CN107760183A - 一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法，其中底层涂料主剂包括聚酰亚胺20‑30份、聚氨酯20‑30份、环氧树脂改性苯丙乳液10‑20份、邻苯二甲酸二辛酯环5‑8份、醋酸丁酯2‑5份、颜填料0‑6份、稀土氧化物2‑5份、石墨2‑5份、氧化铈1‑3份；面层涂料主剂包括聚酰亚胺10‑20份、改性树脂5‑10份、磷酸锌4‑8份、邻苯二甲酸二丁酯2‑5份、纳米氧化锌3‑6份、硼酸锌5‑8份、无机高桂材料颗粒60‑70份，上述份数均为质量份数。本发明采用的原料近乎为无毒、绿色环保材料，整体制备工艺简单、易操作，制得的复合涂料具有良好的耐磨性和耐热性，可广泛应用于高温环境下，且附着能力强，在高温下也不易脱落。

Description

一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料领域，特别是设计一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法。
背景技术
随着国内涂料行业的不断发展和细化，市场对具有特种功能性涂料的要求亦越来越突出，其中，对于具有隔热保温功能和耐高温、耐磨、耐腐蚀等性能的涂料要求亦是日夜迫切。比如目前在烟气脱硫领域的钢结构的涂料应用方面，其设计温度一般小于100℃，但实际使用过程中的温度经常会超过200℃，再加之酸性泥浆的冲刷和摩擦，现在使用的耐磨、耐热涂料由于采用高分子有机材料为主，要么耐热不够，要么耐磨不行，难以同时满足两个条件。在高温条件下有机材料其粘结性能大幅度下降，耐磨性会因此而受到限制。使得诸如此类的使用环境下的钢结构的使用寿命大幅度降低。给维修工作增加了很多困难，也不利用原材料的长久及重复利用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种耐磨耐热的复合涂料包括底层涂料和面层涂料，所述底层涂料由重量份数为95-99份的底层涂料主剂和1-5份的底层涂料助剂组成；所述底层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺20-30份、聚氨酯20-30份、环氧树脂改性苯丙乳液10-20份、邻苯二甲酸二辛酯环5-8份、醋酸丁酯2-5份、颜填料0-6份、稀土氧化物2-5份、石墨2-5份、氧化铈1-3份；所述底层涂料助剂包括重量份数为0.5-2.5份的分散剂、1-3份的流平剂、0.5-3份的消泡剂、1-2份的润湿剂、0.2-1份的防沉剂；所述面层涂料由重量份数为97-99份的面层涂料主剂和1-3份的面层涂料助剂组成；所述面层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺10-20份、改性树脂5-10份、磷酸锌4-8份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、纳米氧化锌3-6份、硼酸锌5-8份、无机高桂材料颗粒60-70份；所述面层涂料助剂包括重量份数为0.5-2份的分散剂、1-3份的流平剂、1-3份的消泡剂、1-2份的润湿剂。
上述稀土氧化物为氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛中的三种以重量份数为1∶1∶1的比例混合而得的混合物。所述分散剂为聚丙烯酸盐分散剂、流平剂为聚氨酯类流平剂、消泡剂为有机硅类消泡剂、润湿剂为有机硅润湿剂、防沉剂为聚酰胺蜡防尘剂。所述改性树脂为利用共聚法或机械混合法进行改性的环氧改性酚醛树脂。
一种耐磨耐热的复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：制备稀土氧化物，取氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛中的三种，分开研磨，分别过80目筛后以1∶1∶1的混合比例投入搅拌器中，在搅拌速度为150-200n/min下充分搅拌20-30min，取出待用；
