CN101781483B - 环保型耐高温纳米涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保型耐高温纳米涂料及其制备方法，属于功能涂料领域，特别是耐高温涂料领域。该耐高温环保型纳米涂料的配方为：铝溶胶15-65％、硅溶15-65％、纳米复合氧化物4-20％、颜料3-27％、填料3-27％、防沉剂5-25％。其制备方法为：分别称取相应的铝溶胶、氧化钴、颜料、填料及防沉剂进行混合、高速分散、研磨，做为a组分；称取相应的硅溶胶，做为b组分；将a组分和b组分进行混合并静置熟化，即得所述的瓷膜涂料。通过本发明制备的涂料，具有耐高温、散热快、远红外辐射等特性，并且，选用天然矿石代替传统的有机试剂作为防沉剂，具有天然的安全无毒性，是一种环保型耐高温涂料。
Description
技术领域
本发明属于功能涂料领域，特别是耐高温涂料领域。
背景技术
目前，对于耐高温涂料领域，经常使用特氟龙一类的有机功能涂料，这类涂料通常采用合成树脂来形成涂层表膜，其耐热性能一般较差，并且，在高温状态下，由于其散热性能不高，可能会对环境与身体造成多种不良影响。例如，对于轨道交通的机车来说，在出现突发事故时，如果机车内部被高温熏烤或者不能及时把多余的热量疏导出去，设置在内壁的有机涂料，高温下所产生的有害物质或挥发的有害气体对未及时出逃的乘客将会造成极大的健康威胁。
近年来，一种集有机涂料和无机涂料的优点于一身的无机瓷膜涂料问世。由于其具有搪瓷表面的品质，耐高温、散热快、远红外辐射、高硬度、超耐候、耐腐蚀、提高热效率与节能、装饰性强等特性，并且符合环保、安全的国际化要求，因此受到众多科研者和工业界的广泛关注。并且，随着纳米科技的高速发展，纳米材料被逐步应用在涂料领域。美国专利5759746，Fabrication process using amulti-layer antireflective layer和日本专利10-330937，Formation of substantially flat coating均报道了通过在涂层中添加少量纳米氧化物材料来提高涂层的性能的技术。中国授权专利CN1243062C，高温耐火黑色涂料及其制法和应用，报道了一种添加多种纳米复合氧化物的防腐蚀黑色涂料技术，该技术主要应用在硅酸铝纤维及其制品或其他高温耐火、隔热材料表层。柯博、黄志杰等，纳米SiO2在涂料中的应用，涂料工业，1998，(12)：P29，提到纳米二氧化硅能吸收70％以上的紫外线，因此它能提高涂料的触变性和抗老化性。
鉴于上述技术现状，在本发明中，我们提出了一种集无机瓷膜涂料和纳米氧化物的优点与一身的环保型耐高温纳米瓷膜涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型耐高温纳米瓷膜涂料及其制备方法，用以实现一种具有自散热及强耐高温功能的瓷膜技术。
一种环保型耐高温纳米涂料，该涂料包括如下组成部分：
其中，前述的比例是按比重展开的，总量为100％。
进一步，所述的一种环保型耐高温纳米涂料，还具有如下技术特征：
所述的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度为10-40nm。
所述的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为10-40nm。
所述的纳米复合氧化物为以氧化钴和氧化锆中至少一种为主，辅以氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化铱、氧化铜中至少一种，其中氧化钴3-15％，氧化锆3-15％，氧化铁1-5％，氧化钙1-5％，氧化镁1-5％，氧化铱1-5％，氧化铜1-5％，其粒度为15-40nm。
所述的颜料主要是功能型颜料，为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁铬棕、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉，以及烛光金粉或各种色彩颜料调配的色浆中的一种或一种以上的混合物。
所述的填料，包括纳米级微晶粉二氧化硅、钛酸钾晶须、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
所述的防沉剂，包括无机膨润土中的钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土(活性白土)的一种或一种以上的混合物。
一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，该制备方法包括如下的步骤：
步骤1，按照上述配方所述的比例，分别称取相应分量的铝溶胶、纳米复合氧化物、颜料、填料及防沉剂等，进行初期混合之后，开始进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分；
