CN105670351A - 环保型防辐射耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型防辐射耐高温涂料，它包括以下重量份的原料：硅溶胶10～15份、膨胀石墨10～15份、碳纳米管5～10份、钛白粉1～5份、玻璃粉5～10份、滑石粉5～10份、高岭土粉10～15份、硅灰石粉10～15份、羟丙基甲基纤维素0.5～3份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1～5份和水20～30份。本发明还提供一种上述环保型防辐射耐高温涂料的制备方法。本发明提供的上述环保型防辐射耐高温涂料中的各组分之间相互配合，优势互补，使得该涂料保持良好附着力的前提下，具有优异的防腐、防辐射、抗菌、阻燃、耐受高温、防龟裂、防腐、耐冷热交变性、储存稳定性等特性。

Description

环保型防辐射耐高温涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，特别是涉及一种环保型防辐射耐高温涂料及其制备方法。

背景技术

防辐射材料已成为当今材料学科的一大课题，随着各种高辐射设备的出现和广泛应用，防辐射材料的研究已引起了人们的普遍关注。2011年3月11日的日本大地震所引发的福岛核电站危机，也引发了人们对核辐射的担忧；而人们生活中各种辐射源存在，也迫使人们对防辐射材料的重视；辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪音之后的第四大环境污染源，成为危害人类健康的隐形“杀手”，防护辐射已成为当务之急。

目前，防辐射涂料大多采用的是在涂料组分中加入重金属或稀有金属粉末及其氧化物，尤其是含Ba、Pb、U、Lu等金属化合物，或者采用复合镀层，但必然也带来施工困难，附着力不够，同时功能不够等缺陷，因而防辐射涂料也只应用在一些特殊行业和特殊领域，而在人们的生活等领域中应用较少。

因此开发兼具其他的附加性能的防辐射涂料成为当务之急；具有其他附加性能的防辐射涂料既能满足涂料的基本功能，又扩宽其应用领域，也符合涂料多功能、多领域发展的要求。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种环保型防辐射耐高温涂料及其制备方法，以克服上述问题。

本发明提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶10～15份、膨胀石墨10～15份、碳纳米管5～10份、钛白粉1～5份、玻璃粉5～10份、滑石粉5～10份、高岭土粉10～15份、硅灰石粉10～15份、羟丙基甲基纤维素0.5～3份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1～5份和水20～30份。

其中，所述硅溶胶是一种极细的二氧化硅超微粒子胶状水溶液，粒径为580nm，其中，一般乳液颗粒为800～1000nm。在该硅溶胶中氧化硅和氧化钠的比例在40%以上，可以用离子交换、酸中和、水分解、电渗析等方法来实现。所述高岭土粉优选为煅烧高岭土。所述硅灰石粉的粒度优选为325目的较细粒级和10μm的微细级。

基于上述，它包括以下重量份的原料：硅溶胶10～13份、膨胀石墨12～14份、碳纳米管7～9份、钛白粉2～4份、玻璃粉6～8份、滑石粉7～9份、高岭土粉12～14份、硅灰石粉11～14份、羟丙基甲基纤维素1～2份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2～3份和水23～27份。

基于上述，它包括以下重量份的原料：硅溶胶12份、膨胀石墨13份、碳纳米管8份、钛白粉3份、玻璃粉7份、滑石粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、羟丙基甲基纤维素1.5份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水25份。

本发明还提供一种上述环保型防辐射耐高温涂料的制备方法，其包括以下步骤：

在40～80℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；

将玻璃粉、滑石粉、高岭土粉和硅灰石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30～40分钟，得到第二混合溶液；

将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在40～80℃的条件下超声搅拌1～2小时，制得所述环保型防辐射耐高温涂料。

