CN102031061A - 一种高隔热防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
一种高隔热防腐涂料,是为解决现有隔热涂料综合耐温、阻燃、隔热、附着力、密度等综合指标难以满足高速列车领域的苛刻的要求的技术问题而设计的。该涂料的各组分是按下述质量配比而成的:环氧改性有机硅树脂50~70%,空心微球10~20%,复合阻燃剂10~15%,水滑石5~15%,二氧化钛3~8%,助剂1~3%。按照上述配比和要求制得。本发明的特点及有益效果:本发明制备过程简单、合理,易于实施。具有良好的耐热、隔热、防腐及保温性能。特别适合于综合性能要求高的高速列车和各种航空飞行器上应用。
Description
技术领域:
本发明涉及一种隔热涂料,尤其涉及一种高隔热防腐涂料。该涂料主要用于高速列车的隔热防腐,也可用于汽车发动机的隔热防腐、钢铁企业高温运输管道的隔热防腐以及用于钢结构厂房的隔热防腐等领域。
背景技术:
随着高速铁路的发展,列车的运行速度在不断地提高,列车动力装置的功率不断提高,导致操作舱内热负荷持续上升,最高温度可达500℃,如果不给予热防护,不能保证发动机、各种附件、辅助设备的正常工作,特别现在的高速列车都采用各种先进的传动装置和仪器设备,对温度等周围环境的变化非常敏感,所以高速列车动力舱的热防护、防腐尤为重要。
对于高速列车用隔热防腐涂料来说,必须具有高隔热、耐高温、阻燃、防腐以及高附着力的特点,而现在有的隔热涂料虽然单一的性能指标已经达到了较高的水平,但是综合耐温、阻燃、隔热、附着力、密度等综合指标还难以满足高速列车领域的苛刻的要求。主要存在的问题是:以有机树脂类为粘合剂的隔热涂料可设计性好,隔热效率高,但一般耐温性能较低,低于200℃,阻燃性能差或者不具有阻燃性,这对高速列车来说是致命的,耐温较高的隔热涂料因为必须要掺加大量的耐热填料,导致密度增大,隔热效率低,而以硅酸盐或磷酸盐为粘合剂的无机隔热涂料具有耐高温、不燃烧特点,但是存在着附着力低和密度偏大等缺点。
发明内容:
本发明要解决现有隔热涂料虽然单一的性能指标已经达到了较高的水平,但是综合耐温、阻燃、隔热、附着力、密度等综合指标还难以满足高速列车领域的苛刻的要求的技术问题,提供了一种能达到综合指标的高隔热防腐涂料。该涂料的各组分是按下述质量配比而成的:
环氧改性有机硅树脂50~70%,空心微球10~20%,复合阻燃剂10~15%,水滑石5~15%,二氧化钛3~8%,助剂1~3%。
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在丙二醇单丙醚和二甲苯的混合溶剂中加入双酚A型环氧树脂和γ-氨丙基三乙基硅烷在60-70℃反应3-4h,在反应的混合物中加入PhSi(OMe)3和MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于60-65℃继续反应3-5h,然后得到有机硅含量为65~85%的环氧改性有机硅树脂;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.1-0.5%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.3~3;
按照上述配比和要求,通过下面的工艺步骤制得:
将空心微球、复合阻燃剂、二氧化钛和水滑石功能填料放到95-100℃烘箱中干燥3-5h;然后在环氧改性有机硅树脂中先加入复合阻燃剂、二氧化钛、水滑石功能填料和助剂,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀制得。
本发明的特点及有益效果:本发明制备过程简单、合理,易于实施。
具体表现为:
由于采用的高速球磨的速度适宜,可获得良好的耐热、防腐性能;采用的低速搅拌的速度适宜,可获得良好的隔热性能。
制得的隔热防腐涂料综合了多种隔热机理,获得以下良好的性能:
导热系数低,只有0.045w/m·k;
可耐500℃的高温,达到3.3Mpa的高附着力,阻燃性能好,氧指数大于38;
高效隔热,厚度1mm的涂层在热面为300℃,10h冷面温度小于100℃;
具有良好耐介质(燃油、滑油、液压油等)性能,常温浸泡480h,涂层无变化。
可广泛应用于-55℃~500℃温度范围内的各种保温隔热设备,特别是综合性能要求高的高速列车和各种航空飞行器上。
具体实施方式:
高隔热防腐涂料采用的主要组分及其质量配比如下:
环氧改性有机硅树脂:50~70%
空心微球:10~20%
复合阻燃剂:10~15%
水滑石:5~15%
二氧化钛:3~8%
助剂:1~3%
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在丙二醇单丙醚和二甲苯的混合溶剂中加入双酚A型环氧树脂和γ-氨丙基三乙基硅烷在60-70℃反应3-4h,在反应的混合物中加入PhSi(OMe)3和MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于60-65℃继续反应3-5h,然后得到有机硅含量为65~85%的环氧改性有机硅树脂;
空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;
水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;
助剂包括分散剂、偶联剂和防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.1-0.5%,分散剂∶偶联剂质量比为1∶0.3~3;
分散剂为丙烯酸类分散剂,如:聚丙烯酸或油酸酰胺;
偶联剂为钛酸酯类偶联剂,如:二钛酸二乙酯或异丙基钛酸异酯;
防沉剂为气相纳米二氧化硅或膨润土。
根据组成比例配料,先将空心微球、复合阻燃剂、二氧化钛和水滑石功能填料放到95-100℃烘箱中干燥3-5h;然后将复合阻燃剂、二氧化钛、水滑石功能填料和助剂功能填料和助剂按照比例加入环氧改性有机硅树脂中,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀,制得具有隔热、耐热、防腐功能的产品。
其中:高速球磨的速度为200~500r/min适宜,可获得良好的耐热、防腐性能,低速搅拌的速度为50~150r/min适宜,可获得良好的隔热性能。
制得的隔热防腐涂料综合了多种隔热机理,获得以下良好的性能:导热系数低,只有0.045w/m·k;可耐500℃的高温,达到3.3Mpa的高附着力,阻燃性能好,氧指数大于38;高效隔热,厚度1mm的涂层在热面为300℃,10h冷面温度小于100℃;具有良好耐介质(燃油、滑油、液压油等)性能,常温浸泡480h,涂层无变化。可广泛应用于-55℃~500℃温度范围内的各种保温隔热设备,特别是综合性能要求高的高速列车和各种航空飞行器上。
使用时,与通常的涂料一样,可采用喷涂或者刷涂的方式施工到要隔热的基体表面,形成所需要的热防护涂层。
实施例1:
本发明高隔热防腐涂料配料质量百分比为:
