CN111868178B - 涂料成分和制造涂料成分的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种涂料成分和一种制造涂料成分的方法。该涂料成分包括：a)一种粘合剂体系，包括焦糖化碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物；以及b)一种防护剂。该涂料成分可用于保护物品免受因与熔融金属接触引起的腐蚀和/或侵蚀。

Description

涂料成分和制造涂料成分的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月23日提交的美国临时专利申请No.62/634,482的优先权和权益，其全部公开内容通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种涂料成分和制造涂料成分的方法。更具体地说，本发明涉及一种涂料成分，该涂料成分在底物上施加防护层，以保护底物不受因与熔融金属接触引起的腐蚀和/或侵蚀。

背景技术

旨在与熔融金属(例如，液态铝或液态铝合金)接触的物品通常由耐火材料、金属和/或玻璃材料制成。这种物品可用于熔融金属的传感、熔化、转移和/或铸造。众所周知，熔融金属可能具有腐蚀性，因此，与熔融金属接触的物品可能会受到腐蚀和/或侵蚀，这可能会减少此类物品的使用寿命。

可以通过施加到物品上的防护剂来提供部分的对这种腐蚀和/或侵蚀的抵抗力。防护剂为六方氮化硼(hBN)，它提供腐蚀防护，并且结合耐火材料、金属或玻璃物品使用。其他防护剂也可用于不同的用途。例如，骨灰经常用于修复和保护铸造操作中液态金属流动的水槽体系。其他不太使用的防护剂包括云母、石墨、硅酸钙、滑石、钛酸铝、碳酸钡及其组合。然而，许多这样的防护剂(例如，氮化硼、云母)很难使用水介质结合到这种物品的表面(即，底物)。

通常，防护剂可以作为湿浆料涂抹在与熔融金属接触的物品表面上。当防护剂以湿浆料的形式放置到表面上时，就像典型的hBN的情况一样，防护剂和底物之间的附着力非常弱，并且不能对底物提供长期的保护

发明内容

本发明公开了涂料成分、制造涂料成分的方法以及具有由涂料成分形成的固体涂层的物品。

根据本发明，提供了一种涂料成分。该涂料成分包括：a)一种粘合剂体系，包括焦糖碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物；以及b)一种防护剂。

根据本发明，提供了一种制造涂料成分的方法。该方法包括制备含有水和碳水化合物的混合物。将混合物加热以形成焦糖化碳水化合物成分。将焦糖化碳水化合物成分与无机胶体粘合剂和佐剂混合，形成粘合剂体系。将粘合剂体系与防护剂混合以形成涂料成分。

根据本发明，提供了一种具有固体涂层的物品。该物品包括底物和至少在底物的一部分上的固体涂层。该固体涂层由涂料成分形成，该涂料成分包括：a)一种粘合剂体系，包括焦糖化碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物；以及b)一种防护剂。

附图说明

图1是根据本发明中含有hBN薄片的固体涂层的扫描电子显微镜图像；

图2是图1中图像的放大图，示出了hBN薄片上的无机胶体粘合剂的离散点；

图3是根据现有技术中的hBN薄片的固体涂层的扫描电子显微镜图像；

图4是图3中现有技术图像的放大图，示出了无机胶体粘合剂在hBN薄片上的板间集料；

图5是根据本发明中的hBN薄片的固体涂层的扫描电子显微镜图像；以及

图6是图5中图像的放大图，示出了hBN薄片的无机胶体粘合剂的离散补丁。

具体实施方式

本文公开了涂料成分、制造涂料成分的方法以及具有由该涂料成分形成的固体涂层的物品。虽然本发明详细描述了成分、方法和物品的示例性实施例，但是本发明并不旨在限制于所公开的实施例。此外，本文公开的示例性实施例的某些元素不限制于任何示例性实施例，而是应用于本发明的所有实施例。

本文提出的术语仅用于描述实施例，并且一般来说不应解释为限制本发明。对本发明的单一特征或限制的所有引用应包括相应的多个特征或限制，反之亦然，除非引用的上下文另有说明或明确暗示相反。除非另有说明，“一”、“一个”、“这个”和“至少一个”可以互换使用。此外，如说明书和附属权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”包括它们的复数形式。