步骤2，按照上述配方所述的比例，称取相应分量的硅溶胶，将其做为b组分；
步骤3，使用时将a组分和b组分进行简单地机械混合并静置熟化，即得所述的瓷膜涂料。
进一步，所述的一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，还具有如下技术特征：
所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h，一般直至其细度达到15μm以下。
本发明的优点：
通过本发明所述的这种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，所制得的表面涂层，具有高的导热率、耐高温、远红外特性，同时具有搪瓷品质，非常光洁，硬度也很高。而且，在涂料的制备过程中没有添加任何有机物或有毒成分，也没有任何对健康有潜在威胁的成分。在应用中可完全取代目前广泛使用的特氟龙涂层，也可以应用在其它各种需要耐燃、耐高温、硬度高、耐候性好的涂料应用领域。在不改变原有涂料生产工艺的前提下，通过添加少量的纳米复合氧化物粉体材料，充分发挥它们的自散热、远红外释放作用，制备出具有高散热及耐高温性能的涂料，并且，其远红外释放效率高达92％以上，其对人体有保健作用。该涂料以纳米级铝溶胶、纳米级硅溶胶为成膜物质，成膜后的化学键以“Si＝O”和“Al＝O”为主，完全是无机分子结构，由于其粒度介于纳米级，在后续的涂装和成型过程中，可以利用该胶体自身的粘性与附着力，来代替传统意义上的有机溶剂及粘接剂填料等，具有天然的安全无毒性，是一种环保型耐高温涂料。
具体实施方式
具体实施例1：
本发明所述的环保型耐高温纳米涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为15nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为20nm。
其中的纳米复合氧化物以氧化钴为主，辅以少量的氧化铁、氧化钙、氧化镁，其中氧化钴75kg，氧化铁12.5kg，氧化钙2.5kg，氧化镁10kg，其粒度为30nm。
其中的颜料，可选为铜铬黑，具有极好的耐化学腐蚀性，户外耐候性，热稳定性，耐光性，并具有无渗透性，无迁移性。
其中的填料，可选为纳米级微晶粉二氧化硅，该晶须粒度小、分散性强，有助于在涂料中实现均匀混合的目的。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的钠基膨润土，该成分对整体涂料的成型、光洁度的提升可发挥作用。
具体实施例2：
本发明所述的具有自散热功能的环保型纳米涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为25nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为15nm。
其中的纳米复合氧化物以纳米级氧化锆为主，辅以少量的氧化钙、氧化镁、氧化铜，其中氧化锆108kg，氧化钙3kg，氧化镁6kg，氧化铜3kg，其粒度为20nm。
其中的颜料，可选为钛白粉，其遮盖力强，粒子均匀细小，易于分散且性能稳定。
其中的填料，可选为氧化铝，该氧化铝为纳米级粉体，分散性极强，易于在涂料中实现均匀混合，同时，因为其自身的纳米效应，有利于优化涂料的性能。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的锂基膨润土，具有极高的物理化学性和分散性，对涂料的成型等发挥重要的作用。
具体实施例3：
本发明所述的具有自散热功能的环保型纳米涂料，可按照如下配方构成：
这些组分合起来共为1000kg。
其中的铝溶胶为水分散型纳米级氧化铝，其粒度可选为35nm。
其中的硅溶胶为水分散型纳米级氧化硅，其粒度为25nm。
其中的纳米复合氧化物以纳米级氧化钴和氧化锆为主，辅以少量的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化铱、氧化铜，其中氧化钴25kg，氧化锆12.5kg，氧化铁5kg，氧化钙1.25kg，氧化镁2.5kg，氧化铱1.2kg，氧化铜2.5kg，其粒度为10nm。
其中的颜料，可选为钴蓝，具有极好的遮盖力，色彩透明性和高着色力，热稳定性，耐光性，很高的光反射性。
其中的填料，可选为钛酸钾晶须，该晶须分散性强，有助于在涂料中实现均与混合的目的，同时，因为晶须自身的强度，有利于加强涂料的内聚力。
其中的防沉剂，可选用无机膨润土中的钙基膨润土，能增强涂层的耐水性，提高涂层的强度和附着力和分散性，增强涂料的稳定性。
一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，它是这样实现的，该制备方法包括如下步骤：