环氧改性有机硅树脂70%,空心微球10%,复合阻燃剂10%,水滑石5%,二氧化钛4%,助剂1%。
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在800ml丙二醇单丙醚和二甲苯(1∶5)的混合溶剂中加入50g双酚A型环氧树脂和75g γ-氨丙基三乙基硅烷在70℃反应4h,在反应的混合物中加入85g PhSi(OMe)3和65g MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于65℃继续反应5h,然后得到有机硅含量为85%的环氧改性有机硅树脂;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土的防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.1%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶3;高速球磨的速度为500r/min,低速搅拌的速度为150r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层,固化后,涂层测量为1.05mm,用平板加热法测试隔热性能,热面为300℃,10h冷面温度为98℃;将涂层常温浸泡在润滑机油中480h后,涂层无变化。
实施例2:
本发明高隔热防腐涂料配料质量百分比为:
环氧改性有机硅树脂:50%,空心微球:20%,复合阻燃剂:15%,水滑石:10%,二氧化钛:3%,助剂:2%。
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在500ml丙二醇单丙醚和二甲苯(1∶4)的混合溶剂中加入50g双酚A型环氧树脂和40g γ-氨丙基三乙基硅烷在65℃反应4h,在反应的混合物中加入35g PhSi(OMe)3和50g MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于65℃继续反应5h,然后得到有机硅含量为70%的环氧改性有机硅树脂;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土的防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.2%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶1;高速球磨的速度为200r/min,低速搅拌的速度为80r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层,固化后,涂层测量为1.15mm,用平板加热法测试隔热性能,热面为300℃,10h冷面温度为91℃;将涂层常温浸泡在润滑机油中480h后,涂层无变化。
实施例3:
本发明高隔热防腐涂料配料质量百分比为:
环氧改性有机硅树脂:60%,空心微球:15%,复合阻燃剂:10%,水滑石:7%,二氧化钛:6%,助剂:2%。
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在500ml丙二醇单丙醚和二甲苯(1∶3)的混合溶剂中加入50g双酚A型环氧树脂和30g γ-氨丙基三乙基硅烷在60℃反应3h,在反应的混合物中加入20g PhSi(OMe)3和50g MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于60℃继续反应3h,然后得到有机硅含量为65%的环氧改性有机硅树脂;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;
水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;
助剂包括助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土的防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.3%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶2;
高速球磨的速度为300r/min,低速搅拌的速度为100r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层,固化后,涂层测量为1.08mm,用平板加热法测试隔热性能,热面为300℃,10h冷面温度为97℃;将涂层常温浸泡在润滑机油中480h后,涂层无变化。
实施例4:
本发明高隔热防腐涂料配料质量百分比为:
环氧改性有机硅树脂:60%
空心微球:10%
复合阻燃剂:10%
水滑石:9%
二氧化钛:8%
助剂:3%
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在600ml丙二醇单丙醚和二甲苯(1∶4)的混合溶剂中加入50g双酚A型环氧树脂和60g γ-氨丙基三乙基硅烷在70℃反应4h,在反应的混合物中加入70g PhSi(OMe)3和75g MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于65℃继续反应5h,然后得到有机硅含量为80%的环氧改性有机硅树脂;
空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;
水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;
助剂包括助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土的防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.4%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.5;
高速球磨的速度为400r/min,低速搅拌的速度为50r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层,固化后,涂层测量为1.10mm,用平板加热法测试隔热性能,热面为300℃,10h冷面温度为99℃;将涂层常温浸泡在润滑机油中480h后,涂层无变化。
实施例5:
本发明高隔热防腐涂料配料质量百分比为:
环氧改性有机硅树脂:55%
空心微球:12%
复合阻燃剂:10%
水滑石:15%
二氧化钛:5%
助剂:3%
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在600ml丙二醇单丙醚和二甲苯(1∶4)的混合溶剂中加入50g双酚A型环氧树脂和50g γ-氨丙基三乙基硅烷在70℃反应4h,在反应的混合物中加入55g PhSi(OMe)3和60g MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于65℃继续反应4h,然后得到有机硅含量为75%的环氧改性有机硅树脂;
