CN105885620A - 一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料及其制备方法 - Google Patents

一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料领域，公开了一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料及其制备方法。该涂料由水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆三层涂层组成，此三种涂层均分别包含以下重量份计的组分：水性成膜剂35～50份；固化剂20～50份；填料25～85份；功能助剂2～4份。本发明利用水性富锌底漆和水性云母氧化铁中间漆起到防腐作用，水性纳米耐磨面漆实现高温耐磨功能，并利用水性云母氧化铁中间层的层状结构与底漆和面漆实现有效粘连，解决了多层结构涂层中容易出现的易剥离的问题，通过三层涂层之间的相互结合，有效地解决了石化工业炼油设备对涂料耐高温、防腐、耐磨的性能要求。

Description

一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料及其制备方法。
背景技术
近十年来，作为具有战略意义的国家基础工业，石化行业得到了迅猛的发展，我国的石油工业每年以超过10％的速度增长。随着投资过100亿甚至1000亿特大型的新建或扩建工程纷纷上马，使得重防腐涂料在石化炼油设备防腐行业中的用量也迅速增加。工业界提出了“重防腐涂料”的概念，旨在解决石化领域中，由于苛刻的腐蚀环境引起的设备破坏而普通防腐涂料难以解决的问题。
重防腐涂料在石油化工炼油设备中的应用产品类型主要包括：炼油设备内壁专用导静电涂料、环氧富锌涂料、无机富锌涂料、环氧云铁涂料、丙烯酸聚氨酯涂料、有机硅耐高温涂料等。但是石化工业炼油设备腐蚀介质多，工况复杂，不同部位所处环境各异，温度差异较大，对防腐涂料的耐高温以及耐磨性能有了更高的要求。因此按照常规重防腐涂料研究思路、单纯对重防腐涂料成分进行简单的复配很难取得理想的效果。
在传统的防腐蚀涂料中，含有大量的有机溶剂，在操作过程中，易挥发，损害人体健康和污染环境。随着人们的环保意识不断增强和环保法规的规定下，水性防腐涂料越来越成为目前研究的热点。因为水性防腐涂料制造过程中不使用溶剂，且有很低的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOC)含量，甚至几乎可达到零VOC的水平，操作更加安全，而且防腐性能接近溶剂型防腐性能，甚至超过溶剂型防腐性能。
中国公开文本CN104004436A公开了一种油田用耐高温防腐涂料，以环氧树脂为成膜物质，添加增强剂短切玻璃纤维、抗渗透剂中碱玻璃鳞片和无机颜料，能耐腐蚀，但使用有机溶剂，对施工人员、环境有害，也不具备耐磨性能，未能用于炼油设备。
中国公开文本CN103965775A公开了一种水性有机硅耐高温防腐蚀涂料，以水性含甲基和苯基的改性有机硅树脂为成膜物质，添加耐高温、防腐填料。所得产品存在不挥发有机溶剂，能耐200℃以上温度，但不足之处仅能耐5％硫酸72小时或以上，且不具备耐磨的性能，不能满足炼油设备的重防腐要求。
中国发明专利CN103265831B公开了一种含有2-甲基丙烯酸甲酯的耐高温耐磨涂料，以2甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯为成膜物质，以正丁醇为溶剂，添加耐磨填料。所得产品能耐受高温达700～900℃，时间为30小时，耐磨性为1150～1300L/μm，但该涂料不具备防腐蚀性能，且使用有机溶剂，不利于环境保护。
美国公开文本US2014212597A1公开了一种耐刮抗污涂料，以至少两种多官能团(甲基)丙烯酸酯为成膜物质，添加无机纳米填料和耐磨矿物填料，包括二氧化硅、氧化铝、碳化硅、碳化硼或混合物。该涂料具有良好的耐刮抗污性能，但是不具备防腐性能，且由于能产生辐射固化，会造成涂料在包装开启后储存有效期有限，客户使用不方便。
中国发明专利CN102924985B公开了一种无烟无味无机纳米耐高温防腐耐磨涂料，以含多种基团的有机硅氧烷为成膜物质，使用不同粒径的纳米二氧化硅进行复配，这种涂料能耐800～1000℃高温，不足之处是该涂料使用了有机硅氧烷为成膜物质，不仅固含量较低，且耐酸性不能满足炼油设备的重防腐要求。另一方面，使用不同粒径的纳米二氧化硅材料，成本高，增加了实际应用成本。
通过对文献进行进一步检索和分析，至今还没有发现使用水性溶剂和纳米级填料，并兼具耐高温防腐耐磨性能的涂料的报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水性耐高温防腐耐磨涂料。
本发明另一目的在于提供一种上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备方法。
本发明再一目的在于提供一种上述水性耐高温防腐耐磨涂料的使用方法。
本发明的再一目的在于提供上述水性耐高温防腐耐磨涂料在石化工业炼油设备上的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，由水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆三种涂层组成，三种涂层均分别包含以下重量份计的组分：
