CN108102479A - 一种耐高温、耐磨损的防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温、耐磨损的防腐涂料及其制备方法，属于涂料制备技术领域。上述耐高温、耐磨损的防腐涂料由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20‑40份、环氧改性有机硅树脂15‑30份、石墨烯12‑20份、钛白粉22‑45份、三聚磷酸铝22‑45份、氧化铁红15‑45份、滑石粉10‑15份、聚酰胺树脂15‑25份、分散剂1‑3份和混合溶剂50‑70份。本发明制备的涂料具有良好的耐酸碱和抗盐腐蚀性能，且耐磨损、耐热温度高达300℃以上，可以应用到需要耐高温、耐磨和腐蚀的换热器设备防护中去。

Description

一种耐高温、耐磨损的防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种耐高温、耐磨损的的防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，对设备的需求日益严苛。特别是在钢铁使用过程中，对其耐高温腐蚀性的要求逐渐提高。在化工、电力、机械、冶金、轻工业等关系国计民生的关键支柱产业，设备仪表管路的腐蚀问题，尤其是一些高温设备部件，其腐蚀性尤为严重。金属腐蚀给人类造成了极大的危害，每年因金属腐蚀报废的钢铁设备和材料累积相当于我国钢产量的30％，造成的损失超过数千亿元。金属腐蚀造成设备仪表的维修费用增加；由于局部腐蚀造成设备和管道泄漏和产品污染，以及发生燃烧和爆炸等事故，这些损失将难以预测。因此，开发新型的金属防腐蚀技术迫在眉睫。在各种防腐蚀技术中，涂料防腐蚀技术因其独特的优势得到广泛应用。对于高温部件，既需要耐腐蚀也需要耐高温，二者需要得兼，因此，在技术上的要求更加复杂严苛。
换热器是对冷流液体进行热交换的设备，是化工工业、石油工业、水处理工程等通用设备。换热器由于其存在的普适性而在工业生产领域中占有重要的地位。据统计，一般化工厂中换热器的投资费用约占总投资的10～40％，而在炼油厂中，其投资费用所占比例高达40％左右，而海水淡化工艺装置则几乎全部由换热器组成。依据换热器材质的不同，换热器可分为金属换热器、陶瓷换热器和塑料换热器。其中，金属换热器因传热效果好，易于成型加工而在工程中得以广泛应用。从经济上考虑，普通碳钢作为换热器基材是最优选择，然而，其腐蚀问题比较突出。换热器中的介质在传热过程中很容易有饱和颗粒物出现，对管壁磨损严重，因此，开发一种耐高温、耐磨损性能优异的防腐涂料，并实现在换热器中的应用具有重要的经济意义和社会意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐高温、耐磨损的的防腐涂料及其制备方法，该涂料化学稳定性好，具有优良的耐热、耐磨和耐酸碱盐腐蚀效果。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，本发明提供一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20-40份、环氧改性有机硅树脂15-30份、石墨烯12-20份、钛白粉22-45份、三聚磷酸铝22-45份、氧化铁红15-45份、滑石粉10-15份、聚酰胺树脂15-25份、分散剂1-3份和混合溶剂50-70份。该涂料化学稳定性好，具有优良的耐热和耐酸碱盐腐蚀效果。
优选的，所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20-30份、环氧改性有机硅树脂15-20份、石墨烯12-15份、钛白粉30-40份、三聚磷酸铝30-35份、氧化铁红20-25份、滑石粉10-12份、聚酰胺树脂19-22份、分散剂1-2份和混合溶剂65-70份。
优选的，所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂25份、环氧改性有机硅树脂15份、石墨烯12份、钛白粉30份、三聚磷酸铝30份、氧化铁红20份、滑石粉10份、分散剂2份、聚酰胺树脂22份和混合溶剂65份。
进一步的，所述环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量10-90％，有机硅聚合物含量10-90％；所述有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-X，其中X为B、Ti、Al、Sn或Pb。
进一步的，所述混合溶剂为质量比为1-2：5-8的二甲苯和二甲基甲酰胺混合溶液，优选质量比为1：5。
所述分散剂作用是将粉末分散，该技术方案中加入了分散剂，有利于提高固体分散性，提高涂料的沉降性，触变性和耐刷性；。
另一方面，本发明还提供一种上述耐高温、耐磨损防腐涂料的制备方法，包括：
步骤1：将混合溶剂放入搅拌机中，在150-300转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌10-20分钟，形成混合溶液；
步骤2：将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为10-15分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
步骤3：加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，150-300转/分搅拌20-30分钟；
步骤4：将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在150-300转/分搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
本发明提供了一种耐高温、耐磨损的防腐涂料及其制备方法，具有以下有益效果：
1)本发明中添加了石墨烯，可以提高导热性能，同时可吸收紫外红外光，有效防止涂料降解；
2)本发明中加入了环氧改性有机硅树脂有利于提高涂料的成膜附着性能，与聚四氟乙烯树脂和聚酰胺树脂共同作用使得涂料保持较好的耐高温性能；
3)本发明制备的耐高温、耐磨损的防腐涂料中添加了石墨烯和聚四氟乙烯树脂，两者的协同作用，不仅提高其耐腐蚀、耐高温，同时也改善了耐磨性能；
4)该技术方案生产的涂料，产品混合均匀，流平性好，不容易开裂，且具有较好的耐高温、耐酸碱和抗盐腐蚀、耐磨损性能，且耐热温度范围为300℃以上。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。
本发明提供一种耐高温、耐磨损的防腐涂料及其制备方法，具体物质用量及实验过程参见下述实施例。
实施例1：
一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂25份、环氧改性有机硅树脂15份、石墨烯12份、钛白粉30份、三聚磷酸铝30份、氧化铁红20份、滑石粉10份、聚酰胺树脂22份、分散剂2份、混合溶剂65份。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量10％，有机硅聚合物含量90％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-B，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为1：5。
