CN109554113B - 一种金属基耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐高温材料技术领域，具体涉及一种金属基耐高温涂料，主要由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40‑50%、金属氧化物30‑40%、水5‑8%、乙酸钙5‑10%、滑石粉5‑8%、成膜助剂0.1‑0.5%、分散剂0.1‑0.2%、消泡剂1‑1.5%、流平剂0.5‑0.8%和增稠剂0.1‑0.5%。还公开了该金属基耐高温涂料的制备方法，包括将各原料经分批搅拌混匀、调节pH后制得金属基耐高温涂料的步骤，所制备的金属基耐高温涂料附着力强，能够耐受1300℃的高温。

Description

一种金属基耐高温涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐高温材料技术领域，具体涉及一种金属基耐高温涂料及其制备方法。
背景技术
耐高温涂料广泛应用于钢铁烟囱、高温管道、高温炉外壳、石油裂解装置及坦克、火炮等高温场所，延缓钢铁等金属设备在高温下的热氢化腐蚀，确保设备能长期使用，随着现代工业的快速发展，对设备耐高温涂层的要求也越来越高，要求在高温下漆膜不变色、不脱落，仍能保持良好的物理机械性能和防腐性能。
现有的耐高温涂料的耐温性能基本上都能达到使用要求，但仍然存在一些缺陷。如漆膜表面晾干的时间较长，导致在晾干过程中因灰尘等原因影响漆膜外观；漆膜的附着力差，容易脱落；高温抗裂性差等问题。上述问题会导致在涂料使用过程中，未能对基体材料形成良好的保护。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够耐高温且附着力强的金属基耐高温涂料及其制备方法。
一种金属基耐高温涂料，主要由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40-50%、金属氧化物30-40%、水5-8%、乙酸钙5-10%、滑石粉5-8%、成膜助剂0.1-0.5%、分散剂0.1-0.2%、消泡剂1-1.5%、流平剂0.5-0.8%和增稠剂0.1-0.5%。
进一步地，所述金属氧化物由以下重量百分比的氧化物组成：氧化铁20-30%、氧化锰20-30%、氧化锌20-30%和氧化铜20-30%，所述金属氧化物的粒径为0.5-5μm。
进一步地，所述消泡剂为矿物油；所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷；所述成膜助剂为十二碳醇酯；所述增稠剂为有聚乙烯醇；所述分散剂为聚乙二醇。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）将水、乙酸钙和成膜助剂置于搅拌机内，搅拌混匀，制得混合液；（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，搅拌均匀，制得混合浆料；（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和分散剂，搅拌均匀，过筛，制得基础涂料；（4）在基础涂料中加入消泡剂、流平剂和增稠剂，搅拌均匀后调节pH，制得金属基耐高温涂料。
进一步地，步骤（1）和步骤（2）中的所述搅拌的条件为：搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为45min；步骤（3）和步骤（4）中所述搅拌的条件为：搅拌速度为500r/min，搅拌时间为20min。
进一步地，步骤（3）中所述过筛的筛网目数为100-120目。
进一步地，步骤（4）中所述调节pH过程为：向体系中不断添加氨水，并搅拌均匀，随时监测体系中pH值的变化，至体系中的pH值为7-8。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.本发明采用乙酸钙和其他助剂进行混合，能够将非极性或弱极性的官能团转化为强极性基团，形成共价键、氢键或离子键，从而达到提高与涂层之间反应能力的目的，增强耐高温涂料与基材表面的粘附力，同时提高了耐高温涂料本身稳定性。
2.本发明采用在原料中复配金属氧化物，能够有效提高所制备涂料的耐热性和热稳定性，还能提高涂料固化后表面的光泽度，此外，通过复配滑石粉，提高了涂料表面的光滑度，对落于其表面的灰尘等杂物易于清理，保持漆膜原有的光泽。
3.本发明采用有机硅树脂作为成膜物质，具有良好的力学性能和优异的热稳定性、防腐蚀性及耐化学介质性能，所制备的涂料具有良好的热稳定性和防腐性。
4.本发明在原料中添加消泡剂能够有效消除空气界面上的气泡，避免涂料中截留有空气，使得涂料在干燥过程中，涂料表面因气泡截留而产生空洞，影响涂料的粘接性能，选用矿物油为消泡剂，具有消泡速度快、抑泡时间长的优点。
5.通过各个组分的合理搭配使用，使得制备的涂料具有良好的分散性、防絮凝性和防浮色性。
6.本发明采用分步搅拌的方式，并且搅拌的速度和时间可控，在促进物料混匀的同时，防止物料中产生过多的气泡，而影响成品涂料的性能。
7.本发明采用将制备的涂料进行过筛，防止制备的涂料中存在尚未混溶的物料，同时，提高涂料的细腻度，便于喷涂操作。
8.本发明所制备的金属基耐高温涂料，附着力强，并且能够耐受1300℃的高温。
综上所述，本发明采用有机无机交联络合制备的金属基耐高温涂料，具有附着力强，耐高温的优点，且固化后的涂料表面光滑，具有光泽。
具体实施方式
实施例1
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40%、金属氧化物40%、水8%、乙酸钙5%、滑石粉5%、十二碳醇酯0.2%、聚乙二醇0.2%、矿物油1%、烷基改性有机硅氧烷0.5%和聚乙烯醇0.1%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁20%、氧化锰30%、氧化锌20%和氧化铜30%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水、乙酸钙和十二碳醇酯置于搅拌机内，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合液；