第二步：制备底层涂料，将聚酰亚胺20-30份、聚氨酯20-30份、环氧树脂改性苯丙乳液10-20份、邻苯二甲酸二辛酯环5-8份、0.5-2.5份的分散剂和0.2-1份的防沉剂加入反应器，在温度为70-80℃、转速为100-120n/min下搅拌反应，反应时间为1.5-2h，反应后冷却至55-65℃后，向反应器中再依次加入颜填料0-6份、氧化铈1-3份、醋酸丁酯2-5份、稀土氧化物2-5份、石墨2-5份、流平剂1-3份、消泡剂0.5-3份和润湿剂1-2份，在温度为55-65℃、转速为80-100n/min下搅拌反应，反应时间为2-3h，反应结束后冷却至室温即可得到底层涂料；
第三步：通过共聚法或机械混合法得到环氧改性酚醛树脂，待用；
第四步：制备面层涂料，将无机高桂材料颗粒60-70份、聚酰亚胺10-20份、改性树脂5-10份、分散剂0.5-2份、消泡剂1-3份和邻苯二甲酸二丁酯2-5份加入反应器，利用无极变频分散机在转速为400-600n/min、温度为40-50℃下进行分散，充分搅拌1.5-2.5h后再加入磷酸锌4-8份、纳米氧化锌3-6份、硼酸锌5-8份、流平剂1-3份和润湿剂1-2份，在温度为55-65℃、搅拌速度为100-120n/min下反应1-2h，反应结束后冷却至室温，即可得到面层涂料。
其中，聚酰亚胺为无毒原料，具有良好的机械性，在用于本次复合涂料的制备中，能够在一定程度上提高复合涂料的强度，主原料的聚氨酯是一种耐磨性较好的原料，环氧树脂改性苯丙乳液既具有环氧树脂高强度、耐腐蚀、附着力强的优点，又具有苯丙乳液的耐候性、光泽好等特点，此三种主原料在应用于本复合涂料中，能够提高涂料的硬度，使得涂覆物体表面后的涂料变得更坚硬耐磨。邻苯二甲酸二辛酯环和醋酸丁酯在反应过程中有一定的促进作，颜填料可根据市场需求采用不同种颜色的有机或无机颜料。其中，稀土氧化物是氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛重的三种的混合物，稀土氧化物的熔点高，加入复合涂料中，能在一定程度上提高复合涂料的耐热性，并且金属氧化物的耐磨性好，通过充分研磨搅拌，均匀分散于涂料中。石墨的硬度大，氧化铈为稀有的金属氧化物，对反应有催化作用，能够减少反应的反应时间，促进反应。此外，面层涂料中采用环氧改性酚醛树脂，具有环氧树脂优良的粘结性，改进了酚醛树脂的脆性，同时具有分权树脂优良的耐热性，改进了环氧树脂耐热性较差的缺点。加入的纳米氧化锌有助于复合涂料的抗老化，硼酸锌和磷酸锌具有良好的阻燃性，且分散效果好，在领苯二甲酸二丁酯的促进作用下，反应更充分。在助剂的选用上，也根据本复合涂料的原料来贴切选择，使得复合涂料的整体耐磨耐热效果得到良好的提升。
本发明得到的一种耐磨耐热的复合涂料及其制备方法，其技术效果是：采用的原料近乎为无毒、绿色环保材料，整体制备工艺简单、易操作，制得的复合涂料具有良好的耐磨性和耐热性，可广泛应用于高温环境下，且附着能力强，涂覆后的涂料层在高温下也不易脱落，具有良好的耐磨性，所以在一般的机械磨损下也不易磨损脱落，为后期的检修节省了资本。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1：
本实施例提供的一种耐磨耐热的复合涂料，包括底层涂料和面层涂料，所述底层涂料由重量份数为96份的底层涂料主剂和4份的底层涂料助剂组成；所述底层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺20份、聚氨酯30份、环氧树脂改性苯丙乳液15份、邻苯二甲酸二辛酯环6份、醋酸丁酯4份、颜填料4份、稀土氧化物3份、石墨3份、氧化铈2份；所述底层涂料助剂包括重量份数为1份的分散剂、1.5份的流平剂、1.5份的消泡剂、1份的润湿剂、0.8份的防沉剂；所述面层涂料由重量份数为97份的面层涂料主剂和3份的面层涂料助剂组成；所述面层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺15份、改性树脂8份、磷酸锌6份、邻苯二甲酸二丁酯3份、纳米氧化锌5份、硼酸锌5份、无机高桂材料颗粒60份；所述面层涂料助剂包括重量份数为0.6份的分散剂、1.2份的流平剂、1.5份的消泡剂、1份的润湿剂。