在上述环保型防辐射耐高温涂料，膨胀石墨不仅保留了天然石墨的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、导电性等优良性质，而且还具有柔软性、回弹性、自粘性、不渗透性、吸附性和低密度等特性。碳纳米管是粒径在10～50nm的一种一维材料，具有优良的导热导电以及电子屏蔽等性能。钛白粉的直径在100纳米以下，产品外观为白色疏松粉末；具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化、耐候性等性能。膨胀石墨、碳纳米管以及钛白粉在分散剂相互作用，使得所述环保型防辐射耐高温涂料具有阻燃、防辐射以及抗菌等功能。羟丙基甲基纤维素主要起到分散剂的作用，此外还具有耐盐性低灰粉、pH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性、以及广泛的耐酶性、增稠性和粘结性等特点。丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯作为成膜助剂可以在成膜的环境下自动进行聚合与交联，成为漆膜的组成一部分，能够弥补硅溶胶成膜过程中体积收缩较大、漆膜易开裂的问题。

玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉主要用作上述环保型防辐射耐高温涂料的填充物。玻璃粉为白色粉末，具有透明度好、硬度高、粒径分布均匀、分散性好等优点，而且漆膜不带蓝光、重涂性好，提高漆膜的抗刮伤性能，具有消光作用，可提高漆膜的耐候性。滑石粉线膨胀系数很大，接近所述环保型防辐射耐高温涂料的刷涂基材的膨胀系数，但其体积膨胀稀释很小，因此滑石粉的添加可以改变涂料的线膨胀系数，提高涂料的冷热交变性能和高温下的防龟裂性能，同时可减缓涂料储存时的沉降，并可防止涂膜流挂，提高涂膜的耐水性、耐磨性。高岭土粉能提高涂料的不透明性、涂膜的牢固性、耐洗刷性和抗粉化性。硅灰石粉在涂料中主要起遮盖、增量作用，可以降低漆的成本，同时还具有防腐、防锈、使白漆保持长久明亮的色调等功能。

因此，本发明提供的环保型防辐射耐高温涂料中的各组分之间相互配合，优势互补，使得该涂料保持良好附着力和环保性能的前提下，具有优异的防腐、防辐射、阻燃、抗菌、耐受高温、防龟裂、耐冷热交变性、储存稳定性等特性，在石油石化、冶金、电力、国防等特殊领域应用前景广阔。本发明提供的上述环保型防辐射耐高温涂料的制备方法操作简便，容易实现。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本发明实施例1提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶10份、膨胀石墨10份、碳纳米管5份、钛白粉1份、玻璃粉5份、滑石粉5份、高岭土粉10份、硅灰石粉10份、羟丙基甲基纤维素0.5份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1份和水20份，其中，该实施例中的各原料均为工业级。

制备方法：在40℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；将玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30分钟，得到第二混合溶液；将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在40℃的条件下超声搅拌1小时，制得本实施例所述的环保型防辐射耐高温涂料。

实施例2

本发明实施例2提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶11份、膨胀石墨12份、碳纳米管7份、钛白粉2份、玻璃粉6份、滑石粉7份、高岭土粉12份、硅灰石粉11份、羟丙基甲基纤维素1份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水23份，其中，该实施例中的各原料均为工业级。

制备方法：在50℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；将玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30分钟，得到第二混合溶液；将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在50℃的条件下超声搅拌1.5小时，制得本实施例所述的环保型防辐射耐高温涂料。

实施例3

本发明实施例3提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶12份、膨胀石墨13份、碳纳米管8份、钛白粉3份、玻璃粉7份、滑石粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、羟丙基甲基纤维素1.5份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水25份，其中，该实施例中的各原料均为工业级。

制备方法：在60℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；将玻璃粉、高岭土粉、硅灰石粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散35分钟，得到第二混合溶液；将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在60℃的条件下超声搅拌1.5小时，制得本实施例所述的环保型防辐射耐高温涂料。

实施例4

本发明实施例4提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶13份、膨胀石墨14份、碳纳米管9份、钛白粉4份、玻璃粉8份、滑石粉9份、高岭土粉14份、硅灰石粉14份、羟丙基甲基纤维素2份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯3份和水27份，其中，该实施例中的各原料均为工业级。

制备方法：在70℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；将玻璃粉、硅灰石粉、高岭土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散40分钟，得到第二混合溶液；将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在70℃的条件下超声搅拌2小时，制得本实施例所述的环保型防辐射耐高温涂料。

