CN105482613B - 一种不燃抗冲击金属表面涂料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不燃抗冲击金属表面涂料，包括质量份的以下成分：三聚氰胺树脂100.份，固化剂9‑14份、消泡剂0.3‑0.5份、增柔剂0.5‑1份、偶联剂0.01‑0.03份、增强剂5‑8份、填充剂18‑25份、颜料0～1，稀释剂0～9份。本发明的提出的金属表面涂料，解决了以树脂为主要成分的金属表面涂层材料易燃的问题。涂料中的三聚氰胺‑淀粉树脂具有强吸附能力，喷涂在金属表面固化后成为坚固的保护层。

Description

一种不燃抗冲击金属表面涂料及其制备和应用
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种含有三聚氰胺树脂的不燃级金属涂料。
背景技术
金属表面涂层是指金属表面用粉末涂料涂覆的防护层，其作用是提高金属耐酸碱、防锈、耐磨能力。根据涂料的不同，可分为：
1，不锈金属涂层(电镀、喷镀等),不但可使设备表面美观，而且可使设备防锈、防腐，因此被广泛地应用在生产实际中，大面积地进行电镀，受到电镀设备的限制，一般工厂不附设这样的车间
2，油漆涂层，操作简便但是附着力、寿命、较差且易燃烧。
3，陶瓷涂层有很好的保护性和装饰效果有耐高温、耐酸碱、耐摩擦等优秀特点是不错的材料但是制作大件物品受到设备的限制。
4，玻璃钢涂层，是很好的防腐材料操作方便可在地表、地下、高寒、冰冻、潮湿、酸碱等各种恶劣条件下正常使用，缺点是易燃。
以树脂为主要成分的涂料，相对于金属粉末涂料更加耐腐蚀、价廉，而且生产和应用过程中不会产生对生产者有害的粉尘。但是这类涂料的抗冲击能力、防火能力还有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服目前金属表面涂料领域存在的不足之处，提出一种不燃抗冲击的金属表面涂料。
本发明的第二个目的是提出所述金属表面涂料的制备方法。本发明的第三个目的是提出所述涂料的应用。
实现本发明上述目的的技术方案为：
一种不燃抗冲击金属表面涂料，包括质量份的以下成分：
三聚氰胺树脂100份，固化剂9～14份、消泡剂0.3～0.5份、增柔剂0.5～1份、偶联剂0.01～0.03份、增强剂5～8份、填充剂18～25份、颜料0～1份，稀释剂1～10份。
其中，所述固化剂为草酸、甲酸、磷酸、对甲苯磺酸、氯化铵、硫酸镁中的一种或几种；所述消泡剂为：乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述增柔剂为：聚乙二醇、自交联苯乙烯丙烯酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸酯类中的一种或几种；所述偶联剂为HK-560或HK-550。所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、四氧化三铁、三氯化铁、氯化铜、氯化钴或硫酸铜中的一种或几种。
金属表面涂料的增柔剂用于提高涂层的抗冲击能力。消泡剂可保证涂层的平整程度。对于金属表面涂料，特别优选增柔剂为粘度为400的自交联苯乙烯丙烯酸酯树脂。
其中，所述增强剂为：硅酸钙晶须、活性硅微粉、羧甲基纤维素、白炭黑中的一种或几种；所述填充剂为：金红石钛白粉、二氧化硅、木粉、活性硅微粉、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种；填充剂粒度可为1000目。
所述稀释剂为：甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇比例为5∶1的混合物。其中聚乙二醇分子量优选为100～300。
本发明所述的不燃抗冲击金属表面涂料的制备方法，其包括步骤：
1)在反应釜中加入玉米直链淀粉13～25质量份后加入100份水，搅拌加温至60～90℃，使淀粉糊化；
2)加入催化剂3～5克，升温至95℃反应90min，滴加pH值调节剂至pH值为10时停止滴加，自然降温至72～76℃加入多聚甲醛5～12质量份、聚乙烯醇5质量份，全部溶解后保持30min，此时液体为澄清状态。
3)加入三聚氰胺13～25质量份，调节pH值为10，并每10～30min用pH值调节剂控制pH值保持在9～10之间，反应持续2.5～3h后液体重新变为澄清，停止加入调节剂继续反应；
4)加入碳酸钠3质量份迅速搅拌，粘度迅速增加，至粘度为1000mpa/s时停止搅拌，取出物料，经干燥或真空脱水至固体形态，得到三聚氰胺淀粉改性树脂，粉碎，与固化剂、消泡剂、增柔剂、偶联剂、增强剂、填充剂、稀释剂、颜料混合即可。
改性树脂可粉碎至1000目左右。
