CN109810630A - 一种耐火吸热水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐火吸热水性涂料及其制备方法,该涂料包括有机硅树脂、相变材料、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉、碳化锆、氧化石墨烯、pH调节剂、成膜助剂、分散剂、基材润湿剂、去离子水和增稠剂。该涂料能够降低雨水附着,并能够吸收太阳光、储存热量、提高涂层温度,能够减少输电线积冰,促进冰层融化。该涂料还具有阻燃效果,防止短路引起的线路起火。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料领域,尤其涉及一种耐火吸热水性涂料及其制备方法。
背景技术
我国南方地区的冬季有时会发生严重的低温雨雪冰冻天气,雪花下落时由于近地面温度稍高于0℃,部分雪花会融化形成粘附力较大的湿雪,可在输电线上形成电线积冰,不仅对输电线路造成一定损毁,积冰的导电性还能引起电线发生短路,导致电网大面积的瘫痪。我国东北地区由于低温、雨雪和冰冻,也会使输电线路结冰而影响正常供电。而冰凌或短路还有可能引起线路起火,存在巨大安全隐患。为去除高压输电线上的冰凌,经常需要人为操作除冰,费力且不安全。
另一方面,目前国内的耐火涂料一般为溶剂型涂料,含有大量有毒的有机挥发物,生产或涂刷时会大量挥发,加重光化学烟雾污染、区域灰霾、酸雨等大气复合污染,还给人带来健康危害。近年来,环境越来越恶化,雾霾越来越严重,社会对环保的要求越来越高,水性涂料渐渐成为溶剂型涂料的替代品。
发明内容
针对输电线冬季结冰、短路后可起火的问题,本发明提供一种耐火吸热水性涂料。
以及,本发明还提供上述耐火吸热水性涂料的制备方法。
为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下技术方案:
一种耐火吸热水性涂料,包括以下重量份数配比的原料:
本发明提供的涂料以有机硅树脂作为成膜物,搭配硅酮粉来使涂层表面光滑,增强涂层的疏水能力和表面清洁能力。并且通过使用碳化锆来降低表面静电灰尘的吸附,使该涂料涂刷于输电线表面后能够达到很强的疏水效果,降低雨水的附着。
同时,碳化锆具有理想的吸热、蓄热保温的特性,氧化石墨烯具有良好的吸热效果,相变材料能够快速的转变温度并储存热量,膨胀石墨具有丰富的孔隙结构和高导热性能,能够提高相变材料的导热性能和换热性能。本涂料中将碳化锆、氧化石墨烯、膨胀石墨以及相变材料合用,能够使涂层吸收太阳光、储存热量、提高涂层温度,达到加快冰层消融、缩短冰层覆盖输电线的时间、降低冰层对输电线造成的损毁的效果。
涂料中的阻燃剂能够使涂层具有阻燃的效果,避免输电线短路后起火。膨胀石墨能有效隔热,与阻燃剂合用具有良好的协同作用,能够达到更好的阻燃效果。
氧化石墨烯具有良好的柔韧性,膨胀石墨具有压缩回弹性,二者合用能够增强涂层的柔韧,避免涂层在寒冷环境中开裂,为输电线提供更安全的保护。
优选地,所述阻燃剂为磷氮系无卤阻燃剂。如东莞市腾美纳米新材料有限公司的阻燃剂TM-960,该阻燃剂经过特殊表面处理,耐温高,而且比重轻,阻燃效率高。
优选地,所述有机硅树脂为固含量为30~40%的水性有机硅树脂乳液。如东莞市俊怡化工科技有限公司的JY8742,该树脂是一种常温自干的液体有机硅树脂,适用于对耐热、耐候、耐腐蚀要求较高的环境,附着力好,耐温变性强,疏水效果很高。
优选地,所述相变材料为复合相变蓄能材料。如湖北赛默新能源科技有限公司TH-HC系列相变材料,由高储能密度的相变材料和高导热性能的石墨烯结合而成,使导热相变材料与石墨烯材料发挥组合优势,能够快速的转变石墨烯吸收的热量并储存。
优选地,所述硅酮粉的硅氧烷含量为50~75%。硅氧烷含量在该范围内,能够使硅酮粉在涂料中发挥良好的阻燃效果,发烟量、放热量以及一氧化碳产生量均较低,并且用于涂料中时还能够增加涂层的爽滑性,减少冰雪堆积。如济宁华凯树脂有限公司的硅酮粉。
优选地,所述成膜助剂为醇酯-12。醇酯-12可以有效降低乳胶漆的最低成膜温度,促使涂料形成优异的连续涂膜,还能提高漆膜的光泽度、强度以及抗粉化性能和增进流平性,增强涂层的疏水效果和耐候性。
优选地,所述pH调节剂为二甲基乙醇胺和多功能胺助剂中的至少一种。这两种pH值调节剂不但具有调节pH值的效果,而且本身是有机物质,具有一定的辅助成膜的特性。多功能胺助剂可选美国陶氏化工的AMP-95。
优选地,所述分散剂为聚合物类分散剂。如比克的BYK190,能够增加涂料的贮存稳定性,降低涂料生产过程中的研磨时的粘度,改善涂层颜料润湿和光泽,且不含任何有机溶剂。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂。如迪高(TEGO)的Tego-4100,可以起到增滑、流平的作用,同时能够具有消泡的能力,使涂层达到视觉丰满的效果。
