一種耐高溫納米復合涂料的制作方法

本發明涉及一種耐高溫納米復合涂料及其制備方法。
背景技術：
：耐高溫涂料是一種重要的涂料，自從上世紀四十年代有機硅工業化生產以來，用其產品所配制的耐高溫涂料，在高溫電機，電器絕緣方面得到了廣泛應用。例如有機硅鋁粉漆用于飛機發動機的耐高溫防腐涂料，取得了巨大成就，有機硅陶瓷玻璃涂料，滿足了更高溫度防腐的要求。但是由于有機硅本身機械性能差，附著力耐磨性，耐溶劑性低，越來越不能滿足現代電機、電器、宇航以及耐特種介質的要求。除對純硅氧主鏈進行改造，在主鏈中引入n、ti、p、b等外，還用有機樹脂改性，使之耐熱、耐輻射，耐油、耐水解、耐磨。盡管如此，這些新型高聚物在高溫涂料中還未能得到廣泛的應用，絕大部分產品仍處于研制階段。作為納米材質之一的納米碳酸鈣具有細膩、均勻、白度高、光學性能好等優點，其被廣泛用于制漆涂料中，能使配方密度較大的粉粒懸浮，起防沉降作用。制漆涂料后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不下降，造成鈦白粉作為白色顏料的主要添加物質已逐漸被納米碳酸鈣所替代，同時其還可大大改善涂料體系的觸變性，可顯著提高涂料的附著力，耐洗刷性，耐沾污性，提高強度和表面光潔度，并具有很好的防沉降作作用。然而，納米碳酸鈣作為涂料組成物質主要被使用做顏色添加使用，作為無機納米材料其還有很多優異特性未被發掘利用。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種耐高溫納米復合涂料及其制備方法，使得納米碳酸鈣材料可在耐高溫涂料中得到合理利用，擴大了納米碳酸鈣材料的應用范圍，顯著提高這種耐高溫納米復合涂料的使用效果。本發明的技術方案為：一種耐高溫阻燃復合涂料，所述涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液30-40份，納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份，偶氮二甲酰胺5-6份，潤濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，工業用水30-40份。該涂料的制備方法如下：1)將納米改性混合初級乳液30-40份和工業用水15-20份加入反應釜，然后依次加入納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，使用攪拌機進行充分攪拌，升溫至80℃左右，緩慢加入作為阻燃劑的三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份和偶氮二甲酰胺5-6份；2)繼續加入剩余的工業用水15-20份，充分攪拌2h以上；3)加入其他助劑：在充分攪拌2h以內，按照均分四次間隔30min加入潤濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，然后保溫80℃4h以上，得到耐高溫阻燃復合涂料。與現有技術相比，本發明的技術方案創造性地將納米碳酸鈣粉體融入丙烯酸酯類為主的聚合物中形成納米改性混合初級乳液，使用鈦酸酯偶聯劑(異丙基三鈦酸酯)對納米caco3粉體進行表面改性處理，從而改善納米碳酸鈣粉體表面的濕潤性，增強納米碳酸鈣粉體在介質中的界面相容性，使得納米碳酸鈣粉體的耐高溫性能得以體現；然后在此納米改性混合初級乳液的基礎上添加其他輔料而制備耐高溫復合涂料，按照上述方法制得的耐高溫復合涂料的涂層機械穩定性、高溫耐受性、附著力和光澤度都表現優異，涂層膜白度值高應用范圍廣泛。附圖說明圖1為本發明的耐高溫納米復合涂料在800℃-1000℃高溫下燒結后的fe-sem圖；圖2為常規耐高溫涂料在800℃-1000℃高溫下燒結后的fe-sem圖。具體實施方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的保護范圍。一種耐高溫阻燃復合涂料，所述涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液30-40份，納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份，偶氮二甲酰胺5-6份，潤濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，工業用水30-40份。該耐高溫阻燃復合涂料的制備過程為，1)將納米改性混合初級乳液30-40份和工業用水15-20份加入反應釜，然后依次加入納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，使用攪拌機進行充分攪拌，升溫至80℃左右，緩慢加入作為阻燃劑的三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份和偶氮二甲酰胺5-6份；2)繼續加入剩余的工業用水15-20份，充分攪拌2h以上，3)加入其他助劑：在充分攪拌2h以內，按照均分四次間隔30min加入潤濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，然后保溫80℃4h以上，得到耐高溫阻燃復合涂料。其中納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯15-20份，甲基丙烯酸月桂酯10-16份，甲基丙烯酸甲酯10-12份，甲基丙烯酸丁酯20-25份，丙烯酸樹脂3-5份，二異丙基萘磺酸鈉5-6份，過硫酸銨0.35-0.5份，經表面改性處理后的納米caco3粉體5-8份，工業用水70-80份。納米改性混合初級乳液的配制具體過程為，按照上述原料比重配方，首先將二異丙基萘磺酸鈉5-6份和工業用水加入反應釜中，使用攪拌機進行充分攪拌，升溫至80℃以上，在2h以內連續加入丙烯酸丁酯15-20份，甲基丙烯酸月桂酯10-16份，甲基丙烯酸甲酯10-12份，甲基丙烯酸丁酯20-25份，丙烯酸樹脂3-5份和過硫酸銨0.35-0.5份，添加完畢后加熱保溫至70-80℃左右，經過冷卻、中和、過濾后，待聚合反應開始后加入經表面改性處理后的納米caco3粉體5-8份，繼續攪拌15min左右，從而形成納米改性混合初級乳液。其中，經表面改性處理后的納米caco3粉體是指使用鈦酸酯偶聯劑(異丙基三鈦酸酯)對納米caco3粉體進行表面改性處理，具體是將鈦酸酯偶聯劑與納米caco3粉體混合攪拌分散處理30min以上，隨后用超聲波儀器處理20min。此是為了使得具有極性表面的納米碳酸鈣粉體通過改性表面結合了非極性有機官能團，從而改善納米碳酸鈣粉體表面的濕潤性，增強納米碳酸鈣粉體在介質中的界面相容性，使得納米碳酸鈣粉體粒子更容易在混合介質中分散，改善復合體系的流動性。