CN108774462B - 一种室温固化耐高温防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种室温固化耐高温防腐涂料，包含A组分和B组分。A组分由质量份数的以下组分组成：主要成膜物质30~50份，辅助成膜物质5~10份，硅酸盐化合物5~20份，耐高温颜料5~15份，防锈填料5~15份，低熔点共混物5~15份，耐高温晶须增强材料1~5份，分散剂0.5~1.5份，防沉剂0.5~2份，硅烷偶联剂1~2份，溶剂10~20份；B组分为钛酸酯类催化剂，质量分数为主要成膜物质的0.5~3%。本发明所述耐高温涂料耐温性优良，耐冷热交变性好，不易龟裂，高温后硬度高附着力好；所述耐高温涂料除耐高温外，常温自固化，交联密度大，耐腐蚀好，简化了施工工艺，节约施工能耗，对环境相对友好。

Description

一种室温固化耐高温防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温防腐涂料，属于化工新材料领域。
背景技术
一般金属在高温条件下都会产生表面氧化，氧化不仅造成金属的损耗，也会造成合金中元素的变化，严重影响金属质量，导致使用寿命的下降。针对金属高温的氧化问题，目前采用较多的方式是耐高温涂层材料。耐高温涂层施工简便，成本低廉，耐温性好，在现代工业、军事、航天领域等得到了广泛的应用。耐高温涂料种类繁多，分为有机耐高温涂料和无机耐高温涂料，广泛应用于高温炉、石油裂解装置、汽车排烟管、航空发动机以及武器装备等的表面热防护，能防止钢铁等金属设备在高温环境下的氧化腐蚀，以确保设备的长期使用。
目前有机耐高温涂料含大量有机溶剂，辅以耐热颜填料，长期耐热可达400~600°C，但在更高温度下涂膜易开裂。即使常温自干如硬度也较低，耐腐蚀性差，往往需要高温烘烤（180~200℃）进一步固化以获得良好的机械性能和耐温性，但同时也会释放出大量烟气。无机耐高温涂料耐热400~1200°C，硬度高，但漆膜较脆，柔韧性差，不耐冷热交变性，未完全固化前耐水性较差，须经加热到较高温度或其它复杂的预处理，而且对底材的处理要求也更高，其施工工艺对于大型设备的涂装极为不便。
发明内容
本发明的目的在于克服目前耐高温涂料的不足，本发明提供了一种室温固化耐高温防腐涂料及制备方法，解决了目前耐高温涂料需要高温固化，耐腐蚀性差，耐温性有限、耐冷热交变性差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种耐高温防腐涂料，包括A组分和B组分，其特征在于：
所述A组分由质量份数的以下组分组成：主要成膜物质30~50份，辅助成膜物质5~10份，硅酸盐化合物5~20份，耐高温颜料5~15份，防锈填料5~15份，低熔点共混物5~15份，耐高温晶须增强材料1~5份，分散剂0.5~1.5份，防沉剂0.5~2份，硅烷偶联剂1~2份，溶剂10~20份。
组分B为钛酸酯类催化剂，质量分数为主要成膜物质的0.5-3%。
所述主要成膜物质为甲氧基或乙氧基硅氧烷低聚体的一种或其混合物，其侧基为甲基、苯基或辛基，优选甲基硅氧烷低聚体和辛基硅氧烷低聚体混合物，固含量大于99%。
所述的耐高温防腐涂料，优选聚碳硅烷为羟基改性聚碳硅烷，分子量2000~3000。
所述的耐高温防腐涂料，优选硅酸盐化合物为滑石粉、云母粉、针状硅灰石的混合物。
所述的耐高温防腐涂料，优选防锈填料为Heucophos ZPO。
所述的耐高温防腐涂料，优选耐高温颜料为铜铬黑、浮型铝浆、云母氧化铁灰。
所述的耐高温防腐涂料，优选耐高温晶须增强材料为六钛酸钾晶须，六钛酸钾晶须随温度呈现负导热系数。
所述的耐高温防腐涂料，优选硅烷偶联剂为KH560。
所述的室温固化耐高温防腐涂料的制备方法：
（1）将辅助成膜物质溶解在二甲苯中，制成80%树脂液，添加到主要成膜物质中，然后搅拌下加入分散剂、防沉剂、硅酸盐化合物、耐高温颜料，高速分散均匀，研磨至规定细度，过滤出料；
（2）将适量硅烷偶联剂、分散剂等加入二甲苯中，搅拌均匀后加入晶须，高速分散1h，制成80%的晶须浆，密封备用；
（3）将浮型铝浆与二甲苯按2:1质量比，浸泡5h后低速分散20min，制成分散铝银浆，密封备用；
（4）取规定质量份数的晶须浆、分散铝银浆加入研磨后物料中，混合均匀后得涂料A组分；
（5）使用时将A组分与B组分按一定质量比混合均匀即可。
本发明制备出的耐高温防腐涂料其作用机理如下：
（1）采用甲氧基或乙氧基硅氧烷低聚体为主要成膜物，在钛酸酯类催化剂作用下，与环境中湿气进行反应形成硅羟基，进一步交联成网状分子，无毒防锈填料在金属基材表面形成钝化膜，提高防腐性能；
（2）聚碳硅烷在高温时裂解生成无定形陶瓷，渗透并填补主成膜物裂解产生的孔隙，形成均匀的三维无机网状结构；
（3）硅酸盐混合物采用不同形状的填料，可以提高涂膜常温强度和抗粉化性，在高温时与裂解产物形成的活化点发生共晶反应，提高涂层瓷化产物强度，减少涂层冷热交变开裂倾向。低熔点共混物在高温时熔融形成粘滞液相，阻隔氧气向涂层内部渗透，减缓对基材的高温氧化腐蚀；同时粘滞液相将无机网络结构包裹起来，构造成致密的陶瓷连续相，提高与基材的附着力；
（4）晶须为高长径比耐高温材料，在高温时作为增强相弥散分布在陶瓷相内，使所生成陶瓷相的机械强度得到提高，对减少涂层高温和冷热交变开裂倾向起关键作用。
与现有的有机耐高温涂料相比，本发明具有以下优点：
（1）涂料常温自固化，漆膜交联密度大，硬度高，耐腐蚀性好，首次加热时发烟量低，扩大了有机耐高温涂料的应用范围；
（2）涂层耐温性能优良，可在500℃以上高温环境下长期使用，并且耐冷热交变性好；
（3）本涂料采用高固低黏树脂作为主成膜物，VOCs含量低，对环境相对友好。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例做进一步说明：
实施例1：
一种室温固化耐高温防腐涂料，由A组分和B组分组成：
A组分：由质量份数的以下原材料制成：甲基甲氧基硅烷低聚体40份，聚碳硅烷5份，硅酸盐化合物15份，ZPO 6份，铜铬黑8份，低熔点共混物7.5份，六钛酸钾晶须0.6份，分散剂1.2份，气相二氧化硅0.8份，硅烷偶联剂1.6份，乙二醇丁醚醋酸酯1.3份，二甲苯13份。
B组分为钛酸异丙酯，质量分数为甲氧基硅烷低聚体的1.5%。
实施例2：
一种室温固化耐高温防腐涂料，由A组分和B组分组成：
A组分：由质量份数的以下原材料制成：甲基甲氧基硅烷低聚体28份，辛基甲氧基硅烷低聚体12份，聚碳硅烷5.5份，硅酸盐化合物6份，ZPO 5份，低熔点共混物5份，铝粉15份，氧化铝晶须1.8份，分散剂1.2份，聚酰胺蜡1.2份，气相二氧化硅0.3份，硅烷偶联剂1.4份，乙二醇丁醚醋酸酯1.6份，二甲苯16份。
B组分为钛酸异丙酯，质量分数为甲氧基硅烷低聚体的1.5%。
实施例3：
一种室温固化耐高温防腐涂料，由A组分和B组分组成：
A组分：由质量份数的以下原材料制成：甲基甲氧基硅烷低聚体16.5份，辛基甲氧基硅烷低聚体16.5份，聚碳硅烷6份，硅酸盐化合物12份，偏硼酸钡2份，ZPO 6份，铝粉2份，铜铬黑6份，低熔点共混物11.5份，六钛酸钾晶须3.2份，分散剂1.4份，蒙脱土0.5份，气相二氧化硅0.5份，硅烷偶联剂1.6份，乙二醇丁醚醋酸酯1.3份，二甲苯13份。
B组分为钛酸异丙酯，质量分数为甲氧基硅烷低聚体的1.5%。
本发明三个实施例涂料所得黏度30~40s（DIN 4杯/23℃），固含量大于80%，下表为性能测试结果：
Figure 71728DEST_PATH_IMAGE002
注：耐冷热交变性测试是将样板放到马弗炉中升温到规定温度，保温5h，放入冷水中浸泡1h，为1个周期，反复几个周期直至漆膜破坏。