上述制备方法中，直链玉米淀粉经过不完全水解后生成多糖、麦芽糖、葡萄糖混合溶液，其存在大量的羟基在催化剂的作用下可以和三聚氰胺-甲醛羟基化合物进行缩合反应，调节剂可以破坏没有完全水解淀粉晶区结构形成大分子活性中心其大量的羟基也可以部分和三聚氰胺-甲醛羟基化合物进行缩合反应。
其中，所述步骤2)中的催化剂为：氯乙酸、稀硫酸、稀盐酸中的一种或几种。
其中，所述步骤3)中，反应开始至2.5～3h时，pH值调节剂控制反应体系的pH值为9～10，然后停止加入pH值调节剂继续反应1～3小时；所述pH值调节剂为：氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氧化钙中的一种或几种的饱和水溶液。
应用本发明所述的不燃抗冲击金属表面涂料的方法，其特征在于，涂覆在金属器件表面。
所述的方法具体为，喷涂或涂刷于金属器件表面后，用3000瓦红外加热灯烘烤120～140分钟。
本发明的有益效果为：
本发明的提出的金属表面涂料，解决了以树脂为主要成分的金属表面涂层材料易燃的问题。涂料中的三聚氰胺-淀粉树脂具有强吸附能力，喷涂在金属表面固化后成为坚固的保护层。
形成的涂层不燃、附着力强、坚固耐磨、耐酸碱、抗紫外线、膨胀系数低。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
实施例中使用的部分设备为：三口反应釜，济宁恒泰化工有限公司；自动搅拌温控器，济宁恒泰化工有限公司；粘度分析仪，济宁恒泰化工有限公司，PH测定仪，济宁恒泰化工有限公司，水分检测仪，济宁恒泰化工有限公司；真空烘干箱，南京彩涂机械设备有限公司。
实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1三聚氰胺树脂的制备
在三口反应釜中加入玉米直链淀粉25克、再加入100克蒸馏水，搅拌加温80℃使淀粉糊化，
加入盐酸5克(盐酸的质量浓度为20％)，此时反应混合物的pH值控制为5；升温至95℃反应90min，滴加入调解剂饱和碳酸钙水溶液，测量PH值为10时停止滴加，自然降温至75℃。加入多聚甲醛10克、聚乙烯醇5克，待全部溶解后保持30min，此时液体为澄清状态。
向反应釜中加入三聚氰胺25克并用调节剂饱和碳酸钙水溶液调解PH值为10，并每20min测定并调节PH值，保持pH值在9.5～10。反应持续3h后，液体重新变为澄清，此时停止加入pH值调节剂继续反应2小时，PH值降为7。
检测粘度为170mpa/s，加入碳酸钠3克迅速搅拌，粘度迅速增加，粘度为1000mpa/s时停止搅拌，从反应釜中取出物料，放入真空烘干箱中80℃真空脱水至固体形态得到三聚氰胺淀粉树脂。粉碎至1000目备用。
实施例2
实施例1所得树脂100g，加入固化剂草酸10克、消泡剂聚氧丙烯甘油醚0.4克、增柔剂(常温下，粘度计测量粘度为400的自交联苯乙烯丙烯酸酯树脂)1克、偶联剂(HK-560，下同)0.02克、增强剂活性硅微粉6克、填充剂氧化镁20克、稀释剂为甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物加入至固含量80％。包装，待用。
颜料为氧化铁红2g，高速搅拌均匀，
在使用时，再加入稀释剂(甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200，质量比例为5:1的混合物)，使涂料的固含量至50％，喷涂于物件表面用3000瓦红外加热灯烘烤130分钟后即可。
或，在使用时，再加入稀释剂(甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物)，使涂料的固含量至20％，涂刷于物件表面用3000瓦红外加热灯烘烤130分钟后即可。
实施例3
实施例1所得树脂100g，加入固化剂草酸10克、消泡剂聚氧丙烯甘油醚0.5克、增柔剂(常温下，粘度计测量粘度为400的自交联苯乙烯丙烯酸酯树脂)0.8克、偶联剂(HK-560，下同)0.02克、增强剂活性硅微粉6克、填充剂氢氧化镁20克、稀释剂为甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物加入至固含量80％。包装，待用。
在使用时，再加入稀释剂(甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物)，使涂料的固含量至50％，喷涂于物件表面，用3000瓦红外加热灯烘烤130分钟后即可。本实施例涂料也可调整粘度，进行涂刷的施工。
实施例4
实施例1所得树脂100g，加入固化剂草酸10克、消泡剂聚氧丙烯甘油醚0.5克、增柔剂(聚乙二醇)0.8克、偶联剂(HK-560，下同)0.02克、增强剂活性硅微粉6克、填充剂氢氧化镁20克、稀释剂为甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物加入至固含量80％。包装，待用。