就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”或“包括”而言，其意在以类似于术语“含有”的方式包括在权利要求中，该术语在被用作权利要求书中的过渡词时解释为含有。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人打算表明“只有A或B，而不是两者”时，将采用“只有A或B，而不是两个”的术语。因此，本文使用的术语“或”是包含性的，而不是排他性的。

本发明的涂料成分、含有固体涂层的物品和相应的制造涂料成分的方法可以包括、组成或基本上包括本文描述的本发明的基本要素，以及本文描述的或在涂层应用中有用的任何附加或可选要素。

除非另有说明，本文使用的所有百分比、等份和比例都是按总成分的重量计算的。本文公开的所有范围和参数，包括但不限于百分比、等份和比率，应理解为包括其中假定和包含的任何范围和所有子范围，以及端点之间的每个数字。例如，规定的范围“1到10”应认为包括从最小值1或更大值开始、以最大值10或更小值结束的任何和所有子范围(例如，1到6.1，或2.3到9.4)，以及该范围内包含的每个整数(1、2、3、4、5、6、7、8、9和10)。

本文使用的方法或过程步骤的任何组合可以以任何顺序执行，除非所引用组合的上下文另有规定或明确暗示相反。

根据本发明的涂料成分包括：a)一种粘合剂体系，包括焦糖化碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物；以及b)一种防护剂。本文公开的涂料成分可用于在用来与熔融金属接触的物品的表面上形成固体涂层。固体涂层在物品的表面表现出极好的附着力，并产生一种表面，该表面提供了防止与熔融金属接触引起的腐蚀和/或侵蚀的保护。根据本发明的涂料成分对抵抗诸如铝和铝合金的熔融金属的腐蚀性特别有效，该腐蚀性是由熔融金属的亲氧性所引起的还原作用而产生的。固体涂层不仅提供了对熔融金属的保护屏障，还提供了针对可能从熔融金属放出的腐蚀性气体的保护，例如在镁含量较高的铝合金(例如，铝合金5182)的情况下。

在不受任何特定理论约束的情况下，焦糖化碳水化合物成分，尤其是焦糖化碳水化合物成分的焦糖产物包裹无机胶体粘合剂的颗粒。这种包裹通过防止无机胶体粘合剂的颗粒聚集或相互结合来保持无机胶体粘合剂在高温(例如550℃～1,000℃)下的粘合能力。此外，无机胶体粘合剂的颗粒通过附着在防护剂分子排列中的缺口上来发挥作用。包裹无机胶体粘合剂的颗粒的焦糖化碳水化合物成分还充当润湿剂，这便于无机胶体粘合剂的颗粒更多地接触和附着到防护剂的缺口和无机胶体粘合剂与底物的结合部位。保持无机胶体粘合剂在高温下的粘合能力会在防护剂本身的颗粒之间产生更强的粘合，并在防护剂的颗粒和底物之间产生更强的粘合。在没有本发明的粘合剂体系的情况下，无机胶体粘合剂倾向于聚集并结合到自身(参见图3和4)，这减少了可用于在防护剂和底物之间形成粘合的结合位点的数量，这与保持其结合能力的无机胶体粘合剂(参见图1、2、5和6)的离散点和补丁相悖。

本文公开的涂料成分包括粘合剂体系，该粘合剂体系包括焦糖化碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物。在本发明的实施例中，粘合剂体系是水溶液，该水溶液允许涂料成分易于施加到底物上。

在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过使含有水和碳水化合物的混合物的变成焦糖而获得。在某些实施例中，通过将含有水和碳水化合物的混合物加热到焦糖化温度，例如20℃～125℃之间的温度，包括50℃～120℃、60℃～120℃、70℃～120℃、80℃～120℃、90℃～115℃、100℃～110℃，以及还包括100℃～105℃，该温度维持一段有效时间(例如至少5分钟，包括5～30分钟，5～20分钟，以及还包括5～10分钟)以将碳水化合物变成焦糖。虽然焦糖化的过程仍然知之甚少，但加热碳水化合物将形成焦糖产物，如聚焦糖、焦葡糖烯和焦糖素。