步骤1，按照实施例所述的配方，分别称取相应分量的铝溶胶、氧化钴、颜料、填料及防沉剂等，进行初期混合之后，开始进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分。
步骤2，按照实施例所述的配方，称取相应分量的硅溶胶，将其作为b组分。
步骤3，使用时将a组分和b组分进行充分混合并静置熟化，即得所述的瓷膜涂料。
进一步，所述的一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，还具有如下技术特征：
所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h，一般直至其细度达到15μm以下。
通过该生产工艺所获得的环保型耐高温纳米瓷膜涂料，在外观上为玻璃水质状；
在燃烧方面，为不燃，在加热状况下无烟；
在耐热性方面，能抵抗500-800℃的高温；
在硬度方面，能够达到9H；
耐候性方面大于30年；
在耐酸、耐碱、耐溶剂那、耐热水、耐热油等方面，也都表现良好。
施工方法：
金属基材的前处理：脱脂处理，必要时喷砂处理。
涂装方式：空气喷涂、浸涂、刷涂等。
作为举例，在金属表面上施工前，需要对金属基材进行表面净化处理，使其表面干净、无杂物、无锈斑，具体可通过对金属表面进行喷砂处理，以及脱脂去污处理等方式来实现。二在喷涂之前，可对瓷膜涂料采用300目的滤网进行过滤。
以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于，该涂料由如下物质组成：
其中，前述各物质的比例总量为100％。
2.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的水分散型纳米级氧化铝，其粒度为10-40nm。
3.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的水分散型纳米级氧化硅，其粒度为10-40nm。
4.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的以氧化钴和/或氧化锆为主的纳米复合氧化物，辅以氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化铱、氧化铜中至少一种，其粒度为15-40nm。
5.根据权利要求4所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的纳米复合氧化物各组分的重量百分比为：氧化钴3-15％，氧化锆3-15％，氧化铁1-5％，氧化钙1-5％，氧化镁1-5％，氧化铱1-5％，氧化铜1-5％。
6.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的颜料主要是功能型颜料，为铜铬黑、铁锰黑、钛锰棕、铁铬棕、钴蓝、钛镍黄、钛绿、钛白粉、硅灰粉，以及烛光金粉中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的填料，具体为纳米级微晶粉二氧化硅、钛酸钾晶须、氧化铝中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种环保型耐高温纳米涂料，其特征在于：所述的防沉剂，具体为无机膨润土中的钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土的一种或一种以上的混合物。
9.一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，其特征在于该方法包 括有如下的步骤：
步骤1，按照前述的权利要求1所述的比例，分别称取相应分量的水分散型纳米级氧化铝、以氧化钴和/或氧化锆为主的纳米复合氧化物、颜料、填料及防沉剂，进行初期混合之后进行高速分散，然后对其进行研磨直至其细度达到15μm以下，将这部分原料作为a组分；
步骤2，按照前述的权利要求1所述的比例，称取相应分量的水分散型纳米级氧化硅，将其做为b组分；
步骤3，使用时将a组分和b组分进行充分混合并静置熟化，即得所述的瓷膜涂料。
10.根据权利要求9所述的一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述的高速分散，是采用高速分散机带齿状分散盘以转速900-1000r/min来实现的，分散时间为2-3h。
11.根据权利要求9所述的一种环保型耐高温纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述的研磨，是采用篮式砂磨机来实现的，研磨时间6-8h。
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