在使用时，再加入稀释剂(甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇200比例为5:1的混合物)，使涂料的固含量至50％，喷涂于物件表面，用3000瓦红外加热灯烘烤130分钟后即可。本实施例涂料也可调整粘度，进行涂刷的施工。
实施例5
对实施例2-4喷涂于碳钢Q235表面的涂层的检测，检测依据为：中华人民共和国GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》，中华人民共和国GB5022-1995《建筑内部装修设计防火规范》，GB/T6739-1996《金属表面镀涂层检测标准》。
部分检测仪器：JCB－2建材不燃性试验炉、建材制品单体燃烧试验装置，英贝尔(天津)检测仪器有限公司；氧指数测试仪，承德市金建检测仪器有限公司；烟毒检测装置、万能试验机(GT-TS-200-M型)、导热系数测试仪，台湾高铁检测仪器有限公司。
表1：涂层性能检测
对比例1：
市购玻璃钢烤漆，用喷涂的方法制备碳钢表面涂层，涂层的性能检测如表2。
表2：市购玻璃钢烤漆涂层性能

Claims (8)

1.一种不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，通过以下步骤制备而得：
1)在反应釜中加入玉米直链淀粉13～25质量份后加入100份水，搅拌加温至60～90℃，使淀粉糊化；
2)加入催化剂3-5克，升温至95℃反应90min，滴加pH值调节剂至pH值为10时停止滴加，自然降温至72～76℃加入多聚甲醛5～12质量份、聚乙烯醇5质量份，全部溶解后保持30min，此时液体为澄清状态；
3)加入三聚氰胺13～25质量份，调节pH值为10，并每10～30min用pH值调节剂控制pH值保持在9～10之间，反应持续2.5～3h后液体重新变为澄清，停止加入调节剂继续反应；
4)加入碳酸钠3质量份迅速搅拌，粘度迅速增加，至粘度为1000mpa/s时停止搅拌，取出物料，经干燥或真空脱水至固体形态，得到三聚氰胺树脂，粉碎，与固化剂、消泡剂、增柔剂、偶联剂、增强剂、填充剂、稀释剂、颜料混合即可；各成分的质量份为：
三聚氰胺树脂100份，固化剂9～14份、消泡剂0.3～0.5份、增柔剂0.5～1份、偶联剂0.01～0.03份、增强剂5～8份、填充剂18～25份、颜料0～1份，稀释剂1～10份。
2.根据权利要求1所述的不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，所述固化剂为草酸、甲酸、磷酸、对甲苯磺酸、氯化铵、硫酸镁中的一种或几种；所述消泡剂为：乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述增柔剂为：聚乙二醇、自交联苯乙烯丙烯酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸酯类中的一种或几种；所述偶联剂为HK-560或HK-550；所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、三氯化铁、氯化铜、氯化钴或硫酸铜中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，所述增强剂为：硅酸钙晶须、活性硅微粉、羧甲基纤维素、白炭黑中的一种或几种；所述填充剂为：金红石钛白粉、二氧化硅、木粉、活性硅微粉、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，所述稀释剂为：甲基磷酸二甲酯和聚乙二醇质量比例为5:1的混合物，所述聚乙二醇分子量为100～300。
5.根据权利要求1所述的不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，所述步骤2)中的催化剂为：氯乙酸、60～70％稀硫酸、20～30％稀盐酸中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的不燃抗冲击金属表面涂料，其特征在于，所述步骤3)中，反应开始至2.5～3h时，pH值调节剂控制反应体系的pH值为9～10，然后停止加入pH值调节剂继续反应1～3小时；所述pH值调节剂为：氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氧化钙中的一种或几种的饱和水溶液。
7.应用权利要求1～6任一所述的不燃抗冲击金属表面涂料的方法，其特征在于，涂覆在金属器件表面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，喷涂或涂刷于金属器件表面后，用红外加热灯烘烤20～140分钟。
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