焦糖化碳水化合物成分可以从多种碳水化合物的焦糖化提取。根据本发明，焦糖化碳水化合物成分至少提取自单糖、二糖、三糖和寡糖中的一种。示例性单糖包括但不限于葡萄糖、果糖和半乳糖。示例性二糖包括但不限于蔗糖、乳糖和麦芽糖。示例性三糖包括但不限于麦芽三糖和棉子糖。示例性寡糖包括但不限于麦芽糊精、低聚果糖和低聚半乳糖。在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分至少提取自蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖和乳糖中的一种。在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分提取自蔗糖。

在其他实施例中，可以将预先焦糖化的焦糖化碳水化合物与水混合以形成焦糖化碳水化合物成分。在这样的实施例中，预先焦糖化的焦糖化碳水化合物和水混合物不需要被处理(例如，加热到糖化温度)来获得焦糖化碳水化合物成分。

根据本发明内容，粘合剂体系包括佐剂。在实施例中，可以将佐剂添加到水和碳水化合物的混合物中，将该混合物加热以形成焦糖化碳水化合物成分。在实施例中，可以将佐剂添加到通过将预先焦糖化的碳水化合物和水混合而获得的焦糖化碳水化合物成分上。该佐剂可以是酸、无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂和膨润土中的一种或多种。示例性酸包括但不限于磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸、硼酸和草酸。该酸可用于在低于通常所需的温度下促进碳水化合物的焦糖化。示例性无机润湿剂包括但不限于硫酸铝铵、硫酸镁和硫酸铝。无机润湿剂可充当焦糖产物在水介质中的润湿剂，以润湿防护剂和底物。示例性酸性磷酸盐粘合剂包括但不限于磷酸钙、磷酸镁和磷酸铝，包括其一价、二价和三价形式及其各种水合物。

在实施例中，焦糖化碳水化合物成分包括：酸，至少包括磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸、硼酸和草酸中的一种；无机润湿剂，至少包括硫酸铝铵、硫酸镁和硫酸铝中的一种；以及酸性磷酸盐粘合剂，至少包括磷酸钙、磷酸镁和磷酸铝中的一种。在某些实施例中，焦糖化碳水化合物成分包括可以通过75wt％H₃PO₄和25wt％水的混合物获得的磷酸、含有AlNH₄(SO₄)2.12H₂O的硫酸铝铵、以及含有无水或一水合物形式的磷酸钙。在实施例中，焦糖化碳水化合物包括一种或多种酸，并且可选地包括无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂和膨润土。

在实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成的，该混合物包括25wt％～75wt％的碳水化合物、25wt％～70wt％的水、0.05wt％～25wt％的酸、0wt％～5wt％的无机润湿剂、0wt％～2wt％的酸性磷酸粘合剂和0wt％～20wt％的膨润土。

在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成，该混合物包括40wt％～60wt％的碳水化合物、40wt％～60wt％的水、1wt％～25wt％的酸、0wt％～1wt％的无机润湿剂、0wt％～1.5wt％的酸性磷酸盐粘合剂。

在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成，该混合物包括40wt％～50wt％的碳水化合物、25wt％～40wt％的水、15wt％～25wt％的酸、0.25wt％～0.75wt％的无机润湿剂和1wt％～1.5wt％的酸性磷酸盐粘合剂。

在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成，该混合物包括45wt％～55wt％的碳水化合物、30wt％～40wt％的水、0.5wt％～1.5wt％的酸、0.5wt％～0.75wt％的无机润湿剂、1wt％～1.5wt％的酸性磷酸粘合剂和5wt％～15wt％的膨润土。

在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成，该混合物包括65wt％～75wt％的碳水化合物、25wt％～30wt％的水和1.25wt％～1.75wt％的酸。

在前述某些实施例中，碳水化合物包括蔗糖，酸包括磷酸，磷酸可以通过75wt％H₃PO₄和25wt％水的混合物获得，无机润湿剂包括硫酸铝铵，该硫酸铝铵包含AlNH₄(SO₄)₂·12H₂O，并且酸性磷酸盐粘合剂包括磷酸二氢钙，磷酸二氢钙包括无水或一水合物形式。在某些前述实施例中，该酸包括磷酸和硼酸。

在本发明的实施例中，在形成焦糖化碳水化合物成分之后，将佐剂添加到焦糖化碳水化合物成分中。

除了焦糖化碳水化合物和佐剂之外，本文公开的示例性涂料成分的粘合剂体系还包括无机胶体粘合剂。根据本发明，无机胶体粘合剂至少包括胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、胶体氧化钇和上述有机改良版本中的一种。有机改良无机胶体粘合剂的一个例子是

