧化鋁：26份，二硫化 鑰：6份，氧化鋅：3份，滑石粉：4份；
[0036] 助劑為按質量份數計包括以下組分：
[0037] 分散劑：12份，潤濕劑：3份，固化劑26份，消光劑：3份，成膜助劑：6份，增稠劑： 8份，羥乙基纖維素：8份，pH調節劑：2份，助劑中還包括硅烷偶聯劑，其質量與正硅酸乙脂 的質量比為1:15 ;
[0038] 分散劑為疏水性改性羧酸鈉鹽；的消光劑為改性聚酯丙烯酸酯；的成膜助劑為 十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇丁醚=1:1的重量比例復合制成；的增 稠劑包括：硅藻土、鈉基膨潤土和聚氨酯；的固化劑為二氨基二苯基甲砜DDS，其性能檢測 參數如表1所示：
[0039] 表 1
[0040]
【權利要求】
1. 一種正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其特征在于，其各組分質量百分比為：正硅酸乙 脂28-35% ;耐熱顏填料：35-50% ;助劑：2%-4%，二甲基甲酰胺：13-18%，其中 所述耐熱顏填料包括： 納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且所述納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉 的質量比為I. 5:1:1 ; 所述阻隔型功能填料按質量份數計包括以下組分： 空心玻璃微珠：2_6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，細晶氧化鋁：25-30份，二 硫化鑰：5-10份，氧化鋅：1-5份，滑石粉：3-6份； 所述助劑為按質量份數計包括以下組分： 分散劑：10-15份，潤濕劑：2-6份，固化劑20-50份，消光劑：2-6份，成膜助劑：5-10 份，增稠劑：5-10份，羥乙基纖維素：5-10份，pH調節劑：1 一 5份，助劑中還包括硅烷偶聯 齊II，其質量與正娃酸乙脂的質量比為1:15 ; 所述分散劑包括疏水性改性羧酸鈉鹽、聚丙烯酸鈉鹽或銨鹽中的一種或幾種；所述的 消光劑為改性聚酯丙烯酸酯；所述的成膜助劑為十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯： 二丙二醇丁醚=1:1的重量比例復合制成；所述的增稠劑包括：硅藻土、鈉基膨潤土、聚氨 酯、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一種或者幾種；所述的固化劑為二乙烯三胺、間苯二胺、 DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一種。
2. 根據權利要求1所述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料，其特征在于，其各組分質量份 數百分比為：正硅酸乙脂32% ;耐熱顏填料：49% ;助劑：3%，二甲基甲酰胺：16%。
3. 根據權利要求1所述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟： (1) 將正硅酸乙酯水解制備基料： (2) 將28-35%質量份數的正硅酸乙脂水解基料、35-50%質量份數的耐熱顏填料混合后 攪拌分散，攪拌速度為300轉/min，攪拌25-35分鐘，制得預混物； (3) 在攪拌狀態下向預混物中緩慢依次加入分散劑、潤濕劑、固化劑、消光劑、成膜助 齊U、增稠劑、羥乙基纖維素及PH調節劑，調節轉速為600轉/min，攪拌時間為30分鐘，控制 分散溫度彡45°C ; (4) 提高轉速至1100轉/min，均勻緩慢加入質量份數為13-18%的二甲基甲酰胺，同時 調整粘度3 90s，及固含量3 70%，制得正硅酸乙脂無機耐高溫涂料。
4. 根據權利要求3所述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，其特征在于，正硅 酸乙酯水解的具體操作為：將水浴鍋的溫度調節到45°C，將28-35%質量份數的正硅酸乙酯 和硅烷偶聯劑攪拌混合均勻，硅烷偶聯劑與正硅酸乙脂的質量比為1:15,再緩慢滴加水、乙 醇和鹽酸的混合液，水浴加熱攪拌2小時。
5. 根據要求4所述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備方法，其特征在于，加入的混 合液中，水的質量為正硅酸乙脂質量的二分之一，乙醇的質量為正硅酸乙脂質量的四分之 一，鹽酸的質量與正硅酸乙脂的質量比為〇. 6:1。
6. 根據權利要求3至5中任意一項權利要求所述的正硅酸乙脂無機耐高溫涂料的制備 方法，其特征在于，步驟（3)中加入分散劑、潤濕劑、固化劑、消光劑、成膜助劑、增稠劑、羥乙 基纖維素及pH調節劑后控制攪拌分散至細度30 ii m。
【文檔編號】C09D1/00GK104212206SQ201410476659
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】鄭化, 陳廷生, 劉小林 申請人:江蘇海晟涂料有限公司