CN107236393A - 一种耐高温防火涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土13～18份、稀土混合物10～20份、氧化锆9～18份、水溶性树脂5～10份、有机膨润土3～8份、磷酸二氢铝13～17份、二氧化硅15～30份、石墨7～12份、蒙脱石纳米浆料6～12份、水玻璃18～29份、氢氧化镁6～13份、钛白粉3～5份、硼砂6～10份、增强剂2～4份。所述耐高温防火涂料在高温环境中附着性好，耐腐蚀性能好，具有良好的综合性能。

Description

一种耐高温防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐高温材料技术领域，具体涉及一种耐高温防火涂料及其制备方法。
背景技术
耐高温涂料亦称耐热涂料，一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适当的物理机械性能的涂料，能使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。耐高温涂料一般由耐高温聚合物、填料、溶剂和助剂组成。与其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料使用方便，对保护对象正常性能不产生影响。随着航空、航天、汽车以及兵器等行业的迅速发展，对于金属材料的使用性能要求越来越高，不仅需要在更高的使用温度以及更为苛刻的腐蚀环境下服役，同时还要具有抗震动、抗疲劳、抗温度骤变以及耐冲刷等性能，耐高温涂料也越来越受到重视，并能到越来越广泛的使用。现有的耐高温涂料，还存在高温条件下，尤其是超过300℃的使用环境中，附着性不足，易脱落等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种耐高温防火涂料及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题，所述耐高温防火涂料在高温环境中附着性好，耐腐蚀性能好，具有良好的综合性能。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土13～18份、稀土混合物10～20份、氧化锆9～18份、水溶性树脂5～10份、有机膨润土3～8份、磷酸二氢铝13～17份、二氧化硅15～30份、石墨7～12份、蒙脱石纳米浆料6～12份、水玻璃18～29份、氢氧化镁6～13份、钛白粉3～5份、硼砂6～10份、增强剂2～4份。
优选的，所述耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土15～17份、稀土混合物13～18份、氧化锆11～16份、水溶性树脂6～8份、有机膨润土4～7份、磷酸二氢铝14～16份、二氧化硅18～26份、石墨9～11份、蒙脱石纳米浆料8～10份、水玻璃12～28份、氢氧化镁8～12份、钛白粉3.5～4.2份、硼砂7～9份、增强剂2.5～3.3份。
优选的，所述耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土16份、稀土混合物15份、氧化锆13份、水溶性树脂7份、有机膨润土6份、磷酸二氢铝15份、二氧化硅23份、石墨10份、蒙脱石纳米浆料9份、水玻璃25份、氢氧化镁9份、钛白粉3.7份、硼砂8份、增强剂3.1份。
优选的，所述稀土混合物是选自镧铈镨钕富集物、铽镝富集物或铥镱镥富集物中的一种或二种以上的混合物。
优选的，所述增强剂为酚醛纤维或者玻璃纤维。
优选的，所述水溶性树脂选自聚丙烯酸钙、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯乙酸酯中的一种。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1500～1800r/min的速度分散8～15分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以1700～2200r/min的速度分散10～20分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以300～500r/min的转速搅拌混合30～60分钟，然后加入剩余原料，以1800～2200r/min的速度分散15～25分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为70～80℃，II区为90～100℃，螺杆转速为800～1000r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
优选的，所述步骤（2）中螺杆转速为900r/min。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
（1）本发明所述的耐高温防火涂料添加了铝矾土和磷酸二氢铝作为原料，使得该涂料即具有良好的耐高温抗氧化性，又具有良好的自剥性，而且其配制和涂覆工艺简单易行；
（2）本发明所述的耐高温防火涂料添加了氧化锆，稀土混合物为原料，使得该涂料具有良好的耐高温，抗氧化，耐腐蚀性及耐高温稳定性；
（3）本发明所述的耐高温防火涂料添加了钛白粉、有机膨润土、二氧化硅、蒙脱石纳米浆料、石墨作为原料，既提高了耐热性又提高了涂料的抗静电性能，通过对蒙脱石的选用，提高了涂料的散热性能，从而大大改善了涂料在高温环境下的附着性，不易脱落，选用石墨作为填料，不仅可以起到上色的作用，还能提升在高温环境下的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土13份、稀土混合物10份、氧化锆9份、水溶性树脂5份、有机膨润土3份、磷酸二氢铝13份、二氧化硅15份、石墨7份、蒙脱石纳米浆料6份、水玻璃18份、氢氧化镁6份、钛白粉3份、硼砂6份、增强剂2份。
其中，所述稀土混合物是选自镧铈镨钕富集物。
其中，所述增强剂为酚醛纤维。
其中，所述水溶性树脂选自聚丙烯酸钙。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1500r/min的速度分散8分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以1700r/min的速度分散10分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以300/min的转速搅拌混合30分钟，然后加入剩余原料，以1800r/min的速度分散15分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为70℃，II区为90℃，螺杆转速为800r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
实施例2
本实施例涉及一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土18份、稀土混合物20份、氧化锆18份、水溶性树脂10份、有机膨润土8份、磷酸二氢铝17份、二氧化硅30份、石墨12份、蒙脱石纳米浆料12份、水玻璃29份、氢氧化镁13份、钛白粉5份、硼砂10份、增强剂4份。
其中，所述稀土混合物是选自铽镝富集物。
其中，所述增强剂为玻璃纤维。
其中，所述水溶性树脂选自脲醛树脂。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1800r/min的速度分散15分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以2200r/min的速度分散20分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以500r/min的转速搅拌混合60分钟，然后加入剩余原料，以2200r/min的速度分散25分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为80℃，II区为100℃，螺杆转速为1000r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