SK胶体二氧化硅，可从康涅狄格州(马里兰州哥伦比亚市)W.R.Grace&Co.购得。通常，无机胶体粘合剂是由分散在水溶液中的亚微米级无机颗粒(例如，SiO₂、Al2O₃、ZrO₂)组成的悬浮液。在本发明的实施例中，用于形成涂料成分的粘合剂体系的无机胶体粘合剂包括胶体二氧化硅。

适用于本文公开的示例性涂料成分的粘合剂体系中使用的无机胶体粘合剂的一个示例是NALCO 1144胶体二氧化硅，可从Nalco公司(伊利诺伊州内珀维尔)购得。NALCO1144胶体二氧化硅悬浮液具有以下特性：40wt％的胶体二氧化硅作为SiO₂；25℃时的pH值为9.9；平均颗粒直径为14nm；比重为1.30；粘度为15cP；0.45wt％的Na₂O。

如前所述，本文公开的示例性涂料成分的粘合剂体系包括焦糖化碳水化合物、佐剂和无机胶体粘合剂的混合物。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括5wt％～95wt％的焦糖化碳水化合物成分，焦糖化碳水化合物成分含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物成分的总重量)，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的5wt％～95wt％。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括10wt％～90wt％焦糖化碳水化合物成分，焦糖化碳水化合物成分含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物成分的总重量)，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的10wt％～90wt％。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括15wt％～85wt％的焦糖化碳水化合物成分，含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物成分的总重量)，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的15wt％～85wt％。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括25wt％～75wt％焦糖化碳水化合物成分，含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物组件的总重量)，的，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的25wt％～75wt％。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括40wt％～70wt％焦糖化碳水化合物成分，焦糖化碳水化合物成分含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物的总重量)，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的30wt％～60wt％。在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分包括55wt％～75wt％的粘合剂体系，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的25wt％～45wt％。在本发明的实施例中，焦糖化碳水化合物成分包括60wt％～70wt％的粘合剂体系，而无机胶体粘合剂占粘合剂体系的30wt％～40wt％。前面描述的任何一种焦糖化碳水化合物和无机胶体粘合剂都可以用于粘合剂体系的前述实施例中。例如，在本发明的实施例中，粘合剂体系包括40wt％～70wt％的焦糖化碳水化合物成分，该焦糖化碳水化合物成分通过混合物焦糖化形成，混合物包括50wt％～60wt％的碳水化合物(如蔗糖)、35wt％～45wt％的水、0.75wt％～1.5wt％的酸(如磷酸)、0.25wt％～0.75wt％的无机润湿剂(如硫酸铝铵)、0wt％～6wt％的膨润土；而无机胶体粘合剂占粘合剂体系30wt％～60wt％，还包含胶体二氧化硅。

在本发明的实施例中，基于粘合剂体系的总重量，粘合剂体系包括5wt％～70wt％的焦糖化碳水化合物成分、0.25wt％～10wt％的佐剂和25wt％～90wt％的无机胶体粘合剂。在本发明的实施例中，基于粘合剂体系的总重量，粘合剂体系包括5wt％～45wt％的焦糖化碳水化合物成分、0.25wt％～3wt％的佐剂和50wt％～90wt％的无机胶体粘合剂。在本发明的实施例中，基于粘合剂体系的总重量，粘合剂体系包括55wt％～70wt％的焦糖化碳水化合物成分、2wt％～10wt％的佐剂和25wt％～40wt％的无机胶体粘合剂。

根据本发明，涂料成分包括防护剂。该防护剂可以提供腐蚀保护、侵蚀保护或既提供腐蚀保护又提供侵蚀保护。该防护剂可以产生不被熔融金属(例如，液态铝和液态铝合金)润湿的表面，从而向下层底物提供保护，使其免受熔融金属的腐蚀和降解影响。本文公开的示例性涂料成分中可以使用各种防护剂。可以根据涂料成分将与之接触的特定类型的熔融金属来选择防护剂。