上述耐高温、耐磨损的防腐涂料的制备方法，包括：
1)将混合溶剂放入搅拌机中，在150转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌10分钟，形成混合溶液；
2)将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为15分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
3)加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，将转速控制在300转/分，保持该转速时间为20分钟；
4)将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在300转/分，搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
实施例2：
一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20份、环氧改性有机硅树脂15份、石墨烯12份、钛白粉22份、三聚磷酸铝22份、氧化铁红15份、滑石粉10份、聚酰胺树脂15份、分散剂1份、混合溶剂50份。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量90％，有机硅聚合物含量10％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-Ti，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为2：8。
上述耐高温、耐磨损的防腐涂料的制备方法，包括：
1)将混合溶剂放入搅拌机中，在300转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌20分钟，形成混合溶液；
2)将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂，分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
3)加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，将转速控制在300转/分，保持该转速时间为30分钟；
4)将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，逐步加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在150转/分，搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
实施例3:
一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂40份、环氧改性有机硅树脂30份、石墨烯20份、钛白粉45份、三聚磷酸铝45份、氧化铁红45份、滑石粉15份、聚酰胺树脂25份、分散剂3份、混合溶剂70份。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量45％，有机硅聚合物含量55％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-Al，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为2：5。
上述耐高温、耐磨损的防腐涂料的制备方法，包括：
1)将混合溶剂放入搅拌机中，在200转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌15分钟，形成混合溶液；
2)将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为12分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
3)加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，将转速控制在200转/分，保持该转速时间为25分钟。
4)将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，逐步加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在250转/分，搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
实施例4：
一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20份，环氧改性有机硅树脂15份，石墨烯12份，钛白粉30份，三聚磷酸铝30份，氧化铁红20份，滑石粉10份，聚酰胺树脂19份，分散剂1份，混合溶剂65份。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量40％，有机硅聚合物含量50％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-Sn，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为1：8。
上述耐高温、耐磨损防腐涂料的制备方法，包括：
1)将混合溶剂放入搅拌机中，在300转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌20分钟，形成混合溶液；
2)将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
3)加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，将转速控制在300转/分，保持该转速时间为30分钟；
4)将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，逐步加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在150转/分，搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
实施例5：
一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂30份、环氧改性有机硅树脂20份、石墨烯15份、钛白粉40份、三聚磷酸铝35份、氧化铁红25份、滑石粉12份、聚酰胺树脂22份、分散剂2份、混合溶剂70份。该涂料化学稳定性好，具有优良的耐热和耐酸碱盐腐蚀效果。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量40％，有机硅聚合物含量50％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-Pb，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为2：7。
上述耐高温、耐磨损的防腐涂料的制备方法，包括：