（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合浆料；
（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和聚乙二醇，以500r/min搅拌20min混匀，过100目筛，制得基础涂料；
（4）在基础涂料中加入矿物油、烷基改性有机硅氧烷和聚乙烯醇，搅拌均匀后，向体系中加入氨水，调节pH为7-8，制得金属基耐高温涂料。
实施例2
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40%、金属氧化物30%、水5%、乙酸钙10%、滑石粉8%、十二碳醇酯0.1%、聚乙二醇0.1%、矿物油1.5%、烷基改性有机硅氧烷0.8%和聚乙烯醇0.5%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁25%、氧化锰25%、氧化锌25%和氧化铜25%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水、乙酸钙和十二碳醇酯置于搅拌机内，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合液；
（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合浆料；
（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和聚乙二醇，以500r/min搅拌20min混匀，过120目筛，制得基础涂料；
（4）在基础涂料中加入矿物油、烷基改性有机硅氧烷和聚乙烯醇，搅拌均匀后，向体系中加入氨水，调节pH为7-8，制得金属基耐高温涂料。
实施例3
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂50%、金属氧化物30%、水5%、乙酸钙5%、滑石粉7%、十二碳醇酯0.5%、聚乙二醇0.2%、矿物油1.3%、烷基改性有机硅氧烷0.7%和聚乙烯醇0.3%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁30%、氧化锰20%、氧化锌30%和氧化铜20%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水、乙酸钙和十二碳醇酯置于搅拌机内，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合液；
（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合浆料；
（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和聚乙二醇，以500r/min搅拌20min混匀，过110目筛，制得基础涂料；
（4）在基础涂料中加入矿物油、烷基改性有机硅氧烷和聚乙烯醇，搅拌均匀后，向体系中加入氨水，调节pH为7-8，制得金属基耐高温涂料。
实施例4
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂44%、金属氧化物35%、水6%、乙酸钙7%、滑石粉6%、十二碳醇酯0.1%、聚乙二醇0.1%、矿物油1.2%、烷基改性有机硅氧烷0.5%和聚乙烯醇0.1%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁25%、氧化锰30%、氧化锌25%和氧化铜20%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水、乙酸钙和十二碳醇酯置于搅拌机内，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合液；
（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合浆料；
（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和聚乙二醇，以500r/min搅拌20min混匀，过120目筛，制得基础涂料；
（4）在基础涂料中加入矿物油、烷基改性有机硅氧烷和聚乙烯醇，搅拌均匀后，向体系中加入氨水，调节pH为7-8，制得金属基耐高温涂料。
实施例5
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂47%、金属氧化物32%、水6%、乙酸钙6%、滑石粉6%、十二碳醇酯0.3%、聚乙二醇0.2%、矿物油1.4%、烷基改性有机硅氧烷0.7%和聚乙烯醇0.4%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁20%、氧化锰25%、氧化锌30%和氧化铜25%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水、乙酸钙和十二碳醇酯置于搅拌机内，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合液；
（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，以1000r/min搅拌45min混匀，制得混合浆料；
（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和聚乙二醇，以500r/min搅拌20min混匀，过100目筛，制得基础涂料；
（4）在基础涂料中加入矿物油、烷基改性有机硅氧烷和聚乙烯醇，搅拌均匀后，向体系中加入氨水，调节pH为7-8，制得金属基耐高温涂料。