本發明的耐高溫阻燃復合涂料的主要成膜物質是納米改性混合初級乳液，其乳液合成和原材料的選擇至關重要，按照上述方法制得的初級乳液機械穩定性、高溫耐受性、鈣離子穩定性和酸堿度穩定性良好。選用二異丙基萘磺酸鈉作為乳化劑，是針對丙烯酸酯類為主的乳化環境，可提高乳膠的機械穩定性，其用量為3-5％為最佳，當超出此范圍時乳液穩定性較差。選用水溶性過硫酸鹽作為引發劑的用量也很重要，當引發劑含量較高時，聚合反應速度太快，難以進行控制，凝膠含量較大，引發劑含量過低時，實現引發效果。納米碳酸鈣粉體作為高分子材料的阻燃助劑，其主要優點是分解溫度高，可避免在高溫時因阻燃劑分解而引起聚合物變化，納米碳酸鈣粉體經過表面改性之后，比較容易分散且穩定性較好，與丙烯酸酯類乳液結合更容易穩定不致發生分離，實現了更好的耐高溫效果，圖1和圖2分別為本發明的耐高溫納米復合涂料和常規常見的耐高溫涂料(有機硅鋁粉漆)分別在800℃-1000℃高溫下燒結2小時后的fe-sem圖，可以看出，本發明的復合涂料在高溫下煅燒未發生明顯的大范圍脫落分離現象。下面按照本發明的技術方法分別實驗若干組數據進行對比。實施例1耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液30份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1份，分散劑2份，工業用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯15份，甲基丙烯酸月桂酯10份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過硫酸銨0.4份，經表面改性處理后的納米caco3粉體5份，工業用水70份。制備方法如前所述。實施例2耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液40份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1-份，分散劑2份，工業用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯15份，甲基丙烯酸月桂酯10份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過硫酸銨0.5份，經表面改性處理后的納米caco3粉體8份，工業用水70份。制備方法如前所述。實施例3耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液36份，納米鈦白粉18份，磷酸氫二銨28份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.3份，防腐劑0.1份，分散劑2份，工業用水35份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯16份，甲基丙烯酸月桂酯12份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯24份，丙烯酸樹脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過硫酸銨0.5份，經表面改性處理后的納米caco3粉體6.5份，工業用水70份。制備方法如前所述。實施例4耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液40份，納米鈦白粉20份，磷酸氫二銨30份，雙季戊四醇40份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁15份，偶氮二甲酰胺6份，潤濕劑0.8份，流平劑0.3份，消泡劑0.4份，防腐劑0.2份，分散劑3份，工業用水40份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯16份，甲基丙烯酸月桂酯12份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯24份，丙烯酸樹脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過硫酸銨0.5份，經表面改性處理后的納米caco3粉體6.5份，工業用水70份。制備方法如前所述。實施例5耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液40份，納米鈦白粉20份，磷酸氫二銨30份，雙季戊四醇40份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁15份，偶氮二甲酰胺6份，潤濕劑0.8份，流平劑0.3份，消泡劑0.4份，防腐劑0.2份，分散劑3份，工業用水40份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯18份，甲基丙烯酸月桂酯16份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹脂4份，二異丙基萘磺酸鈉4份，過硫酸銨0.4份，經表面改性處理后的納米caco3粉體6份，工業用水80份。制備方法如前所述。實施例6耐高溫阻燃復合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級乳液40份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1-份，分散劑2份，工業用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級乳液由以下原料按照重量配比預先制成：丙烯酸丁酯18份，甲基丙烯酸月桂酯16份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹脂4份，二異丙基萘磺酸鈉4份，過硫酸銨0.4份，經表面改性處理后的納米caco3粉體6份，工業用水80份。制備方法如前所述。實施例1-6性能測試結果對比分析表對比項實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6涂層穩定性合格合格優優合格優優涂層阻燃性差較好較好好好好好光澤度一般較好較好較好好好好涂層膜白度2級3-4級4級5級3-4級4級4級乳液凝膠量-無無無微量無無乳液凍融度-合格合格優合格優優高溫耐受性合格優優優優優優注：對比項為未使用納米改性混合初級乳液制備的涂料，其他原料方法相同。盡管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。例如，重量份可以選擇為克或其他重量單位。以上所述，僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發明技術方案的保護范圍之內。當前第1頁12