CN105567080A - 一种船舶用耐高温防护涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶用耐高温防护涂料，包括：氟硅树脂、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、氟硅丙乳液、环氧树脂、羟基碳纳米管、碳化硅、丙二醇、聚醚醚酮纤维、聚丙烯酰胺、水、乙醇、分散剂、消泡剂、流平剂、固化剂、增塑剂、增稠剂、偶联剂。本发明的涂料具有高度的耐高温性能，可耐600-700℃的高温，在高温下涂层的组织结构稳定，不易发生相变退化，不生成有害相，涂层与基体结合良好，在高温下不发生开裂，涂层保持完整；同时具有优越的防腐蚀作用，将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，适用于船舶耐高温防护。

Description

一种船舶用耐高温防护涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其是一种船舶用耐高温防护涂料。
背景技术
船舶是水上运输和工程作业的主要工具，其种类繁多、数目庞大。从功能上讲，船舶大致分为客船、货船、油船、汽车运输船、集装箱运输船、冷藏船、军舰、工作船等。随着现代工业的高速发展，船舶的现代化、高速化、高效率及环保化愈来愈受到人们的广泛关注，而船舶涂料也在不断进行更新换代和研究开发。
船舶上存在大量的高温部件，尤其是动力系统中的相关部件，长期处于高温、高腐蚀性海洋大气环境中，一旦发生腐蚀破坏，危及动力系统的安全，会对船舶的安全造成严重威胁。
海洋大气环境的特点是湿度高、NaCl盐份高。在此环境中工作的高温部件材料受到氧气、NaCl 盐和水蒸汽的共同作用而加剧腐蚀。研究表明，在高温环境中，水蒸气和/或盐明显加速了金属材料的腐蚀，加剧对船舶的安全威胁。
因此，有必要开发出一种船舶用耐高温防护涂料。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种船舶用耐高温防护涂料。
技术方案：为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。
一种船舶用耐高温防护涂料，按重量份配比包括如下组分：
氟硅树脂：20-30份；
纳米二氧化钛：2-3份；
纳米氧化铝：2-3份；
氟硅丙乳液：20-30份；
环氧树脂：10-12份；
羟基碳纳米管：1.5-2.5份；
碳化硅：1.5-2.5份；
丙二醇：2-3份；
聚醚醚酮纤维：1-2份；
聚丙烯酰胺：1.2-1.6份；
水：10-15份；
乙醇：20-25份；
分散剂：0.5-1份；
消泡剂：0.5-1份；
流平剂：0.5-1份；
固化剂：0.5-1份；
增塑剂：0.5-1份；
增稠剂：0.5-1份；
偶联剂：0.5-1份。
所述氟硅丙乳液由以下方法制备：
a) 将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在45-55 ℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为7.5-8.5，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（即KH-570），所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到改性二氧化硅溶胶；
b)将制得的改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯混合均匀，其中改性二氧化硅溶胶：全氟烷基乙基丙烯酸酯：甲基丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：丙烯酸羟乙酯的质量比为20：56∶60∶30∶40∶1，得到混合溶液，然后加入AIBN（偶氮二异丁腈），升温至80℃，保温搅拌反应2-4小时，接着加入热水保温反应1小时，然后加入0. 1 mol /L过硫酸钾水溶液，保温反应2小时，最后冷却至室温即可得到所述氟硅丙乳液。
所述AIBN的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5%；所述热水的温度为80℃，热水的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5倍；所述过硫酸钾水溶液的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的3-5%。
所述环氧树脂为水性环氧树脂，例如湛新树脂（上海）有限公司生产的水性环氧树脂EP385或EP401。
所述分散剂为分散剂BYK191（毕克化学）；所述消泡剂为消泡剂BYK-012或BYK-015(毕克化学)；所述流平剂为流平剂LA50(美国OMG)；所述固化剂为Anquamine 701水性固化剂（空气产品）。
所述增塑剂为环氧大豆油。
所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素。
所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
所述耐高温防护涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述耐高温防护涂料。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
本发明的涂料具有高度的耐高温性能，可耐600-700℃的高温，在高温下涂层的组织结构稳定，不易发生相变退化，不生成有害相，涂层与基体结合良好，在高温下不发生开裂，涂层保持完整；同时具有优越的防腐蚀作用，将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，适用于船舶耐高温防护；涂层对对可见-近红外光的反射率超过86%，具有良好的耐候性，并且涂层在经过60℃的RH96%耐湿热测试720 h 后和360 h 紫外老化后，其对可见-近红外光的反射率基本不变；表面抗拉强度/MPa高于50，具有优良的磨损及耐撞击性；并且本发明的涂料，其制备方法简单、容易操作、条件温和，更适用于工业化生产，具有推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
实施例 1
一种船舶用耐高温防护涂料，按重量份配比包括如下组分：
氟硅树脂：20份；
纳米二氧化钛：2份；
纳米氧化铝：2份；
氟硅丙乳液：20份；
环氧树脂：10份；
羟基碳纳米管：1.5份；
碳化硅：1.5份；
丙二醇：2份；
聚醚醚酮纤维：1份；
聚丙烯酰胺：1.2份；
水：10份；
乙醇：20份；
分散剂BYK191：0.5份；
消泡剂BYK-012：0.5份；
流平剂LA50：0.5份；
固化剂Anquamine 701：0.5份；
增塑剂：环氧大豆油：0.5份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素：0.5份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷：0.5份。
实施例 2
一种船舶用耐高温防护涂料，按重量份配比包括如下组分：
氟硅树脂：25份；
纳米二氧化钛：2.5份；
纳米氧化铝：2.5份；
氟硅丙乳液：25份；
环氧树脂：11份；
羟基碳纳米管：2份；
碳化硅：2份；
丙二醇：2.5份；
聚醚醚酮纤维：1.5份；
聚丙烯酰胺：1.4份；
水：13份；
乙醇：23份；
分散剂BYK191：0.8份；
消泡剂BYK-015：0.8份；
流平剂LA50：0.8份；
固化剂Anquamine 701：0.8份；
增塑剂：环氧大豆油：0.8份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素：0.8份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷：0.8份。
实施例 3