所述的水性成膜剂可为水溶性环氧成膜树脂、水溶性有机硅改性环氧成膜树脂、水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂、水溶性甲基丙烯酸甲酯改性有机硅-环氧成膜树脂、苯丙乳液、水溶性丙烯酸成膜树脂和水溶性聚氨酯成膜树脂中的至少一种。
优选的，所述的水性成膜剂为水溶性环氧成膜树脂、水溶性有机硅改性环氧成膜树脂、水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂和水溶性聚氨酯成膜树脂中的至少一种。
更优选的，当涂料组分为水性纳米耐磨面漆时，所述的水性成膜剂为水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂。聚氨酯具有粘结性优良、结构易于控制、链段柔韧性优良的特点，在环氧树脂主链上引入柔韧性较强的聚氨酯链段，聚氨酯以弹性颗粒状态分散析出，在体系内部形成“海岛结构”，能增韧环氧树脂、提高涂料粘度，从而提高涂料的耐磨性能。
为更好的实现本发明，作为优选：
所述的水溶性环氧成膜树脂可为TPU 2060、BH-603和HD-BE315中的至少一种；
所述的水溶性有机硅改性环氧成膜树脂通过以下方法制备：将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温3h，冷却出料得水溶性有机硅改性环氧成膜树脂，其中有机硅树脂和水溶性环氧树脂的质量比为1:4；
由于-Si-O-键具有很高的键能，利用有机硅对环氧树脂进行改性，可使热稳定性得到明显改善，与纳米固体填料结合之后，固化成膜形成高温耐磨防腐涂层，能耐受200～250℃的高温，而且其自身具有良好的耐强酸腐蚀；
所述的水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂可通过以下方法制备得到：先将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温0.5h，然后按比例加入聚氨酯，加热搅拌至90℃，搅拌保温3h，再冷却出料得水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂，其中有机硅树脂、水溶性环氧树脂和聚氨酯的质量比为4:4:1；
所述的水溶性聚氨酯成膜树脂可为HPUD-1591、Sika floor 20N Purcem和LP-854中的至少一种；
聚氨酯不仅具有良好的耐酸碱性、耐化学品、耐溶剂性，而且漆膜坚硬光亮，能阻挡腐蚀介质的渗入并具有一定的耐磨性能。
所述的填料可为锌粉、磷铁粉、云母氧化铁、纳米碳化硅、氧化铝和纳米二氧化硅中的至少一种。
优选的，当涂料组分为水性富锌底漆时，所述的填料中至少含有锌粉。锌粉在底漆中不仅起到电化学保护作用，其腐蚀沉积物也能起到屏蔽作用。
优选的，当涂料组分为水性云母氧化铁中间漆时，所述的填料中至少含有云母氧化铁。
更优选的，当涂料组分为水性云母氧化铁中间漆时，所述的填料中的云母氧化铁为层状云母氧化铁。云母氧化铁具有屏蔽作用，通过薄片粒子的相互重叠，能使水分和腐蚀性介质扩散通道延伸而受阻，因而能提供长期防腐功效。
优选的，当涂料组分为水性纳米耐磨面漆时，所述的填料中含有纳米碳化硅、纳米二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
更优选的，当涂料组分为水性纳米耐磨面漆时，所述的填料中一定含有纳米碳化硅和氧化铝。这两种材料均是高硬度耐磨填料，将其添加到面漆中可以使面漆具备良好的耐磨性能。同时，由于纳米颗粒粒径小，颗粒之间缝隙减少，通过均分散技术使得纳米颗粒在改性环氧树脂中形成均相分散，在基材表面形成致密的涂层，从而能获得更优的耐高温耐磨防腐等性能。
所述的固化剂可为本领域常用的胺类固化剂。
所述的功能助剂可为本领域常用的功能助剂。
优选的，所述的功能助剂为分散剂、流平剂和消泡剂中的至少一种。
本发明还提供了一种上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备方法，其包括以下具体步骤：
分别将水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆的组分中除固化剂之外的其它各组分按照配方比混合，高速搅拌均匀，再分别加入固化剂混合均匀，分别得到水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆。
所述的搅拌优选指搅拌速度为1200～2000r/min，搅拌时间为0.5～1h。
本发明还提供了一种上述水性耐高温防腐耐磨涂料的使用方法，其包括以下操作步骤：
将水性富锌底漆涂覆在金属基材上，固化，得到水性富锌底漆涂层；将水性云母氧化铁中间漆涂覆在水性富锌底漆涂层上，固化，得到水性云母氧化铁中间漆涂层；再把水性纳米耐磨面漆涂覆在水性云母氧化铁中间漆涂层上，固化，得到水性耐高温防腐耐磨涂料三层组分的涂层。
所述的金属基材优选为不锈钢、铸铁、普通钢材中的一种。
当涂覆水性富锌底漆和水性云母氧化铁中间漆时，所述的固化优选在25～80℃下固化24～72h。在底漆未完全固化前涂覆中间漆，在中间漆未完全固化前涂覆面漆，可使涂层之间有部分化学键作用，结合更牢固。