实施例5

本发明实施例5提供一种环保型防辐射耐高温涂料，其包括以下重量份的原料：硅溶胶15份、膨胀石墨15份、碳纳米管10份、钛白粉5份、玻璃粉10份、滑石粉10份、高岭土粉15份、硅灰石粉15份、羟丙基甲基纤维素3份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯5份和水30份，其中，该实施例中的各原料均为工业级。

制备方法：在80℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；将玻璃粉、硅灰石粉、高岭土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散35分钟，得到第二混合溶液；将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在80℃的条件下超声搅拌2小时，制得本实施例所述的环保型防辐射耐高温涂料。

将实施例1至实施例5所提供的环保型防辐射耐高温涂料涂覆在表面清洁、干燥的薄钢板上，然后在室温下放置24小时固化后进行相关性能的测试。其中，该测试中使用的薄钢板为平整、无压痕和麻点等机械缺陷，尺寸为50×120×1mm（按国标GB1735-79），且经过除油、除锈处理，保证该薄钢板表面清洁、干燥。

储存稳定性、附着力（按国标GB1720-89）、冲击强度（按国标GB/T1732-1993）、干燥时间（按国标GB1728-1979）等均按照相关国家标准进行检验。

耐高温性测试：将样板放到马弗炉中，升温到800度，放置10小时后取出，冷却至室温，观察样板表面情况，如无漆膜脱落、龟裂情况，说明漆膜耐热性能良好（按国标GB1735-89）。

耐冷热交变性能测试：将样板放到马弗炉中，升温到800度，保温10小时，取出，放入冷水中浸泡1小时，为1个周期。反复5个周期，观察漆膜变化。如无漆膜脱落、龟裂情况，说明漆膜耐冷热交变性能良好。

耐腐蚀性测试：将样板放入盐雾机，用5%的氯化钠溶液做喷雾试验，观察样板是否鼓泡、生锈（按国标GB/T1771-91）。

通过以上的测试方法，实施例1至实施例5试验结果如下表所示：

测试结果表

因此，本发明实施例提供的环保型防辐射耐高温涂料在常温固化、漆膜基材附着力、防龟裂、耐冷热交变性、高温下耐腐蚀性，存储性等均表现突出，是一种很好的耐高温防腐涂料；同时，膨胀石墨、碳纳米管以及钛白粉使得上述涂料还具有防辐射、阻燃、抗菌等功能。该环保型防辐射耐高温涂料的生产相对简单，节约能源。其在石油石化、冶金、电力、国防等特殊领域应用前景广阔。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种环保型防辐射耐高温涂料，其特征在于，它包括以下重量份的原料：硅溶胶10～15份、膨胀石墨10～15份、碳纳米管5～10份、钛白粉1～5份、玻璃粉5～10份、滑石粉5～10份、高岭土粉10～15份、硅灰石粉10～15份、羟丙基甲基纤维素0.5～3份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1～5份和水20～30份。

2.根据权利要求1所述的环保型防辐射耐高温涂料，其特征在于，它包括以下重量份的原料：硅溶胶10～13份、膨胀石墨12～14份、碳纳米管7～9份、钛白粉2～4份、玻璃粉6～8份、滑石粉7～9份、高岭土粉12～14份、硅灰石粉11～14份、羟丙基甲基纤维素1～2份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2～3份和水23～27份。

3.根据权利要求2所述的所述的环保型防辐射耐高温涂料，其特征在于，它包括以下重量份的原料：硅溶胶12份、膨胀石墨13份、碳纳米管8份、钛白粉3份、玻璃粉7份、滑石粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、羟丙基甲基纤维素1.5份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水25份。

4.一种权利要求1～3任一项所述的环保型防辐射耐高温涂料的制备方法，其包括以下步骤：

在40～80℃的条件下，将硅溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液；

将玻璃粉、滑石粉、高岭土粉和硅灰石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30～40分钟，得到第二混合溶液；

将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在40～80℃的条件下超声搅拌1～2小时，制得所述环保型防辐射耐高温涂料。