所述增稠剂为聚氨酯型增稠剂。如罗门哈斯的聚氨酯型增稠剂0620,低气味、不含溶剂,能够为涂料提供极佳的流动和流平性、均匀的成膜性能、光泽展现性和高增稠效率。
以及,本发明还提供上述耐火吸热水性涂料的制备方法。该制备方法至少包括以下步骤:
步骤a、按照上述耐火吸热水性涂料的配方称取各原料组分,将1/2~2/3配方量的所述去离子水、1/2~2/3配方量的所述pH值调节剂,以及所述分散剂、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉和氧化石墨烯混合均匀,研磨至粒度<15μm;
步骤b、在搅拌状态下向所述有机硅树脂中依次添加相变材料、成膜助剂、剩余去离子水、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆,混合均匀,再加入步骤a所得混合物,混合均匀;
步骤c、加入所述增稠剂搅拌均匀,调节步骤b所得混合物粘度,至25±1℃的涂T4杯粘度为60s~90s,即得。
本发明提供的耐火吸热水性涂料的制备方法操作简单,适宜于大生产操作。通过研磨处理,能够将混合物中的结块或者大颗粒进行细化,使混合物更加细腻,从而使涂层形成规则孔隙,达到更好的疏水效果,减少输电线结冰。
具体地,步骤a中所述混合为以800~1200r/min的速度搅拌12~18min。该搅拌速度和搅拌时间能够使步骤a中各原料在较短时间内混合均匀。
步骤b中所述搅拌状态为400~600r/min的搅拌速度;加入所述相变材料、成膜助剂、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆后的混合为800~1200r/min,搅拌8~12min;所述加入到步骤a所得混合物时的搅拌速度为500~700r/min,搅拌8~12min。
步骤c中所述搅拌为在400~600r/min的速度下搅拌8~12min。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种耐火吸热水性涂料及其制备方法,包括以下重量份数配比的原料:
其中,有机硅树脂为东莞市俊怡化工科技有限公司的JY8742,相变材料为湖北赛默新能源科技有限公司TH-HC相变材料,阻燃剂为东莞市腾美纳米新材料有限公司的阻燃剂TM-960,膨胀石墨为青岛昱博石墨科技有限公司的超细膨胀石墨,硅酮粉为济宁华凯树脂有限公司的硅酮粉,碳化锆为长沙琅峰金属材料有限公司的LF-ZrC-C碳化锆,pH调节剂为德国巴斯夫公司的二甲基乙醇胺,成膜助剂为美国伊士曼的醇酯-12,分散剂为比克公司的BYK190,基材润湿剂为迪高的Tego-4100,增稠剂为罗门哈斯的聚氨酯型增稠剂0620。
上述耐火吸热水性涂料的制备方法为:
步骤a、按照上述耐火吸热水性涂料的配方称取各原料组分,将1/2配方量的去离子水、1/2配方量的pH值调节剂,以及分散剂、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉和氧化石墨烯混合,以800r/min的速度搅拌18min,研磨至粒度<15μm;
步骤b、在400r/min搅拌状态下向所述有机硅树脂中依次添加相变材料、成膜助剂、剩余去离子水、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆,以800r/min的速度搅拌12min,再加入步骤a所得混合物,以500r/min的速度搅拌12min;
步骤c、加入所述增稠剂,在400r/min的速度下搅拌12min,调节步骤b所得混合物粘度,至25±1℃的涂T4杯粘度为60s~90s,即得。
实施例2
本发明实施例提供一种耐火吸热水性涂料及其制备方法,包括以下重量份数配比的原料:
其中,pH调节剂为美国陶氏化工的多功能助剂AMP-95,其余原料同实施例1。
上述耐火吸热水性涂料的制备方法为:
步骤a、按照上述耐火吸热水性涂料的配方称取各原料组分,将1/2配方量的去离子水、1/2配方量的pH值调节剂,以及分散剂、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉和氧化石墨烯混合,以1000r/min的速度搅拌15min,研磨至粒度<15μm;
步骤b、在500r/min搅拌状态下向所述有机硅树脂中依次添加相变材料、成膜助剂、剩余去离子水、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆,以1000r/min的速度搅拌10min,再加入步骤a所得混合物,以600r/min的速度搅拌10min;
步骤c、加入所述增稠剂,在500r/min的速度下搅拌10min,调节步骤b所得混合物粘度,至25±1℃的涂T4杯粘度为60s~90s,即得。
实施例3
本发明实施例提供一种耐火吸热水性涂料及其制备方法,包括以下重量份数配比的原料:
其中,PH调节剂为德国巴斯夫公司的二甲基乙醇胺和美国陶氏化工的多功能助剂AMP-95的等质量比的混合物。其余原料同实施例1。