当涂覆水性纳米耐磨面漆时，所述的固化优选在25℃～80℃下固化144h以上。涂覆面漆后更长时间的固化可使三层涂层完全固化。
上述的涂覆可为气压喷涂、真空喷涂和刷涂中的一种。
本发明的水性耐高温防腐耐磨涂料兼备耐高温、防腐和耐磨的性能，特别是满足石化工业炼油设备的重防腐需求。
本发明的机理为：
本发明采用三层涂层技术，分别是底部水性富锌底漆、中间水性云母氧化铁中间漆以及表面水性纳米耐磨面漆。
底部水性富锌底漆不仅起到电化学保护作用，即在腐蚀前期，金属基材得到阴极保护；而且底漆中锌腐蚀沉积物起屏蔽保护作用，即在腐蚀后期，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即碱式碳酸锌，其结构致密，且不导电，是难溶的稳定化合物，能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀。两种作用共同起到防腐蚀效果，使金属基体得到保护。
中间水性云母氧化铁中间漆采用层状云母氧化铁，云母氧化铁是鳞片状的，加入涂料中形成层状结构，起到两种防腐的作用，一种是防止涂层外部的腐蚀物质侵入底材，鳞片状云母氧化铁能较好的增加涂膜的厚度，而且在漆膜中呈连续的重叠排列分布，它们将树脂分割成不连续的微小区域，使树脂内的微裂纹、微气孔等相互分离，并能抑制毛细管作用所引起的介质渗透等；另一种是依靠防腐粘料和填料起到腐蚀的抑制作用，鳞片界面的位置与介质渗透路径的方向相垂直，其相互平行交叉的排列结构在漆膜中可以起到迷宫效应，延长了腐蚀介质渗入底材表面的路径，从而可提高有机高分子防腐层的使用寿命。这两种功能相辅相成，能很好地阻止腐蚀介质进入与基材接触。
表面水性纳米耐磨面漆采用纳米尺度陶瓷粉体材料为填料、环氧树脂交联改性技术以及与金属基材偶联技术等研制一种纳米涂料及表面涂层技术。传统的陶瓷粉体如氧化铝，碳化硅以及氧化锆等材料是常用的耐高温耐磨涂料填料。主要是这些材料均具有超硬耐磨以及耐高温特性，而且不易腐蚀，稳定性高。当达到纳米级别时(100nm以下)，由于纳米颗粒粒径小，颗粒之间缝隙减少，通过均分散技术使得纳米颗粒在改性环氧树脂中形成均相分散，在基材表面形成致密的涂层，从而能获得更优的耐高温耐磨防腐等性能。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明采用三层涂层技术，通过三层涂层互相结合，能有效解决石化工业炼油设备对涂料耐高温、防腐、耐磨的性能要求。
(2)本发明采用水溶性成膜物质，挥发性有机溶剂少，符合环保要求。
(3)水性云母氧化铁中间层存在层状结构，表面不光滑，有利于底部涂层和表面涂层的粘接。
(4)本发明水性纳米耐磨面漆采用聚氨酯改性有机硅-环氧树脂作为成膜物质。有机硅树脂的加入，能提高涂料的耐高温性、耐候性和硬度等性能；聚氨酯具有粘结性优良、结构易于控制、链段柔韧性优良的特点，不仅能增韧环氧树脂，还能提高涂料粘度。
附图说明
图1为实施例1中的水性云母氧化铁中间层的表面SEM照片。
图2为实施例1中的水性纳米耐磨面漆的横截面SEM照片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用的试剂均可从市场购买得到。
下列实施例中的水溶性有机硅改性环氧成膜树脂可通过以下方法制备：以m(有机硅树脂):m(水溶性环氧树脂)＝1:4的比例配制水溶性有机硅改性环氧树脂，将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温3h，冷却出料即可得水溶性有机硅改性环氧成膜树脂。
下列实施例中的水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂可通过以下方法制备得到：以m(有机硅树脂):m(水溶性环氧树脂):m(聚氨酯)＝4:4:1的比例制备聚氨酯改性有机硅-环氧树脂，先将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温0.5h。然后按比例加入聚氨酯，加热搅拌至90℃，搅拌保温3h，再冷却出料即可得水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂。
实施例1
一种石化工业用水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表1、表2、表3：
表1水性富锌底漆配方
表2水性云母氧化铁中间漆配方
表3水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性环氧树脂(TPU 2060，广州汤普建筑装饰材料有限公司)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧树脂(自制)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在25℃下固化48小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在25℃下固化48小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，25℃下固化144h以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例1中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表4所示：
