CN106566395A - 一种耐高温防腐耐磨涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，属于涂料技术领域。解决现有的涂料组合物在高温环境下防腐和耐磨性能差的问题。该组合物包括：聚芳醚树脂、纳米硅土、偶联剂、流平剂、消泡剂和复合溶剂；所述聚芳醚树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的重复单元，式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的重复单元的摩尔比为(0～0.9):(0.1～1):(0～0.9)。本发明涂料组合物中的聚芳醚树脂具有高强度、高模量、高断裂韧性、优良的尺寸稳定性和优异的耐化学品性。本发明的涂料组合物对金属基体的附着力为0～2级，硬度可达6H。

Description

一种耐高温防腐耐磨涂料组合物
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐高温防腐耐磨涂料组合物。
背景技术
金属材料已广泛应用于各行各业中，随之而来的则是金属的腐蚀问题。腐蚀会造成金属制件失效，大幅降低其使用寿命，严重的会导致灾难性后果。全世界每年因腐蚀造成的经济损失约在10000亿美元，为火灾、风灾和地震造成损失的总和。同样摩擦磨损也造成大量的能源浪费，目前世界有接近三分之一到二分之一的总能源被一种或多种形式的摩擦所消耗，我国每年因摩擦磨损造成的经济损失达到1000亿人民币。可见防腐耐磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用，越来越受到国内外的重视。开发一种防腐同时耐磨的涂料具有很大的社会和经济效益。
目前应用比较广泛的防腐耐磨涂料主要为环氧涂料体系和聚氨酯涂料体系。中国专利CN 103450774 B提供了一种环保型环氧基防腐蚀耐磨涂料，通过加入耦合剂、交联剂和微米级氧化铝粉或二硫化钼粉填料有效地提高了涂料的抗腐蚀性能、耐磨性、抗老化性能，降低了生产工艺难度和生产成本，提高了生产效率。中国专利CN 103694849 B公开了一种防腐耐磨的管材涂料及其制备方法，涂料的主要组份有环氧树脂、聚氨酯、煤沥青、三氧化二铝、二甲苯等。聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，提高了涂层的机械强度、附着力及防腐蚀能力，喷涂于管材内壁，显著减少非开挖铺设中对管材表面的损伤，从而增加了安全性，延长了使用寿命。但是受限于基体树脂的玻璃化转变温度较低，涂料在高温环境下的防腐、耐磨性能下降较为明显。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的涂料组合物在高温环境下防腐和耐磨性能差的问题，而提供一种耐高温防腐耐磨涂料组合物。
本发明提供一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，该组合物包括：
聚芳醚树脂、纳米硅土、偶联剂、流平剂、消泡剂和复合溶剂；
所述聚芳醚树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的重复单元，式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的重复单元的摩尔比为(0～0.9):(0.1～1):(0～0.9)；
优选的是，所述的聚芳醚树脂的特性粘度为0.3dL/g～1.0dL/g。
优选的是，所述的纳米硅土化学式为Al2O3·K2O·SiO2·2H2O，粒径为3～50nm。
优选的是，所述的纳米硅土的质量为所述涂料组合物质量的3％～10％。
优选的是，所述复合溶剂包含第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)；所述第二溶剂为四氢呋喃(THF)、三氯甲烷(CCl3)、甲苯或二甲苯。
优选的是，所述第一溶剂和第二溶剂的体积比为3:7～8:2。
优选的是，所述复合溶剂与聚芳醚树脂的质量百分比为95:5～75:25。
优选的是，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
优选的是，所述偶联剂的质量为所述涂料组合物质量的0.01％～2％。
优选的是，所述流平剂为丙烯酸流平剂或有机硅流平剂。
本发明的有益效果
本发明提供一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，该组合物包括：
聚芳醚树脂、纳米硅土、偶联剂、流平剂、消泡剂和复合溶剂；所述聚芳醚树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的重复单元，式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的重复单元的摩尔比为(0～0.9):(0.1～1):(0～0.9)。本发明涂料组合物中的聚芳醚树脂具有高强度、高模量、高断裂韧性、优良的尺寸稳定性和优异的耐化学品性。聚芳醚树脂的玻璃化转变温度较高，可长期在150℃环境下使用。另一主要组分纳米硅土的主要成分包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾，具有良好的物理性能，高电阻，耐化学腐蚀，升热性低。添加一定量的纳米硅土，可显著提升涂料的硬度及耐磨性能，扩展了涂料的应用领域。本发明提供的涂料组合物可以解决涂料在高温环境下防腐耐磨性能明显下降的缺点，本发明的涂料组合物对金属基体的附着力为0～2级，硬度可达6H。涂层具有耐高温、耐腐蚀、高耐磨等良好的综合性能，生产工艺简单、成本较低，性能稳定，可保护基材免受腐蚀，延长设备使用年限。
具体实施方式