根据本发明，防护剂包括硅酸盐、金属氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物、铝化物、合成玻璃、玻璃纤维、陶瓷纤维、石墨、骨灰、钛酸铝和铝酸钙中的一种或多种。示例性硅酸盐包括但不限于硅酸铝、硅酸镁、硅酸钙、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锆、云母、硅灰石、微晶石和滑石。示例性金属氧化物包括但不限于MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃和WO₂。示例性硼化物包括但不限于无碱玻璃和ZrB₂。示例性氮化物包括但不限于氮化硼、氮化铝和氮化硅。示例性碳化物包括但不限于碳化硅和碳化硼。示例性硫化物包括但不限于BaSO₄。示例性氟化物包括但不限于CaF₂和AlF₃。示例性铝化物包括但不限于MgAl和TiAl。

在实施例中，防护剂至少包括氮化硼、硅酸铝、硅酸镁、硅酸钙、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锆、云母、硅灰石、微晶石、滑石、MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、WO₂、无碱玻璃纤维、ZrB₂、氮化铝、氮化硅、碳化硅、碳化硼、BaSO₄、CaF₂、AlF₃、MgAl中的一种。在实施例中，防护剂至少包括氮化硼、云母、锆石、滑石、硅灰石、微晶石、硫酸钡、氟化钙、氟硅酸镁、石墨、骨灰、二氧化钛、碳化硅和氟化铝中的一种。示例性防护剂可以提供防止因与熔融金属接触引起的腐蚀、侵蚀或既腐蚀又侵蚀的保护。在本发明的某些方面，该防护剂包括氮化硼。氮化硼具有优异的高温稳定性(例如，在空气中的抗氧化性高达900℃)，并且不被大多数熔融金属(包括液态铝和液态铝合金)润湿。氮化硼可以是粉末状。根据本发明，氮化硼是六方氮化硼(即，具有六边形的晶体结构的氮化硼)。因此，在本发明的实施例中，其中防护剂是氮化硼，防护剂包括具有片状形态的六方氮化硼。在本发明的某些方面，防护剂至少包括98wt％的六方氮化硼，包括100wt％的六方氮化硼。在本发明的某些方面，防护剂包括具有片状形态和平衡杂质的90wt％～98wt％的六方氮化硼。具有片状形态的六方氮化硼的比表面积为1m²/g～40m²/g，包括1m²/g～30m²/g、1m²/g～20m²/g以及还包括2m²/g～16m²/g。具有片状形态的六方氮化硼的平均颗粒直径为0.075微米～1000μm，包括0.1μm～750μm、1μm～500μm、1μm～200μm、1μm～100μm、1μm～100μm、1μm～50μm、1μm～25μm，并且还包括1μm～10μm。

根据本文公开的涂料成分，防护剂分散在粘合剂体系中。因此，涂料成分是含有粘合剂体系和防护剂的混合物

根据本发明，涂料成分包括40wt％～95wt％的粘合剂体系，5wt％～60wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括45wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～55wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括50wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～50wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括75wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～25wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括75wt％～90wt％的粘合剂体系，包括10wt％～25wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括75wt％～85wt％的粘合剂体系，包括15wt％～25wt％的防护剂。根据本发明，涂料成分包括50wt％～70wt％的粘合剂体系，包括30wt％～50wt％的防护剂。涂料成分中使用的粘合剂体系和防护剂包括本文描述的粘合剂体系和防护剂的各种实施例。

根据本发明，涂料成分包括5wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～95wt％的防护剂。根据本发明，粘合剂体系包括60wt％～70wt％的焦糖化碳水化合物成分，并且焦糖化碳水化合物成分由25wt％～75wt％的碳水化合物、25wt％～70wt％的水、0.05wt％～25wt％的酸、0wt％～5wt％的无机润湿剂、0wt％～2wt％的酸性磷酸盐粘合剂和0wt％～20wt％的酸性磷酸粘合剂的混合物焦糖化形成；而粘合剂体系包括30wt％～40wt％的无机胶体粘合剂，其还包括胶体二氧化硅。在某些前述示例性实施例中，防护剂包括氮化硼