上述耐火吸热水性涂料的制备方法为:
步骤a、按照上述耐火吸热水性涂料的配方称取各原料组分,将1/2配方量的去离子水、1/2配方量的pH值调节剂,以及分散剂、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉和氧化石墨烯混合,以1200r/min的速度搅拌12min,研磨至粒度<15μm;
步骤b、在600r/min搅拌状态下向所述有机硅树脂中依次添加相变材料、成膜助剂、剩余去离子水、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆,以1200r/min的速度搅拌8min,再加入步骤a所得混合物,以700r/min的速度搅拌8min;
步骤c、加入所述增稠剂,在600r/min的速度下搅拌8min,调节步骤b所得混合物粘度,至25±1℃的涂T4杯粘度为60s~90s,即得。
检验例
将实施例1~3的产品进行性能考察,结果见表1。
表1
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
(中华铅笔)硬度 | 2H | 2H | 2H |
阻燃性能(氧指数) | 30 | 31 | 33 |
吸收比α | 0.8 | 0.85 | 0.85 |
热发射比ε | 0.05 | 0.1 | 0.16 |
耐水/h | 900 | 1000 | 1000 |
耐中性盐雾/h | 500 | 500 | 500 |
由表1中的试验结果可见,实施例1~3制得的耐火吸热水性涂料成膜后具有良好的硬度、阻燃性能、吸收比和热发射比,且耐水、耐中性盐雾性能良好,更适用于涂于输电线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐火吸热水性涂料,其特征在于:包括以下重量份数配比的原料:
2.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述阻燃剂为磷氮系无卤阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述有机硅树脂为固含量为30~40%的水性有机硅树脂乳液。
4.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述相变材料为复合相变蓄能材料。
5.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述硅酮粉的硅氧烷含量为50~75%。
6.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述成膜助剂为醇酯-12。
7.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述pH调节剂为二甲基乙醇胺和多功能胺助剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的耐火吸热水性涂料,其特征在于:所述分散剂为聚合物类分散剂;和/或
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂;和/或
所述增稠剂为聚氨酯型增稠剂。
9.一种耐火吸热水性涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤a、按照权利要求1~8任一项所述耐火吸热水性涂料的配方称取各原料组分,将1/2~2/3配方量的所述去离子水、1/2~2/3配方量的所述pH值调节剂,以及所述分散剂、阻燃剂、膨胀石墨、硅酮粉和氧化石墨烯混合均匀,研磨至粒度<15μm;
步骤b、在搅拌状态下向所述有机硅树脂中依次添加相变材料、成膜助剂、剩余去离子水、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆,混合均匀,再加入步骤a所得混合物,混合均匀;
步骤c、加入所述增稠剂搅拌均匀,调节步骤b所得混合物粘度,至25±1℃的涂T4杯粘度为60s~90s,即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于:步骤a中所述混合为以800~1200r/min的速度搅拌12~18min;和/或
步骤b中所述搅拌状态为400~600r/min的搅拌速度;加入所述相变材料、成膜助剂、剩余pH值调节剂、基材润湿剂和碳化锆后的混合为800~1200r/min,搅拌8~12min;所述加入到步骤a所得混合物时的搅拌速度为500~700r/min,搅拌8~12min;和/或
步骤c中所述搅拌为在400~600r/min的速度下搅拌8~12min。
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