一种船舶用耐高温防护涂料，按重量份配比包括如下组分：
氟硅树脂： 30份；
纳米二氧化钛： 3份；
纳米氧化铝： 3份；
氟硅丙乳液： 30份；
环氧树脂：12份；
羟基碳纳米管： 2.5份；
碳化硅： 2.5份；
丙二醇： 3份；
聚醚醚酮纤维： 2份；
聚丙烯酰胺： 1.6份；
水： 15份；
乙醇： 25份；
分散剂BYK191： 1份；
消泡剂BYK-015： 1份；
流平剂LA50： 1份；
固化剂Anquamine 701： 1份；
增塑剂：环氧大豆油： 1份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素： 1份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷： 1份。
上述实施例中氟硅丙乳液由以下方法制备：
a) 将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在50 ℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为8，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（即KH-570），所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到改性二氧化硅溶胶；
b)将制得的改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯混合均匀，其中改性二氧化硅溶胶：全氟烷基乙基丙烯酸酯：甲基丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：丙烯酸羟乙酯的质量比为20：56∶60∶30∶40∶1，得到混合溶液，然后加入AIBN（偶氮二异丁腈），升温至80℃，保温搅拌反应3小时，接着加入热水保温反应1小时，然后加入0. 1 mol /L过硫酸钾水溶液，保温反应2小时，最后冷却至室温即可得到所述氟硅丙乳液；
所述AIBN的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5%；所述热水的温度为80℃，热水的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5倍；所述过硫酸钾水溶液的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的5%。
本发明上述实施例耐高温防护涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述耐高温防护涂料。
上述实施例所制备的涂料的使用方法如下：
先用清水欲施工表面，去除表面灰尘；将涂料倒入喷枪中进行一次喷涂作业：喷涂时，喷枪口垂直于基板表面，匀速移动喷枪，使基材表面成膜均匀，喷涂距离约150-200mm，喷涂压力设定为0.2-0.3MPa，同时喷涂以同一个方向涂刷，可避免产生刷痕；喷涂结束后至少等待1h，使完全干燥成膜；然后进行二次喷涂，为了确保效果，第一道涂刷厚度为0.15mm（干膜），第二道涂刷厚度为0.1mm（干膜），总计至少达到0.25mm（干膜）总厚度。
在船舶的动力系统部件表面使用上述涂料，结果显示：
上述涂料具有高度的耐高温性能，可耐600-700℃的高温，在高温下涂层的组织结构稳定，不易发生相变退化，不生成有害相，涂层与基体结合良好，在高温下不发生开裂，涂层保持完整；同时具有优越的防腐蚀作用，将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，适用于海洋环境，总体上适用于船舶耐高温防护；
另外，涂层基板经过60℃RH96%耐湿热测试720 h 后和360 h 紫外老化后，其对可见-近红外光的反射率和降温效果基本不变，具有良好的耐候性；涂层基板表面抗拉强度/MPa高于50，具有优良的磨损及耐撞击性。
综上可见，本发明的涂料适用于船舶使用，整体性能优良，可以很好的保护船舶，延长船舶的使用寿命，具有推广价值。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整
均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：按重量份配比包括如下组分：
氟硅树脂：20-30份；
纳米二氧化钛：2-3份；
纳米氧化铝：2-3份；
氟硅丙乳液：20-30份；
环氧树脂：10-12份；
羟基碳纳米管：1.5-2.5份；
碳化硅：1.5-2.5份；
丙二醇：2-3份；
聚醚醚酮纤维：1-2份；
聚丙烯酰胺：1.2-1.6份；
水：10-15份；
乙醇：20-25份；
分散剂：0.5-1份；
消泡剂：0.5-1份；
流平剂：0.5-1份；
固化剂：0.5-1份；
增塑剂：0.5-1份；
增稠剂：0.5-1份；
偶联剂：0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述氟硅丙乳液由以下方法制备：
a) 将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在45-55 ℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为7.5-8.5，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到改性二氧化硅溶胶；
b)将制得的改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯混合均匀，其中改性二氧化硅溶胶：全氟烷基乙基丙烯酸酯：甲基丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：丙烯酸羟乙酯的质量比为20：56∶60∶30∶40∶1，得到混合溶液，然后加入AIBN，升温至80℃，保温搅拌反应2-4小时，接着加入热水保温反应1小时，然后加入0. 1 mol /L过硫酸钾水溶液，保温反应2小时，最后冷却至室温即可得到所述氟硅丙乳液。
3.根据权利要求2所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述AIBN的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5%；所述热水的温度为80℃，热水的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的0.5倍；所述过硫酸钾水溶液的加入量为改性二氧化硅溶胶与全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯总重量的3-5%。
4.根据权利要求1所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述环氧树脂为水性环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述分散剂为分散剂BYK191；所述消泡剂为消泡剂BYK-012或BYK-015；所述流平剂为流平剂LA50；所述固化剂为Anquamine 701水性固化剂。
6.根据权利要求1所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述增塑剂为环氧大豆油；所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素；所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
7.根据权利要求1所述的船舶用耐高温防护涂料，其特征在于：所述耐高温防护涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述耐高温防护涂料。
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