所述稀土氧化物为氧化锌、氧化铝和氧化硅以重量份数为1∶1∶1的比例混合而得的混合物。所述分散剂为聚丙烯酸盐分散剂、流平剂为聚氨酯类流平剂、消泡剂为有机硅类消泡剂、润湿剂为有机硅润湿剂、防沉剂为聚酰胺蜡防尘剂。所述改性树脂为利用共聚法进行改性的环氧改性酚醛树脂。
一种耐磨耐热的复合涂料的制备方法包括以下步骤：
第一步：制备稀土氧化物，取氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛中的三种，分开研磨，分别过80目筛后以1∶1∶1的混合比例投入搅拌器中，在搅拌速度为150n/min下充分搅拌20min，取出待用；
第二步：制备底层涂料，将聚酰亚胺20份、聚氨酯30份、环氧树脂改性苯丙乳液15份、邻苯二甲酸二辛酯环6份、1份的分散剂和0.8份的防沉剂加入反应器，在温度为75℃、转速为100n/min下搅拌反应，反应时间为1.5h，反应后冷却至60℃后，向反应器中再依次加入颜填料4份、氧化铈2份、醋酸丁酯4份、稀土氧化物3份、石墨3份、流平剂1.5份、消泡剂1.5份和润湿剂1份，在温度为60℃、转速为90n/min下搅拌反应，反应时间为2h，反应结束后冷却至室温即可得到底层涂料；
第三步：通过共聚法或机械混合法得到环氧改性酚醛树脂，待用；
第四步：制备面层涂料，将无机高桂材料颗粒60份、聚酰亚胺15份、改性树脂8份、分散剂0.6份、消泡剂1.5份和邻苯二甲酸二丁酯3份加入反应器，利用无极变频分散机在转速为500n/min、温度为45℃下进行分散，充分搅拌1.5h后再加入磷酸锌6份、纳米氧化锌5份、硼酸锌5份、流平剂1.2份和润湿剂1份，在温度为55℃、搅拌速度为120n/min下反应1.5h，反应结束后冷却至室温，即可得到面层涂料。
将所得耐磨耐热的复合涂料涂覆与产品表面，涂覆时，先涂覆底层涂料，在涂覆面层涂料。将固化后的复合涂料根据GB1041-2008标准进行抗压强度(Kg/cm2)23℃测试，结果为960Kg/cm2；根据GB3960-1983标准进行磨损率(mmm3/N.m)测试，结果为1.1mmm3/N.m；进行耐热性测试：在2mm厚、10cm*10cm的钢板上涂装2mm厚的复合涂料，其中底层涂料1.5mm，面层涂料0.5mm，保养7天后，放入300℃的烤箱，烘烤1h，然后取出浸入冷水中，降温后擦拭干净再放入300℃的烤箱，烘烤1h，如此重复10次，结果为：无变化。
实施例2：
本实施例提供的一种耐磨耐热的复合涂料，其制备方法与实施例1完全一致，其组分大致与实施例1相同，主要不同之处在于制备底层涂料主剂时所采用的聚酰亚胺和聚氨酯的重量份数不同，本实施例所用的是聚酰亚胺25份、聚氨酯25份。
将所得耐磨耐热的复合涂料涂覆与产品表面，涂覆时，先涂覆底层涂料，在涂覆面层涂料。将固化后的复合涂料根据GB1041-2008标准进行抗压强度(Kg/cm2)23℃测试，结果为955Kg/cm2；根据GB3960-1983标准进行磨损率(mmm3/N.m)测试，结果为1.3mmm3/N.m；进行耐热性测试：在2mm厚、10cm*10cm的钢板上涂装2mm厚的复合涂料，其中底层涂料1.5mm，面层涂料0.5mm，保养7天后，放入300℃的烤箱，烘烤1h，然后取出浸入冷水中，降温后擦拭干净再放入300℃的烤箱，烘烤1h，如此重复10次，结果为：无变化。
实施例3：
本实施例提供的一种耐磨耐热的复合涂料，其制备方法与实施例1完全一致，其组分大致与实施例1相同，主要不同之处在于制备底层涂料主剂时所采用的聚酰亚胺和聚氨酯的重量份数不同，本实施例所用的是聚酰亚胺30份、聚氨酯20份。