实施例6
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂42%、金属氧化物38%、水5%、乙酸钙6.5%、滑石粉6%、十二碳醇酯0.2%、聚乙二醇0.1%、矿物油1.2%、烷基改性有机硅氧烷0.6%和聚乙烯醇0.4%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁22%、氧化锰28%、氧化锌25%和氧化铜25%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法参考实施例1。
实施例7
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂45%、金属氧化物32%、水6%、乙酸钙8%、滑石粉6%、十二碳醇酯0.3%、聚乙二醇0.2%、矿物油1.5%、烷基改性有机硅氧烷0.8%和聚乙烯醇0.2%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁26%、氧化锰24%、氧化锌28%和氧化铜22%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种金属基耐高温涂料，由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40%、金属氧化物36%、水7%、乙酸钙9%、滑石粉5.5%、十二碳醇酯0.1%、聚乙二醇0.2%、矿物油1.4%、烷基改性有机硅氧烷0.5%和聚乙烯醇0.3%；其中金属氧化物由以下重量百分比的原料混合而成：氧化铁23%、氧化锰27%、氧化锌26%和氧化铜24%，金属氧化物的粒径均为0.5-5μm。
上述金属基耐高温涂料的制备方法与实施例1相同。
金属基耐高温涂料的使用：
1.基材表面清洁：将金属受热面采用喷砂清理至Sa2.5级；耐火材料基质的用钢丝刷和毛刷清洁；
2.喷涂：采用有气喷涂的方式，以0.5MPa以上的空压机，雾化喷涂，喷涂厚度为0.05-0.1mm；
3.干燥：待喷涂基质喷涂完毕，常温自然干燥6-12h可投入使用。
性能测试：
将实施例1至实施例8所制备的金属基耐高温涂料涂覆在薄钢板上，室温下放置24h固化后进行相关性能测试。其中，薄钢板符合国家标准GB1735-79的规定，薄钢板为平整、无压痕和麻点等机械缺陷，尺寸为50*120*1mm，在耐高温涂料涂覆之前，需要对薄钢板进行除油、除锈以保证薄钢板表面清洁、干燥。
储存稳定性、室温附着力按照GB1720-89进行检验。
耐高温性能测试：将样板放到马弗炉中，升温到1300℃，放置10h后取出，冷却至室温，观察样板表面情况，如有无漆膜脱落、龟裂等情况。
耐冷热交变性能测试：将样板放到马弗炉中，升温到1300℃，保温10h后，取出，放入冷水中浸泡1h，为一个周期，重复操作，观察漆膜变化。
通过上述性能测试方法，对实施例1至实施例8所制备的金属基耐高温涂料进行检测的结果如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从测试结果可以看出：
1.本发明公开的制备金属基耐高温涂料的方法稳定，所制备的金属基耐高温涂料的性能基本一致。
2.利用本发明所述的制备方法制备的金属基耐高温涂料具备良好的耐热性，能够耐受1300℃的高温；此外，所制备的涂料还具有良好的储存稳定性，能够室温放置6个月，其性能保持不变；能够耐受冷热交变40个周期左右；室温附着力强；另外，涂料固化后的漆膜外观平整、光滑，与灰渣不沾结。

Claims (6)

1.一种金属基耐高温涂料，其特征在于，主要由以下重量百分比的原料制成：有机硅树脂40-50%、金属氧化物30-40%、水5-8%、乙酸钙5-10%、滑石粉5-8%、成膜助剂0.1-0.5%、分散剂0.1-0.2%、消泡剂1-1.5%、流平剂0.5-0.8%和增稠剂0.1-0.5%；所述金属氧化物由以下重量百分比的氧化物组成：氧化铁20-30%、氧化锰20-30%、氧化锌20-30%和氧化铜20-30%，所述金属氧化物的粒径为0.5-5μm。
2.根据权利要求1所述的金属基耐高温涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油；所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷；所述成膜助剂为十二碳醇酯；所述增稠剂为聚乙烯醇；所述分散剂为聚乙二醇。
3.权利要求1或2任一所述的金属基耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将水、乙酸钙和成膜助剂置于搅拌机内，搅拌混匀，制得混合液；（2）在混合液中加入滑石粉和金属氧化物，搅拌均匀，制得混合浆料；（3）在混合浆料中加入有机硅树脂和分散剂，搅拌均匀，过筛，制得基础涂料；（4）在基础涂料中加入消泡剂、流平剂和增稠剂，搅拌均匀后调节pH，制得金属基耐高温涂料。
4.根据权利要求3所述的金属基耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中的所述搅拌的条件为：搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为45min；步骤（3）和步骤（4）中所述搅拌的条件为：搅拌速度为500r/min，搅拌时间为20min。
5.根据权利要求4所述的金属基耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述过筛的筛网目数为100-120目。
6.根据权利要求5所述的金属基耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述调节pH过程为：向体系中不断添加氨水，并搅拌均匀，随时监测体系中pH值的变化，至体系中的pH值为7-8。
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