表4单一涂层性能指标
对上述实施例1得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表5所示：
表5三层涂层性能指标
图1为实施例1中的水性云母氧化铁中间层的表面SEM照片。从图1可以看出，涂层表面不光滑，能提高涂层之间的粘结，以克服耐剥离性缺陷。
图2为实施例1中的水性纳米耐磨面漆的横截面SEM照片。从图2可以看出，聚氨酯链接在环氧树脂刚性链段上，并在固化过程中产生微观相分离，生长出具有“海岛结构”微米尺寸的弹性橡胶球，所以聚氨酯能增韧环氧树脂。另一方面聚氨酯具有粘结性优良的特点，还能提高涂料粘度。
实施例2
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表6、表7、表8：
表6水性富锌底漆配方
表7水性云母氧化铁中间漆配方
表8水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯改性环氧-有机硅树脂(自制)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在50℃下固化24小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在50℃下固化24小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，50℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例2中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表9所示：
表9单一涂层的性能指标
对上述实施例2得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表10所示：
表10三层涂层的性能指标
实施例3
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表11、表12、表13：
表11水性富锌底漆配方
表12水性云母氧化铁中间漆配方
表13水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯树脂(LP-854，中大化学科技(安庆)有限公司)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在25℃下固化48小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在25℃下固化48小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，25℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例3中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表14所示：
表14单一涂层的性能指标
对上述实施例3得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表15所示：
表15三层涂层的性能指标
实施例4
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表16、表17、表18：
表16水性富锌底漆配方
表17水性云母氧化铁中间漆配方
表18水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯树脂(LP-854，中大化学科技(安庆)有限公司)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在25℃下固化48小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在25℃下固化48小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，25℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例4中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表19所示：
表19单一涂层的性能指标
对上述实施例4得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表20所示：
表20三层涂层的性能指标
实施例5
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表21、表22、表23：
表21水性富锌底漆配方
表22水性云母氧化铁中间漆配方
表23水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯树脂(LP-854，中大化学科技(安庆)有限公司)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在25℃下固化48小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在25℃下固化48小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，25℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例5中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表24所示：