将所得耐磨耐热的复合涂料涂覆与产品表面，涂覆时，先涂覆底层涂料，在涂覆面层涂料。将固化后的复合涂料根据GB1041-2008标准进行抗压强度(Kg/cm2)23℃测试，结果为950Kg/cm2；根据GB3960-1983标准进行磨损率(mmm3/N.m)测试，结果为1.5mmm3/N.m；进行耐热性测试：在2mm厚、10cm*10cm的钢板上涂装2mm厚的复合涂料，其中底层涂料1.5mm，面层涂料0.5mm，保养7天后，放入300℃的烤箱，烘烤1h，然后取出浸入冷水中，降温后擦拭干净再放入300℃的烤箱，烘烤1h，如此重复10次，结果为：无变化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种耐磨耐热的复合涂料，包括底层涂料和面层涂料，其特征在于：所述底层涂料由重量份数为95-99份的底层涂料主剂和1-5份的底层涂料助剂组成；所述底层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺20-30份、聚氨酯20-30份、环氧树脂改性苯丙乳液10-20份、邻苯二甲酸二辛酯环5-8份、醋酸丁酯2-5份、颜填料0-6份、稀土氧化物2-5份、石墨2-5份、氧化铈1-3份；所述底层涂料助剂包括重量份数为0.5-2.5份的分散剂、1-3份的流平剂、0.5-3份的消泡剂、1-2份的润湿剂、0.2-1份的防沉剂；所述面层涂料由重量份数为97-99份的面层涂料主剂和1-3份的面层涂料助剂组成；所述面层涂料主剂包括以下重量份数的物质：聚酰亚胺10-20份、改性树脂5-10份、磷酸锌4-8份、邻苯二甲酸二丁酯2-5份、纳米氧化锌3-6份、硼酸锌5-8份、无机高桂材料颗粒60-70份；所述面层涂料助剂包括重量份数为0.5-2份的分散剂、1-3份的流平剂、1-3份的消泡剂、1-2份的润湿剂。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐热的复合涂料，其特征在于：所述稀土氧化物为氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛中的三种以重量份数为1∶1∶1的比例混合而得的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐磨耐热的复合涂料，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸盐分散剂、流平剂为聚氨酯类流平剂、消泡剂为有机硅类消泡剂、润湿剂为有机硅润湿剂、防沉剂为聚酰胺蜡防尘剂。
4.根据权利要求1所述的耐磨耐热的复合涂料，其特征在于：所述改性树脂为利用共聚法或机械混合法进行改性的环氧改性酚醛树脂。
5.一种如权利要求1-4所述的耐磨耐热的复合涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：制备稀土氧化物，取氧化锌、氧化铝、氧化硅、二氧化钛中的三种，分开研磨，分别过80目筛后以1∶1∶1的混合比例投入搅拌器中，在搅拌速度为150-200n/min下充分搅拌20-30min，取出待用；
第二步：制备底层涂料，将聚酰亚胺20-30份、聚氨酯20-30份、环氧树脂改性苯丙乳液10-20份、邻苯二甲酸二辛酯环5-8份、分散剂0.5-2.5份和防沉剂0.2-1份加入反应器，在温度为70-80℃、转速为100-120n/min下搅拌反应，反应时间为1.5-2h，反应后冷却至55-65℃后，向反应器中再依次加入颜填料0-6份、氧化铈1-3份、醋酸丁酯2-5份、稀土氧化物2-5份、石墨2-5份、流平剂1-3份、消泡剂0.5-3份和润湿剂1-2份，在温度为55-65℃、转速为80-100n/min下搅拌反应，反应时间为2-3h，反应结束后冷却至室温即可得到底层涂料；
第三步：通过共聚法或机械混合法得到环氧改性酚醛树脂，待用；
第四步：制备面层涂料，将无机高桂材料颗粒60-70份、聚酰亚胺10-20份、改性树脂5-10份、0.5-2份的分散剂、1-3份的消泡剂和邻苯二甲酸二丁酯2-5份加入反应器，利用无极变频分散机在转速为400-600n/min、温度为40-50℃下进行分散，充分搅拌1.5-2.5h后再加入磷酸锌4-8份、纳米氧化锌3-6份、硼酸锌5-8份、流平剂1-3份和润湿剂1-2份，在温度为55-65℃、搅拌速度为100-120n/min下反应1-2h，反应结束后冷却至室温，即可得到面层涂料。
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