CN108727977A - 一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料。该外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷、氢氧化钠、硅酸乙酯、耐磨添加剂、水和有机溶剂。其中，耐磨添加剂是由纳米碳化硅、纳米碳化硼、纳米氮化铝、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米硫化锌和纳米碲化镉经过高温烧结和研磨粉碎后制得的超细微粉；组分中使用的有机溶剂为异丙醇、乙二醇或丙二醇甲醚。该型涂料涂布于仪器仪表外壳的最外层，涂料固化后的膜层厚度为0.3‑0.5mm。该涂料形成的膜层具有硬度高，耐磨、耐划伤性能优秀的特点，还具有较好的耐腐蚀、抗氧化的防护作用。

Description

一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料。
背景技术
仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大，可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施，大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。
仪器仪表的外壳通常用金属材料和工程塑料材料制备而成，这些材料具有非常优秀的结构强度，能够为内部的精密零件提供防护，避免内部的零部件因为受到冲击力作用而算损坏。材料金属材料和塑料的耐腐蚀和抗老化性能相对不足，因此需要在外壳的最外层进行耐腐蚀防护，这种防护通常采用镀膜或喷漆的方式处理。但是常规漆膜或镀层的硬度相对较差，涂料的耐磨性能和耐划伤性能也相对不足。
专利申请号CN201510637955.2公开了一种溶剂型碳化钨钴耐磨涂料。该涂料将聚酰胺、苯甲醇、石墨烯、偶联剂、酒精、碳化钨钴粉末等组分，均匀分散于环氧树脂中，通过碳化钨钴粉末和石墨烯材料来提高涂料的耐磨性能，但是该型涂料为树脂基涂料，涂料基体的强度较差，即使添加了耐磨型填料，涂料固化后形成的膜层的耐划伤性能依然相对较差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，该涂料形成的膜层具有硬度高，耐磨、耐划伤性能优秀的特点，还具有较好的耐腐蚀、抗氧化的防护作用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，按照质量份数，该外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷30-40份，氢氧化钠2-3份，硅酸乙酯5-8份，耐磨添加剂6-9份，水10-15份，有机溶剂30-35份。
优选地，按照质量份数，外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷34-37份，氢氧化钠2.3-2.5份，硅酸乙酯6-7份，耐磨添加剂7-8份，水12-14份，有机溶剂31-33份。
进一步优选地，按照质量份数，外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷35份，氢氧化钠2.4份，硅酸乙酯6.5份，耐磨添加剂6.7份，水13份，有机溶剂32份。
本发明提供的耐磨添加剂的制备方法为：按照质量份数，将纳米碳化硅120份，纳米碳化硼23份，纳米氮化铝9份，纳米二氧化硅13份，纳米氧化铝7份，纳米硫化锌6份，纳米碲化镉0.2份，加入到混合料中预先混合均匀，然后加入三乙醇胺、聚乙烯醇溶液和水的混合溶液，其中，混合溶液中包括3份三乙醇胺、14份聚乙烯醇溶液和45份水；将上述材料混合搅拌均匀得到料坯，将料坯以5-7MPa的压力压实，然后送入到1850-1890℃的高温窑炉中进行烧结，烧结后得到理论密度大于95％的固形物，将固形物压碎、研磨、过筛，得到550-600目的粉末，即为所需的耐磨添加剂。
其中，聚乙烯醇溶液的浓度为18-20wt％，聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇和水按照相应溶度的质量比加入到反应釜中，搅拌并加热到75-80℃至聚乙烯醇溶解，得到聚乙烯醇溶液。
高温窑炉中的烧结时间为18-22h。