表24单一涂层的性能指标
对上述实施例5得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表25所示：
表25三层涂层的性能指标
实施例6
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表26、表27、表28：
表26水性富锌底漆配方
表27水性云母氧化铁中间漆配方
表28水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯树脂(LP-854，中大化学科技(安庆)有限公司)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在25℃下固化48小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在25℃下固化48小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，25℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例6中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表29所示：
表29单一涂层的性能指标
对上述实施例6得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表30所示：
表30三层涂层的性能指标
实施例7
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表31、表32、表33：
表31水性富锌底漆配方
表32水性云母氧化铁中间漆配方
表33水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯改性环氧-有机硅树脂(自制)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在50℃下固化24小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在50℃下固化24小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，50℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例7中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表34所示：
表34单一涂层的性能指标
对上述实施例7得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表35所示：
表35三层涂层的性能指标
实施例8
一种水性耐高温防腐耐磨涂料，各组分配比如表36、表37、表38：
表36水性富锌底漆配方
表37水性云母氧化铁中间漆配方
表38水性纳米耐磨面漆配方
上述水性耐高温防腐耐磨涂料的制备以及使用方法为：
(1)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、锌粉(500目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性富锌底漆混合物。
(2)将水溶性有机硅改性环氧树脂(自制)、云母氧化铁(400目)、磷铁粉(500目)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)和分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性云母氧化铁中间漆混合物。
(3)将水溶性聚氨酯改性环氧-有机硅树脂(自制)、氧化铝(500目)、纳米碳化硅(500nm)、纳米二氧化硅(20nm)、消泡剂(N-SiCO-2080型，广州途锐贸易有限公司)、流平剂(N-SiCO-3038型，广州途锐贸易有限公司)、分散剂(BYK-A 530，毕克化学)按配方加入混合，以2000r/min的速度电动搅拌分散0.5小时后得到水性纳米耐磨面漆混合物。
(4)往水性富锌底漆混合物中加入固化剂，混合均匀后刷涂在普通钢材上，在50℃下固化24小时；然后将固化剂加入到水性云母氧化铁中间漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性富锌底漆上，在50℃下固化24小时；最后将固化剂加入到水性纳米耐磨面漆混合物中，混合均匀后刷涂在水性云母氧化铁中间漆上，50℃下固化144小时以上，即得到我们所需的水性耐高温防腐耐磨涂料。
对上述实施例8中的三层涂层单层涂覆后分别进行性能检测，其检测结果如下表39所示：
表39单一涂层的性能指标
对上述实施例8得到的水性耐高温防腐耐磨涂料的耐腐蚀性进行检测，其检测结果如下表40所示：