实施例3
本实施例涉及一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土15份、稀土混合物13份、氧化锆11份、水溶性树脂6份、有机膨润土4份、磷酸二氢铝14份、二氧化硅18份、石墨9份、蒙脱石纳米浆料8份、水玻璃12份、氢氧化镁8份、钛白粉3.5份、硼砂7份、增强剂2.5份。
其中，所述稀土混合物是选自铥镱镥富集物。
其中，所述增强剂为酚醛纤维。
其中，所述水溶性树脂选自三聚氰胺甲醛树脂。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1600r/min的速度分散10分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以1800r/min的速度分散12分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以350r/min的转速搅拌混合35分钟，然后加入剩余原料，以1900r/min的速度分散17分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为75℃，II区为95℃，螺杆转速为850r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
实施例4
本实施例涉及一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土17份、稀土混合物18份、氧化锆16份、水溶性树脂8份、有机膨润土7份、磷酸二氢铝16份、二氧化硅26份、石墨11份、蒙脱石纳米浆料10份、水玻璃28份、氢氧化镁12份、钛白粉4.2份、硼砂9份、增强剂3.3份。
其中，所述稀土混合物是选自镧铈镨钕富集物、铽镝富集物的混合物。
其中，所述增强剂为玻璃纤维。
其中，所述水溶性树脂选自聚乙烯乙酸酯。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1650r/min的速度分散12分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以2000r/min的速度分散15分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以400r/min的转速搅拌混合45分钟，然后加入剩余原料，以2000r/min的速度分散20分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为75℃，II区为95℃，螺杆转速为900r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
实施例5
本实施例涉及一种耐高温防火涂料，包括如下重量份的原料：铝矾土16份、稀土混合物15份、氧化锆13份、水溶性树脂7份、有机膨润土6份、磷酸二氢铝15份、二氧化硅23份、石墨10份、蒙脱石纳米浆料9份、水玻璃25份、氢氧化镁9份、钛白粉3.7份、硼砂8份、增强剂3.1份。
其中，所述稀土混合物是选自镧铈镨钕富集物、铥镱镥富集物的混合物。
其中，所述增强剂为酚醛纤维。
其中，所述水溶性树脂选自聚丙烯酸钙。
一种制备所述耐高温防火涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1700r/min的速度分散13分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以2100r/min的速度分散18分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以450r/min的转速搅拌混合50分钟，然后加入剩余原料，以2150r/min的速度分散23分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为75℃，II区为95℃，螺杆转速为950r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种耐高温防火涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：铝矾土13～18份、稀土混合物10～20份、氧化锆9～18份、水溶性树脂5～10份、有机膨润土3～8份、磷酸二氢铝13～17份、二氧化硅15～30份、石墨7～12份、蒙脱石纳米浆料6～12份、水玻璃18～29份、氢氧化镁6～13份、钛白粉3～5份、硼砂6～10份、增强剂2～4份。
2.根据权利要求1所述的耐高温防火涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：铝矾土15～17份、稀土混合物13～18份、氧化锆11～16份、水溶性树脂6～8份、有机膨润土4～7份、磷酸二氢铝14～16份、二氧化硅18～26份、石墨9～11份、蒙脱石纳米浆料8～10份、水玻璃12～28份、氢氧化镁8～12份、钛白粉3.5～4.2份、硼砂7～9份、增强剂2.5～3.3份。
3.根据权利要求1所述的耐高温防火涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：铝矾土16份、稀土混合物15份、氧化锆13份、水溶性树脂7份、有机膨润土6份、磷酸二氢铝15份、二氧化硅23份、石墨10份、蒙脱石纳米浆料9份、水玻璃25份、氢氧化镁9份、钛白粉3.7份、硼砂8份、增强剂3.1份。
4.根据权利要求1所述的耐高温防火涂料，其特征在于，所述稀土混合物是选自镧铈镨钕富集物、铽镝富集物或铥镱镥富集物中的一种或二种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐高温防火涂料，其特征在于，所述增强剂为酚醛纤维或者玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的耐高温防火涂料，其特征在于，所述水溶性树脂选自聚丙烯酸钙、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯乙酸酯中的一种。
7.一种制备权利要求1～6任一项所述耐高温防火涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取铝矾土、稀土混合物、氧化锆、水溶性树脂、有机膨润土、磷酸二氢铝、二氧化硅、石墨、蒙脱石纳米浆料、水玻璃、氢氧化镁、钛白粉、硼砂、增强剂，备用；
（2）先将有机膨润土、铝矾土及稀土混合物分别置于研磨机中研磨成粉末，过100～200目筛，然后混合，并以1500～1800r/min的速度分散8～15分钟；
（3）将将氧化锆及石墨分别粉碎成粉末，过100～200目筛，然后和步骤（2）所得的混合物混合，然后以1700～2200r/min的速度分散10～20分钟；
（4）向步骤（3）所得的混合物中依次加入水溶性树脂、磷酸二氢铝、二氧化硅、氧化镁、钛白粉、硼砂，以300～500r/min的转速搅拌混合30～60分钟，然后加入剩余原料，以1800～2200r/min的速度分散15～25分钟，得混合物料；
（5）将步骤（4）所得的混合物料置于熔融挤出机，设置挤出机温度，I区为70～80℃，II区为90～100℃，螺杆转速为800～1000r/min，物料挤出后冷却至室温，用压片机压成薄片，再用粉碎设备粉碎，接着过140目筛，即得所述耐高温防火涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中螺杆转速为900r/min。
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