本发明中，耐磨添加剂使用前需要进行表面增粘改性，增粘改性的方法为：按照质量份数，将5份液体松香树脂、10份液体萜烯树脂加入到反应釜中，通入氮气，加热至130-145℃使树脂熔融，然后降温至120-126℃，边搅拌边调节pH至6-7，再加入2份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1-1.5h得到乳化树脂；向反应釜内加入20份水和25份质量份丙烯酸酯聚合物乳液，加热至85-90℃并搅拌形成分散剂的水溶液；然后在搅拌的情况下反应釜的溶液中里加入25份耐磨填料和7份乳化树脂，均匀分散后降低温度至室温，完成耐磨添加剂的表面增粘改性。
优选地，有机溶剂为异丙醇、乙二醇或丙二醇甲醚。
本发明提供的外壳涂料的制备方法为：按照质量份数，将氢氧化钠用水溶解得到溶液，然后将有机溶剂和硅酸乙酯加入到反应釜中，充分搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节反应物浓度，然后将有机硅氧烷加入到反应釜中，加热反应釜至55-58℃，保温反应3-4h，然后将耐磨添加剂加入到反应釜中，以700-750r/min的转速分散处理15-17min，将产物冷却到至室温，得到所需外壳涂料。
该涂料涂布于仪器仪表外壳的最外层，涂料固化后的膜层厚度为0.3-0.5mm。
本发明具有如下的有益效果：
该型外壳涂料采用有机硅氧烷、硅酸乙酯和有机溶剂作为涂料的基材，改性涂料具有成膜性好，膜层强度高，硬度大，耐冲击性能优秀，附着力强，不容易脱落的优点，向涂料中分散耐磨添加剂，这种耐磨添加剂的硬度极高，可以先显著增强涂料的耐磨性能和耐划伤效果，耐磨填料的使用还有助于提高涂料的耐腐蚀性能，为仪器仪表发挥更好的防护作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，按照质量份数，该外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷30份，氢氧化钠2份，硅酸乙酯5份，耐磨添加剂6份，水10份，有机溶剂30份；有机溶剂为异丙醇。
本实施例提供的耐磨添加剂的制备方法为：按照质量份数，将纳米碳化硅120份，纳米碳化硼23份，纳米氮化铝9份，纳米二氧化硅13份，纳米氧化铝7份，纳米硫化锌6份，纳米碲化镉0.2份，加入到混合料中预先混合均匀，然后加入三乙醇胺、聚乙烯醇溶液和水的混合溶液，其中，混合溶液中包括3份三乙醇胺、14份聚乙烯醇溶液和45份水；将上述材料混合搅拌均匀得到料坯，将料坯以5MPa的压力压实，然后送入到1850℃的高温窑炉中进行烧结，烧结后得到理论密度大于95％的固形物，将固形物压碎、研磨、过筛，得到550目的粉末，即为所需的耐磨添加剂。其中，聚乙烯醇溶液的浓度为18wt％，聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇和水按照相应溶度的质量比加入到反应釜中，搅拌并加热到75℃至聚乙烯醇溶解，得到聚乙烯醇溶液。高温窑炉中的烧结时间为18h。
本实施例中，耐磨添加剂使用前需要进行表面增粘改性，增粘改性的方法为：按照质量份数，将5份液体松香树脂、10份液体萜烯树脂加入到反应釜中，通入氮气，加热至130℃使树脂熔融，然后降温至120℃，边搅拌边调节pH至6，再加入2份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1h得到乳化树脂；向反应釜内加入20份水和25份质量份丙烯酸酯聚合物乳液，加热至85℃并搅拌形成分散剂的水溶液；然后在搅拌的情况下反应釜的溶液中里加入25份耐磨填料和7份乳化树脂，均匀分散后降低温度至室温，完成耐磨添加剂的表面增粘改性。
本实施例提供的外壳涂料的制备方法为：按照质量份数，将氢氧化钠用水溶解得到溶液，然后将有机溶剂和硅酸乙酯加入到反应釜中，充分搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节反应物浓度，然后将有机硅氧烷加入到反应釜中，加热反应釜至55℃，保温反应3h，然后将耐磨添加剂加入到反应釜中，以700r/min的转速分散处理15min，将产物冷却到至室温，得到所需外壳涂料。
实施例2
一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，按照质量份数，该外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷40份，氢氧化钠3份，硅酸乙酯8份，耐磨添加剂9份，水15份，有机溶剂35份；有机溶剂为乙二醇。