本发明提供一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，该组合物包括：
聚芳醚树脂、纳米硅土、偶联剂、流平剂、消泡剂和复合溶剂；
所述聚芳醚树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的重复单元，式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的重复单元的摩尔比为(0～0.9):(0.1～1):(0～0.9)；
按照本发明，所述的聚芳醚树脂的特性粘度为0.3dL/g～1.0dL/g，更优选为0.4dL/g～0.8dL/g，树脂特性粘度低于0.3dg/L时，会降低漆膜强度，涂层易破裂；树脂特性粘度高于1.0dg/L时，各个助剂不易均匀分散，影响涂层质量。本发明涂料组合物中的聚芳醚树脂具有高强度、高模量、高断裂韧性、优良的尺寸稳定性和优异的耐化学品性。聚芳醚树脂的玻璃化转变温度较高，可长期在150℃环境下使用。
按照本发明，所述的纳米硅土化学式为Al2O3·K2O·SiO2·2H2O，所述的纳米硅土的来源为商购获得，优选为福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为GW-9或X-159中的一种；粒径为3～50nm。纳米硅土的主要成分包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾，具有良好的物理性能，高电阻，耐化学腐蚀，升热性低。本发明的组合物添加一定量的纳米硅土，可显著提升涂料的硬度及耐磨性能。所述的纳米硅土的质量优选为所述涂料组合物质量的3％～10％。
按照本发明，所述复合溶剂优选包含第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂优选为N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)；所述第二溶剂优选为四氢呋喃(THF)、三氯甲烷(CCl3)、甲苯或二甲苯。所述第一溶剂和第二溶剂的体积比优选为3:7～8:2。
按照本发明，所述复合溶剂与聚芳醚树脂的质量百分比优选为95:5～75:25。
按照本发明，所述的偶联剂优选为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。所述钛酸酯偶联剂优选包括TMC-201、TMC-102、TMC-101、TMC-105、TMC-TE或TMC-3；硅烷偶联剂优选包括KH-402、KH-550、KH-570、KH-552或KH172。所述偶联剂的质量优选为所述涂料组合物质量的0.01％～2％，更优选为0.5％～1％。
按照本发明，所述流平剂优选为丙烯酸流平剂或有机硅流平剂。
所述的丙烯酸流平剂优选包括BYK-361N或BYK-358N；有机硅流平剂优选包括BYK-333、BYK-322或BYK-306。所述流平剂的质量优选为所述涂料组合物质量的0.01％～1％，更优选为0.1％～0.5％。
按照本发明，所述消泡剂优选为聚醚改性消泡剂，所述的聚醚改性消泡剂优选包括DF-830、DF-864或DF-829。所述消泡剂的质量优选为所述涂料组合物质量的0.01％～1％，更优选为0.4％～0.8％。
本发明一种耐高温防腐耐磨涂料组合物的制备方法没有特殊限制，按照本领域常用的共混方法制备即可，优选包括：
将聚芳醚树脂和复合溶剂混合，搅拌使树脂完全溶解，然后加入纳米硅土、偶联剂、流平剂和消泡剂，高速搅拌60-70min使溶液混合均匀，得到耐高温防腐耐磨涂料组合物。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，需要说明的是，本发明提供的实施例只是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.4dL/g聚芳醚树脂，树脂具有式(Ⅰ)及式(Ⅱ)的重复单元结构，式(Ⅰ)及式(Ⅱ)的重复单元的摩尔比为3:7。加入30gDMAC溶液和10g二甲苯复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，添加纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为GW-9)，纳米硅土的质量分数为3％，粒径为30nm。然后依次加入质量分数为0.6％的钛酸酯偶联剂TMC-201，质量分数为0.2％的有机硅流平剂BYK-333和质量分数为0.02％的消泡剂DF-830，高速搅拌1h使溶液混合均匀，得到涂料产品。
将涂料喷涂于表面处理过的不锈钢基材上，经80℃2h+150℃2h热处理烘干溶剂，对漆膜性能进行测试，结果如表1所示。。
实施例2
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.4dL/g聚芳醚树脂，树脂具有式(Ⅰ)及式(Ⅱ)的重复单元结构，重复单元的摩尔比为3:7。加入25g DMF溶液和15g甲苯复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，添加纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为GW-9)，纳米硅土的质量分数为3％，粒径为10nm。然后依次加入质量分数为0.6％的钛酸酯偶联剂TMC-201，质量分数为0.2％的有机硅流平剂BYK-333和质量分数为0.02％的消泡剂DF-830，高速搅拌1h使溶液混合均匀，得到涂料产品。
将涂料喷涂于表面处理过的不锈钢基材上，经80℃2h+150℃2h热处理烘干溶剂，对漆膜性能进行测试，结果如表1所示。。
实施例3