本文还提供了制造本文公开的示例性涂料成分的方法。本文公开的制造涂料成分的方法包括制备含有水、碳水化合物和佐剂的混合物。该碳水化合物可以包括任何一个或多个先前描述的碳水化合物。该佐剂可以包括任何一种或多种先前描述的佐剂。在本发明的实施例中，混合物包括水、蔗糖和至少一种佐剂，例如酸、无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂或膨润土中的至少一种。在本发明的实施例中，混合物包括：碳水化合物，如蔗糖，占混合物的50wt％～60wt％；水，占混合物的35wt％～45wt％；酸，如磷酸，占混合物的0.8wt％～1.25wt％；无机润湿剂，如硫酸铝铵，占混合物的0wt％～0.8wt％；酸性磷酸盐粘合剂，如磷酸二氢钙，占混合物的1wt％～1.5wt％；以及膨润土，占混合物的0wt％～6wt％；混合物可以使用适当的混合设备来制备，例如涂料混合机或高剪切混合机。

在制备混合物之后，将混合物加热到糖化温度，例如至少20℃的温度，持续一段有效时间，例如至少5分钟的时间，以使碳水化合物糖化，以形成焦糖化碳水化合物成分。在本发明的实施例中，将混合物加热到20℃～125℃的糖化温度，包括50℃～120℃、60℃～120℃、80℃～120℃、100℃～110℃，并且还包括100℃～105℃，以获得有效的焦糖化时间，例如5分钟～30分钟的时间段，或5分钟～20分钟，或5分钟～10分钟以形成焦糖化碳水化合物成分。在本发明的实施例中，可以允许焦糖化碳水化合物成分在室温(例如，20℃～25℃)下冷却。

或者，可以制备含有水和预先焦糖化的碳水化合物的混合物以获得焦糖化碳水化合物成分。通过利用预先焦糖化碳水化合物，水和预先焦糖化的碳水化合物的混合物不需要被处理(例如，加热到焦糖化温度)来获得焦糖化碳水化合物成分。在这样的实施例中，含有水和预先糖化碳水化合物的混合物还至少包括一种佐剂，例如酸、无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂和膨润土中的至少一种。可以在含有水和预先糖化的焦糖化碳水化合物的混合物中使用前面描述的任何一种或多种佐剂，以获得焦糖化碳水化合物成分。

在制备涂料成分的方法的另一步骤中，将至少包括一种佐剂的焦糖化碳水化合物成分与无机胶体粘合剂混合以形成粘合剂体系。或者，可以通过将焦糖化碳水化合物、至少一种佐剂和无机胶体粘合剂混合在一起来形成粘合剂体系。前面描述的任何一种或多种无机胶体粘合剂可用于形成粘合剂体系。在本发明的实施例中，胶体二氧化硅与焦糖化碳水化合物成分混合，该焦糖化碳水化合物成分至少包括一种佐剂以形成粘合剂体系。在本发明的实施例中，胶体二氧化硅与焦糖化碳水化合物成分和至少一种佐剂混合以形成粘合剂体系。在本发明的实施例中，粘合剂体系包括5wt％～95wt％的焦糖化碳水化合物成分，焦糖化碳水化合物成分含有1wt％～25wt％佐剂(基于焦糖化碳水化合物成分的总重量)，无机胶体粘合剂占粘合剂体系的5wt％～95wt％。可以使用诸如涂料混合器或高剪切混合器的传统混合设备来将含有佐剂的焦糖化碳水化合物成分与无机胶体粘合剂混合，以形成粘合剂体系。

在形成粘合剂体系之后，该方法包括将粘合剂体系与防护剂混合以形成涂料成分。前面描述的任何一种或多种防护剂可以与粘合剂体系混合以形成本发明的涂料成分。例如，氮化硼可以与粘合剂体系混合以形成涂料成分。在本发明的实施例中，涂料成分包括40wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～60wt％的防护剂，如氮化硼。在本发明的实施例中，涂料成分包括45wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～55wt％的防护剂，如氮化硼。在本发明的实施例中，涂料成分包括50wt％～95wt％的粘合剂体系，包括5wt％～50wt％的防护剂，如氮化硼。可以使用诸如涂料混合机或高剪切混合机的传统混合设备来将粘合剂体系与防护剂混合以形成涂料成分。