本实施例提供的耐磨添加剂的制备方法为：按照质量份数，将纳米碳化硅120份，纳米碳化硼23份，纳米氮化铝9份，纳米二氧化硅13份，纳米氧化铝7份，纳米硫化锌6份，纳米碲化镉0.2份，加入到混合料中预先混合均匀，然后加入三乙醇胺、聚乙烯醇溶液和水的混合溶液，其中，混合溶液中包括3份三乙醇胺、14份聚乙烯醇溶液和45份水；将上述材料混合搅拌均匀得到料坯，将料坯以7MPa的压力压实，然后送入到1890℃的高温窑炉中进行烧结，烧结后得到理论密度大于95％的固形物，将固形物压碎、研磨、过筛，得到600目的粉末，即为所需的耐磨添加剂。其中，聚乙烯醇溶液的浓度为20wt％，聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇和水按照相应溶度的质量比加入到反应釜中，搅拌并加热到80℃至聚乙烯醇溶解，得到聚乙烯醇溶液。高温窑炉中的烧结时间为22h。
本实施例中，耐磨添加剂使用前需要进行表面增粘改性，增粘改性的方法为：按照质量份数，将5份液体松香树脂、10份液体萜烯树脂加入到反应釜中，通入氮气，加热至145℃使树脂熔融，然后降温至126℃，边搅拌边调节pH至7，再加入2份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1.5h得到乳化树脂；向反应釜内加入20份水和25份质量份丙烯酸酯聚合物乳液，加热至90℃并搅拌形成分散剂的水溶液；然后在搅拌的情况下反应釜的溶液中里加入25份耐磨填料和7份乳化树脂，均匀分散后降低温度至室温，完成耐磨添加剂的表面增粘改性。
本实施例提供的外壳涂料的制备方法为：按照质量份数，将氢氧化钠用水溶解得到溶液，然后将有机溶剂和硅酸乙酯加入到反应釜中，充分搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节反应物浓度，然后将有机硅氧烷加入到反应釜中，加热反应釜至58℃，保温反应4h，然后将耐磨添加剂加入到反应釜中，以750r/min的转速分散处理17min，将产物冷却到至室温，得到所需外壳涂料。
实施例3
一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，按照质量份数，该外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷35份，氢氧化钠2.4份，硅酸乙酯6.5份，耐磨添加剂6.7份，水13份，有机溶剂32份；有机溶剂为丙二醇甲醚。
本实施例提供的耐磨添加剂的制备方法为：按照质量份数，将纳米碳化硅120份，纳米碳化硼23份，纳米氮化铝9份，纳米二氧化硅13份，纳米氧化铝7份，纳米硫化锌6份，纳米碲化镉0.2份，加入到混合料中预先混合均匀，然后加入三乙醇胺、聚乙烯醇溶液和水的混合溶液，其中，混合溶液中包括3份三乙醇胺、14份聚乙烯醇溶液和45份水；将上述材料混合搅拌均匀得到料坯，将料坯以6MPa的压力压实，然后送入到1870℃的高温窑炉中进行烧结，烧结后得到理论密度大于95％的固形物，将固形物压碎、研磨、过筛，得到550目的粉末，即为所需的耐磨添加剂。其中，聚乙烯醇溶液的浓度为19wt％，聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇和水按照相应溶度的质量比加入到反应釜中，搅拌并加热到78℃至聚乙烯醇溶解，得到聚乙烯醇溶液。高温窑炉中的烧结时间为20h。
本实施例中，耐磨添加剂使用前需要进行表面增粘改性，增粘改性的方法为：按照质量份数，将5份液体松香树脂、10份液体萜烯树脂加入到反应釜中，通入氮气，加热至135℃使树脂熔融，然后降温至124℃，边搅拌边调节pH至6.5，再加入2份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1.3h得到乳化树脂；向反应釜内加入20份水和25份质量份丙烯酸酯聚合物乳液，加热至88℃并搅拌形成分散剂的水溶液；然后在搅拌的情况下反应釜的溶液中里加入25份耐磨填料和7份乳化树脂，均匀分散后降低温度至室温，完成耐磨添加剂的表面增粘改性。
本实施例提供的外壳涂料的制备方法为：按照质量份数，将氢氧化钠用水溶解得到溶液，然后将有机溶剂和硅酸乙酯加入到反应釜中，充分搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节反应物浓度，然后将有机硅氧烷加入到反应釜中，加热反应釜至57℃，保温反应3-4h，然后将耐磨添加剂加入到反应釜中，以730r/min的转速分散处理16min，将产物冷却到至室温，得到所需外壳涂料。
性能测试