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.6dL/g聚芳醚树脂，树脂只具有式(Ⅱ)的重复单元结构。加入40g DMSO溶液和10gTHF复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，加入纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为X-159)，纳米硅土的质量分数为5％，粒径为10nm。然后依次加入质量分数为0.3％的硅烷偶联剂KH-570，质量分数为0.2％的丙烯酸流平剂BYK-361N和质量分数为0.05％的消泡剂DF-829，高速搅拌1h使溶液混合均匀，得到涂料产品。
将涂料喷涂于表面处理过的不锈钢基材上，经90℃2h+150℃2h热处理烘干溶剂，对漆膜性能进行测试，结果如表1所示。。
实施例4
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.5dL/g聚芳醚树脂，树脂只具有式(Ⅱ)及式(Ⅲ)的重复单元结构，重复单元的摩尔比为8:2。加入30g DMAC溶液和10gTHF复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，加入纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为X-159)，纳米硅土的质量分数为10％，粒径为5nm。然后依次质量分数为0.5％的硅烷偶联剂KH-550，质量分数为0.5％的丙烯酸流平剂BYK-358N和质量分数为0.03％的消泡剂DF-829，高速搅拌1h使溶液混合均匀，得到涂料产品。
将涂料喷涂于表面处理过的不锈钢基材上，经90℃2h+150℃2h热处理烘干溶剂，对漆膜性能进行测试，结果如表1所示。。
实施例5
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.8dL/g聚芳醚树脂，树脂具有式(II)及式(Ⅲ)的重复单元结构，重复单元的摩尔比为5:5。加入50g DMAC溶液和20gCCl3复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，加入纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为GW-9)，纳米硅土的质量分数为8％，粒径为30nm。然后依次质量分数为0.5％的钛酸酯偶联剂TMC-3，质量分数为0.5％的丙烯酸流平剂BYK-361N和质量分数为0.03％的消泡剂DF-864，高速搅拌1h使溶液混合均匀，得到涂料产品，结果如表1所示。。
实施例6
按以下质量百分比配制各组分：称取10g特性粘度为0.3dL/g聚芳醚树脂，树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)及式(Ⅲ)的重复单元结构，重复单元的摩尔比为3:5:2。加入20g DMAC溶液和5g甲苯复合溶剂，搅拌使树脂完全溶解，加入纳米硅土(福建长泰万泰矿物制品有限公司生产的型号为GW-9)，纳米硅土的质量分数为5％，粒径为3nm。然后加入质量分数为1％的硅烷偶联剂KH172，质量分数为1％的有机硅流平剂BYK-322和质量分数为0.05％的消泡剂DF-864，高速搅1h拌使溶液混合均匀，得到涂料产品，结果如表1所示。
表1
由以上实施例可以看出，本发明提供的涂料具有良好的防腐耐磨性能，并且抗冲击、耐热性能良好。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，该组合物包括：
聚芳醚树脂、纳米硅土、偶联剂、流平剂、消泡剂和复合溶剂；
所述聚芳醚树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的重复单元，式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的重复单元的摩尔比为(0～0.9):(0.1～1):(0～0.9)；
2.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述的聚芳醚树脂的特性粘度为0.3dL/g～1.0dL/g。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述的纳米硅土化学式为Al2O3·K2O·SiO2·2H2O，粒径为3～50nm。
4.根据权利要求1或3所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述的纳米硅土的质量为所述涂料组合物质量的3％～10％。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述复合溶剂包含第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；所述第二溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷、甲苯或二甲苯。
6.根据权利要求1或5所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述第一溶剂和第二溶剂的体积比为3:7～8:2。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述复合溶剂与聚芳醚树脂的质量百分比为95:5～75:25。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述偶联剂的质量为所述涂料组合物质量的0.01％～2％。
10.根据权利要求1所述的一种耐高温防腐耐磨涂料组合物，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸流平剂或有机硅流平剂。
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