1)将混合溶剂放入搅拌机中，在300转/分的转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温至60℃后搅拌20分钟，形成混合溶液；
2)将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，得到搅拌后的均匀混合物；
3)加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，将转速控制在300转/分，保持该转速时间为30分钟；
4)将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，逐步加入500目的聚四氟乙烯树脂，将转速控制在150转/分，搅拌60分钟，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
因篇幅有限，为进一步说明本发明制备的耐高温、耐磨损的防腐涂料的性能，仅以实施例1为例构建对比例如下。
对比例1：
一种涂料，不含石墨烯，其余组分及含量与实施例1相同。
上述涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例2：
一种涂料，不含聚四氟乙烯树脂，其余组分及含量与实施例1相同。
上述涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例3：
一种涂料，不含石墨烯和聚四氟乙烯树脂，其余组分及含量与实施例1相同。
上述涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例4：
一种涂料，由以下重量份的组分组成：酚醛环氧树脂47份，环氧改性有机硅树脂15份，石墨烯12份，钛白粉30份，三聚磷酸铝30份，氧化铁红20份，滑石粉10份，分散剂2份，混合溶剂65份。其中，环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量10％，有机硅聚合物含量90％，其中有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-B，其中所述混合溶剂为二甲苯，二甲基甲酰胺，其中二甲苯，二甲基甲酰胺质量比为1：5。
上述涂料的制备方法与实施例1相同。
对上述实施例和对比例制备的涂料进行性能测试，根据《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》中GB/T 1771-2007耐中性盐雾测试方法，测试涂料的防腐性能，测试指标件表1；根据《色漆和清漆-耐液体介质的测定》中GB/T9274-1988耐受液体作用的测定方法，测试涂料的酸碱腐蚀的性能，测试指标见表1；依据《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》中GB/T1768-2006耐磨性能测试方法，测试涂层的耐磨性能，测试指标见表1；根据《漆膜耐热性测定法》中GBT 1735-1979进行耐热性能测试，测试结果见表1；根据《漆膜耐湿热测定法》中GB/T1740-2007耐湿热测定方法，测试其耐湿热性能，测试指标见表2。
表1
表2
由表1和表2可知，本发明制备的耐高温、耐磨损的防腐涂料具有较好的耐酸碱腐蚀性能和耐中性盐雾腐蚀性能；其耐高温抗腐蚀涂料最高可在300℃以上不起泡、不剥落，具有良好的耐高温性能，而对比例1-4制备的涂料在200℃就已经开始起泡和剥落，证明其耐高温性能较差；本申请制备的涂料与对比例相比，其磨损数据较小，证明本申请制备的耐高温、耐磨损的防腐涂料具有较高的耐磨损性能。与对比例1-4相比，本发明通过聚四氟乙烯树脂、环氧改性有机硅树脂和石墨烯共同作用，在合理的配比范围内制备的涂料具有优异的耐高温、耐磨损和抗腐蚀性能。
所举的实验仅是本发明的较佳的实例，并不用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐高温、耐磨损的防腐涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20-40份、环氧改性有机硅树脂15-30份、石墨烯12-20份、钛白粉22-45份、三聚磷酸铝22-45份、氧化铁红15-45份、滑石粉10-15份、聚酰胺树脂15-25份、分散剂1-3份和混合溶剂50-70份。
2.根据权利要求1所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂20-30份、环氧改性有机硅树脂15-20份、石墨烯12-15份、钛白粉30-40份、三聚磷酸铝30-35份、氧化铁红20-25份、滑石粉10-12份、聚酰胺树脂19-22份、分散剂1-2份和混合溶剂65-70份。
3.根据权利要求1所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯树脂25份、环氧改性有机硅树脂15份、石墨烯12份、钛白粉30份、三聚磷酸铝30份、氧化铁红20份，滑石粉10份、分散剂2份、聚酰胺树脂22份和混合溶剂65份。
4.根据权利要求1-3任一所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，其特征在于，所述环氧改性有机硅树脂中环氧树脂含量10-90％，有机硅聚合物含量10-90％；所述有机硅聚合物分子主链结构为Si-O-X，其中X为B、Ti、Al、Sn或Pb。
5.根据权利要求1-3任一所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料，其特征在于，所述混合溶剂为质量比为1-2：5-8的二甲苯和二甲基甲酰胺混合溶液。
6.根据权利要求5所述的耐高温抗腐蚀涂料，其特征在于，所述二甲苯和二甲基甲酰胺质量比为1：5。
7.权利要求1-6任一所述的耐高温、耐磨损的防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将混合溶剂放入搅拌机中，在一定转速下加入环氧改性有机硅树脂，升温后搅拌一段时间，形成混合溶液；
步骤2：将石墨烯、钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铁红、滑石粉、聚酰胺树脂、分散剂在容器中搅拌均匀，搅拌时间为一段时间，得到搅拌后的均匀混合物；
步骤3：加入步骤2中所得的均匀混合物，缓慢加入步骤1中的混合溶液中，搅拌一段时间；
步骤4：将步骤3中所得混合溶液球磨24小时，然后倒入搅拌机中，加入聚四氟乙烯树脂，将转速控制在搅拌一段时间，搅拌均匀后用100目金属筛网过滤后即得涂料。
8.根据权利要求7所述的耐高温抗腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，搅拌转速为150-300转/分，升温至60℃后搅拌10-20分钟；
所述步骤2中，搅拌时间为10-15分钟；
所述步骤3中，搅拌转速为150-300转/分，搅拌20-30分钟。
9.根据权利要求7所述的耐高温抗腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述聚四氟乙烯树脂的粒径为500目；搅拌时间为60分钟。
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