表40三层涂层的性能指标
从上述实施例1～8中可以看出，本发明制备得到的水性耐高温防腐耐磨涂料具有良好的耐腐蚀性。当面漆采用聚氨酯改性有机硅-环氧树脂作为成膜物质(如实施例1)时，相对于面漆采用水溶性聚氨酯(如实施例6)，其柔韧性、硬度较高，摩擦系数较低，而且其表干时间和实干时间也较短，更具有应用价值。有机硅树脂的加入，能提高涂料的耐高温性、耐候性和硬度等性能；聚氨酯的加入，既能提高涂料的粘度，提高涂层之间的结合力，也能增韧环氧树脂，提高涂层的耐磨性、耐冲击性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性耐高温防腐耐磨涂料，其特征在于：由水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆三种涂层组成，三种涂层均分别包含以下重量份计的组分：
2.根据权利要求1所述的水性耐高温防腐耐磨涂料，其特征在于：
所述的水性成膜剂为水溶性环氧成膜树脂、水溶性有机硅改性环氧成膜树脂、水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂、水溶性甲基丙烯酸甲酯改性有机硅-环氧成膜树脂、苯丙乳液、水溶性丙烯酸成膜树脂和水溶性聚氨酯成膜树脂中的至少一种；
所述的填料为锌粉、磷铁粉、云母氧化铁、纳米碳化硅、氧化铝和纳米二氧化硅中的至少一种；
所述的固化剂为本领域常用的胺类固化剂；
所述的功能助剂为本领域常用的功能助剂。
3.根据权利要求1所述的水性耐高温防腐耐磨涂料，其特征在于：
所述的水性成膜剂为水溶性环氧成膜树脂、水溶性有机硅改性环氧成膜树脂、水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂和水溶性聚氨酯成膜树脂中的至少一种；
所述的功能助剂为分散剂、流平剂和消泡剂中的至少一种；
当涂层为水性富锌底漆时，所述的填料至少含有锌粉；
当涂层为水性云母氧化铁中间漆时，所述的填料至少含有云母氧化铁；
当涂层为水性纳米耐磨面漆时，所述的填料含有纳米碳化硅、纳米二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性耐高温防腐耐磨涂料，其特征在于：
当涂料组分为水性纳米耐磨面漆时，上述的水性成膜剂为水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂；
当涂料组分为水性云母氧化铁中间漆时，所述的填料中的云母氧化铁为层状云母氧化铁；
当涂层为水性纳米耐磨面漆时，所述的填料中至少含有纳米碳化硅和氧化铝。
5.根据权利要求1所述的水性耐高温防腐耐磨涂料，其特征在于：
所述的水溶性环氧成膜树脂为TPU 2060、BH-603和HD-BE315中的至少一种；
所述的水溶性有机硅改性环氧成膜树脂通过以下方法制备：将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温3h，冷却出料得水溶性有机硅改性环氧成膜树脂，其中有机硅树脂和水溶性环氧树脂的质量比为1:4；
所述的水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂通过以下方法制备得到：先将水溶性环氧溶液和有机硅树脂按比例混合，加热搅拌至80℃，并搅拌保温0.5h，然后按比例加入聚氨酯，加热搅拌至90℃，搅拌保温3h，再冷却出料得水溶性聚氨酯改性有机硅-环氧成膜树脂，其中有机硅树脂、水溶性环氧树脂和聚氨酯的质量比为4:4:1；
所述的水溶性聚氨酯成膜树脂为HPUD-1591、Sika floor 20N Purcem和LP-854中的至少一种。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的水性耐高温防腐耐磨涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：分别将水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆的组分中除固化剂之外的其它各组分按照配方比混合，高速搅拌均匀，再分别加入固化剂混合均匀，分别得到水性富锌底漆、水性云母氧化铁中间漆和水性纳米耐磨面漆。
7.根据权利要求6所述的水性耐高温防腐耐磨涂料的制备方法，其特征在于：所述的搅拌指搅拌速度为1200～2000r/min，搅拌时间为0.5～1h。
8.一种根据权利要求1～5所述的水性耐高温防腐耐磨涂料的使用方法，其特征在于：将水性富锌底漆涂覆在金属基材上，固化，得到水性富锌底漆涂层；将水性云母氧化铁中间漆涂覆在水性富锌底漆涂层上，固化，得到水性云母氧化铁中间漆涂层；再把水性纳米耐磨面漆涂覆在水性云母氧化铁中间漆涂层上，固化，得到水性耐高温防腐耐磨涂料三层组分的涂层。
9.根据权利要求8所述的水性耐高温防腐耐磨涂料的使用方法，其特征在于：
所述的金属基材为不锈钢、铸铁、普通钢材中的一种；
当涂覆水性富锌底漆和水性云母氧化铁中间漆时，所述的固化是指在25～80℃下固化24～72h；
当涂覆水性纳米耐磨面漆时，所述的固化是指在25℃～80℃下固化144h以上。
10.根据权利要求1～5任一项所述的水性耐高温防腐耐磨涂料在石化工业炼油设备上的应用。
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