Claims (5)

1.一种室温固化耐高温防腐涂料，包括A组分和B组分，其特征在于：所述A组分由质量份数的以下组分制成：主要成膜物质30～50份，聚碳硅烷5～10份，硅酸盐化合物5～20份，耐高温颜料5～15份，防锈填料5～15份，低熔点共混物5～15份，耐高温晶须增强材料1～5份，分散剂0.5～1.5份，防沉剂0.5～2份，硅烷偶联剂1～2份，溶剂10～20份；B组分为钛酸酯类催化剂，质量分数为主要成膜物质的0.5～3%；所述的主要成膜物质为甲氧基或乙氧基硅氧烷低聚体中的一种或其混合物，其侧基为甲基、苯基或辛基。
2.按权利要求1所述的室温固化耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的硅酸盐化合物为颗粒状、针状、片状的混合物，选自云母粉、高岭土、滑石粉、针状硅灰石、长石粉和硅藻土，其粒径为1～10μm。
3.按权利要求1所述的室温固化耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的低熔点共混物为ZnO、K2O、B2O3、和SiO2的烧结混合物，熔点范围在450～850℃，其粒径在1～10μm。
4.按权利要求1所述的室温固化耐高温防腐涂料，其特征在于：所述防锈填料为磷酸锌、改性磷酸锌、偏硼酸钡中的一种或几种混合物。
5.按权利要求1所述的室温固化耐高温防腐涂料，其特征在于：所述耐高温晶须增强材料为碳化硅、氮化硼、钛酸钾、硼酸铝、氧化铝和氧化锆中的一种或几种混合物，其直径为0.5～1μm，长径比30～50。
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