空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;
复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;
水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;
助剂包括助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土的防沉剂,其中,防沉剂占整个涂料总量的0.5%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.3;
高速球磨的速度为400r/min,低速搅拌的速度为50r/min。
采用刷涂方式在2mm后的钢板上制备涂层,固化后,涂层测量为1.10mm,用平板加热法测试隔热性能,热面为300℃,10h冷面温度为99℃;将涂层常温浸泡在润滑机油中480h后,涂层无变化。
Claims (6)
1.一种高隔热防腐涂料,该涂料的各组分是按下述质量百分比配比而成:环氧改性有机硅树脂50~70%,空心微球10~20%,复合阻燃剂10~15%,水滑石5~15%,二氧化钛3~8%,助剂1~3%;
其中:
环氧改性有机硅树脂的制备方法:在丙二醇单丙醚和二甲苯的混合溶剂中加入双酚A型环氧树脂和γ-氨丙基三乙基硅烷在60-70℃反应3-4h,在反应的混合物中加入PhSi(OMe)3和MeSi(OMe)3,在水和异丙醇中于60-65℃继续反应3-5h,然后得到有机硅含量为65~85%的环氧改性有机硅树脂;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米,复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1,水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目,助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.1-0.5%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.3~3;
按照上述配比和要求,通过下面的工艺步骤制得:
将空心微球、复合阻燃剂、二氧化钛和水滑石功能填料放到90-100℃烘箱中干燥3-5h;然后在环氧改性有机硅树脂中先加入复合阻燃剂、二氧化钛、水滑石功能填料和助剂,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀制得。
2.根据权利要求1所述的一种高隔热防腐涂料,其特征在于:该涂料的的各组分是按下述质量百分比配比而成:
环氧改性有机硅树脂70%,空心微球10%,复合阻燃剂10%,水滑石5%,二氧化钛4%,助剂1%;
其中:
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为85%;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.1%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶3。
3.根据权利要求1所述的一种高隔热防腐涂料,其特征在于:该涂料的的各组分是按下述质量百分比配比而成:
环氧改性有机硅树脂50%,空心微球20%,复合阻燃剂15%,水滑石10%,二氧化钛3%,助剂2%;
其中:
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为70%;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.2%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶1。
4.根据权利要求1所述的一种高隔热防腐涂料,其特征在于:该涂料的的各组分是按下述质量百分比配比而成:
环氧改性有机硅树脂60%,空心微球15%,复合阻燃剂10%,水滑石7%,二氧化钛6%,助剂2%;
其中:
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为65%;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米;复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1;水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目;助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.3%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶2。
5.根据权利要求1所述的一种高隔热防腐涂料,其特征在于:该涂料的的各组分是按下述质量百分比配比而成:
环氧改性有机硅树脂60%,空心微球10%,复合阻燃剂10%,水滑石9%,二氧化钛8%,助剂3%;
其中:
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为80%;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米,复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1,水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目,助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.4%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.5;
6.根据权利要求1所述的一种高隔热防腐涂料,其特征在于:该涂料的的各组分是按下述质量百分比配比而成:
环氧改性有机硅树脂55%,空心微球12%,复合阻燃剂10%,水滑石15%,二氧化钛5%,助剂3%;
其中:
环氧改性有机硅树脂中有机硅的含量为75%;空心微球为二氧化硅空心微球,粒径范围10~100微米,复合阻燃剂有氢氧化镁、磷酸二氢铵和三氧化二锑组成,氢氧化镁∶磷酸二氢铵∶三氧化二锑的质量比为3∶1∶1,水滑石和二氧化钛的粒径范围325目~800目,助剂包括丙烯酸类分散剂、钛酸酯类偶联剂和气相纳米二氧化硅或膨润土防沉剂;其中,防沉剂占整个涂料总量的0.5%,丙烯酸类分散剂∶钛酸酯类偶联剂质量比为1∶0.3。
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