经过性能测试后发现，本发明提供涂料与普通的醇酸树脂涂料相比，涂料的固化时间缩短了12.5％，附着力强度提升了10.5％，膜层硬度提升22.7％，因此可以得出结论，本发明提供的涂料具有更好的耐划伤性能，能够为仪器仪表外壳提供更好的防护效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：按照质量份数，所述外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷30-40份，氢氧化钠2-3份，硅酸乙酯5-8份，耐磨添加剂6-9份，水10-15份，有机溶剂30-35份。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：按照质量份数，所述外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷34-37份，氢氧化钠2.3-2.5份，硅酸乙酯6-7份，耐磨添加剂7-8份，水12-14份，有机溶剂31-33份。
3.根据权利要求2所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：按照质量份数，所述外壳涂料中包括以下组分：有机硅氧烷35份，氢氧化钠2.4份，硅酸乙酯6.5份，耐磨添加剂6.7份，水13份，有机溶剂32份。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述耐磨添加剂的制备方法为：按照质量份数，将纳米碳化硅120份，纳米碳化硼23份，纳米氮化铝9份，纳米二氧化硅13份，纳米氧化铝7份，纳米硫化锌6份，纳米碲化镉0.2份，加入到混合料中预先混合均匀，然后加入三乙醇胺、聚乙烯醇溶液和水的混合溶液，其中，混合溶液中包括3份三乙醇胺、14份聚乙烯醇溶液和45份水；将上述材料混合搅拌均匀得到料坯，将料坯以5-7MPa的压力压实，然后送入到1850-1890℃的高温窑炉中进行烧结，烧结后得到理论密度大于95%的固形物，将固形物压碎、研磨、过筛，得到550-600目的粉末，即为所需的耐磨添加剂。
5.根据权利要求4所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述聚乙烯醇溶液的浓度为18-20wt%，聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇和水按照相应溶度的质量比加入到反应釜中，搅拌并加热到75-80℃至聚乙烯醇溶解，得到聚乙烯醇溶液。
6.根据权利要求4所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述高温窑炉中的烧结时间为18-22h。
7.根据权利要求1所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述耐磨添加剂使用前需要进行表面增粘改性，增粘改性的方法为：按照质量份数，将5份液体松香树脂、10份液体萜烯树脂加入到反应釜中，通入氮气，加热至130-145℃使树脂熔融，然后降温至120-126℃，边搅拌边调节pH至6-7，再加入2份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1-1.5h得到乳化树脂；向反应釜内加入20份水和25份质量份丙烯酸酯聚合物乳液，加热至85-90℃并搅拌形成分散剂的水溶液；然后在搅拌的情况下反应釜的溶液中里加入25份耐磨填料和7份乳化树脂，均匀分散后降低温度至室温，完成耐磨添加剂的表面增粘改性。
8.根据权利要求1所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述有机溶剂为异丙醇、乙二醇或丙二醇甲醚。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述外壳涂料的制备方法为：按照质量份数，将氢氧化钠用水溶解得到溶液，然后将有机溶剂和硅酸乙酯加入到反应釜中，充分搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液调节反应物浓度，然后将有机硅氧烷加入到反应釜中，加热反应釜至55-58℃，保温反应3-4h，然后将耐磨添加剂加入到反应釜中，以700-750r/min的转速分散处理15-17min，将产物冷却到至室温，得到所需外壳涂料。
10.根据权利要求9所述的一种高硬度耐划伤的仪器仪表外壳涂料，其特征在于：所述涂料涂布于仪器仪表外壳的最外层，涂料固化后的膜层厚度为0.3-0.5mm。
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