本文还提供了在其一部分上具有固体涂层的物品。在本发明的实施例中，物品包括底物和至少附着到底物的一部分的固体涂层。附着了固体涂层的底物部分优选是在使用时与熔融金属接触的底物部分。固体涂层由本文公开的所有涂料成分形成，例如，涂料成分，包括：a)粘合剂体系，包括焦糖化碳水化合物成分、无机胶体粘合剂和佐剂的混合物；以及b)防护剂。例如，在本发明的实施例中，涂料成分包括：a)粘合剂体系，包含一种混合物，该混合物含有：i)焦糖化碳水化合物成分，其可以通过含有碳水化合物(如蔗糖、水)的混合物焦糖化而形成，以及佐剂，包括酸(如磷酸)、无机润湿剂(如硫酸铝铵)及酸性磷酸盐粘合剂(如磷酸钙)，以及ii)含有胶态二氧化硅的无机胶体粘合剂；以及b)防护剂，包括氮化硼，例如含有片状形态的六方氮化硼。

可以在各种底物上设置附着到其至少一部分的固体涂层。在本发明的实施例中，该底物至少包括耐火材料、金属材料、陶瓷材料、耐火陶瓷纤维、非耐火陶瓷纤维、玻璃材料和硅酸钙材料中的一种。适用的耐火材料包括但不限于低水泥耐火浇注料、无水泥耐火浇注料、致密熔融石英耐火材料、玻璃纤维增强耐火材料(

可从华盛顿州斯波坎的Pyrotek，Inc.购得)。适用的金属材料包括但不限于钢、不锈钢和铸铁。适用的玻璃材料包括但不限于玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃和铝硅酸盐玻璃。含有这些底物的物品包括但不限于钢包、耙子、叶轮、洗涤部件(例如，铸造流槽、流槽坝)、高温绝缘纤维板、高温绝缘型材、喷枪、热电偶片、热电偶保护片、播种铸型、锭模、硬化玻璃编织过滤器、热成形(TF)组合袋、直接冷却(DC)浇注销、DC铸造排水管、低压压铸(LPDC)立管、用于DC铸造的过渡板(T-板)，和过滤碗。

本文还提供了一种使固体涂层至少附着到底物的一部分的方法。为了使固体涂层至少附着到底物的一部分上，首先将涂料成分施加到底物的所需部分。可以采用各种技术将涂料成分施加到底物上。例如，涂料成分可以通过喷涂、浸没、浸泡、滚涂、旋转、涂染、幕帘式淋涂、浇法或本领域技术人员已知的其它应用或涂层技术施加到底物上。优选地，通过喷涂将涂料成分施加到底物上。在施加涂料成分之后，对含有所施加的涂料成分的底物进行加热处理(或烧制)，该加热处理(或烧制)形成附着于底物上的固体涂层。在本发明的实施例中，在进行加热处理之前(例如，在温度约为25℃～110℃的烘箱中)烘干含有所施加的涂料成分的底物，以除去多余的溶剂(例如，水)。在进行加热处理期间，粘合剂体系的焦糖化碳水化合物成分被热解或以其他方式消耗，使得附着在底物上的固体涂层包括防护剂和无机胶体粘合剂，所述无机胶体粘合剂将防护剂的颗粒粘合在一起，并且还将防护剂的颗粒粘合到底物上。在某些实施例中，加热处理包括将含有所施加的涂料成分的底物加热到300℃～1000℃的温度，持续1分钟～180分钟的时间。在某些实施例中，加热处理包括将含有施加的涂料成分的底物加热到450℃～1000℃的温度，持续15分钟～60分钟的时间。在某些实施例中，加热处理包括将含有施加的涂料成分的底物加热到550℃～1000℃的温度，持续15分钟～60分钟的时间。在某些实施例中，加热处理包括将含有施加的涂料成分的底物加热到600℃～1000℃的温度，持续15分钟～60分钟的时间。

根据本发明，本文描述的涂料成分的使用方法是提供附着到底物表面的固体涂层。根据本发明，本文描述的制造固体涂层的方法的使用方法是提供至少附着到底物的一部分的固体涂层。

根据本发明，附着在底物上的固体涂层厚度为10μm～100μm，包括10μm～90μm、15μm～80μm，还包括20μm～60μm。

根据本发明，附着在底物(例如，低密度绝缘纤维板(脚轮尖端))上的固体涂层根据ASTM-D2240在肖氏D标尺上测量，平均表面硬度至少为45，包括45～80、45～75、45～65，并且还包括50～65。为了确定表面硬度，可以将本文描述的涂料成分喷涂到4”x 4”绝缘纤维板试样上。涂有涂料成分的试样在110℃下干燥约1小时，然后在600℃下烧制约1小时。然后根据ASTM-D2240在肖氏D标尺上在试样的五个位置测量表面硬度，并对测量结果取平均值。

在本发明的实施例中，附着在底物(例如，玻璃编织织物)上的固体涂层的Taber刚度至少为30，包括30～75、30～65、30～60，并且还包括30～55。Taber刚度可以根据TAPPIT566“纸张的弯曲阻力(刚度)(Taber测量仪)”来测量。根据TAPPI T566的测量值以“Taber刚度单位”为单位，表示将标准试样弯曲至15°角所需的弯矩。为了确定Taber刚度，可以将本文描述的涂料成分滚涂在1.5”x 2.625”的玻璃编织织物试样上。涂有涂料成分的试样在110℃下干燥约1小时，然后在600℃下烧制约1小时。然后根据TAPPI T566用电动Taber刚度仪采用5个单独的试样测量Taber刚度，并对测量结果取平均值。Taber刚度越高，涂层越坚固。

在本发明的实施例中，附着在底物上的固体涂层具有至少25秒的透气度，包括25秒～100秒、25秒～90秒，并且还包括25秒～85秒。该透气度可以根据TAPPI T460“纸的空气阻力(Gurley法)”进行测量。为了确定透气度，可以将本文描述的涂料成分滚涂在3”x 4”玻璃编织织物试样上。涂有涂料成分的试样在110℃下干燥约1小时，然后在600℃下烧制约1小时。TAPPI T460方法使用1.22kPa的固定压差测量6.45cm²圆形区域的空气阻力。将固定的318毫升空气通过试样所需的时间记作透气度。较高的透气度(即，空气通过试样的持续时间较长)与底物上紧密填充的防护剂相关，这降低了腐蚀性材料(例如，气态镁)穿透和侵袭下方底物的能力，从而提高了耐腐蚀性。

使用FactSage^TM热化学软件(来自CRCT-Thermfact，Inc.和GTT-Technologies)进行热力学计算，预测是否由于本发明的粘合剂体系存在高温磷酸盐粘合体系，该粘合剂体系包括焦糖化碳水化合物成分、佐剂和无机胶体粘合剂，例如胶体二氧化硅粘合剂。硼酸(HBO₂)是包括胶体二氧化硅和氮化硼的常见涂料成分的主要粘合体系，这些涂层的耐热性高达450℃。另一方面，本发明的粘合剂体系包括焦糖化碳水化合物成分、佐剂和无机胶体粘合剂，导致形成不同的磷酸盐和硼酸盐粘合，这使得诸如氮化硼之类的防护剂能够在更高的温度(例如750℃)下保持与底物的粘合。

实施例

以下实施例阐释了本文描述的涂料成分的某些示例性实施例。这些实施例仅出于说明目的而给出，并不被解释为对本发明的限制，因为在不背离本发明的主旨和范围的情况下，是可以进行许多变动的。

实施例1

制备本文描述的涂料成分的示例性实施例。通过在不锈钢容器中将下列成分混合在一起来制备一公斤混合物：a)来自Lantic,Inc.(加拿大魁北克蒙特利尔)的食品级食用糖(即，蔗糖)；b)水；c)75wt％的实验室级磷酸(即75wt％H₃PO和25wt％水的混合物)；d)一价磷酸钙，包括来自Spectrum Chemical Manufacturing Corp.(新泽西州新不伦瑞克)的Ca(H₂PO₄)·H₂O。；以及e)实验室级硫酸铝铵，包括来自ACP Chemicals，Inc.(加拿大魁北克省圣莱纳德)的AlNH₄(SO₄)₂·12H₂O。

将550克蔗糖、415克水、11克磷酸(75wt％)、14克磷酸钙和10克硫酸铝铵加入不锈钢容器中，然后用涂料混合器将这些成分混合在一起，直到获得均质混合物。

然后将均质混合物加热到80℃～120℃的温度，并在该温度下保持至少5分钟，以形成焦糖化碳水化合物成分。焦糖化碳水化合物成分在室温(例如，20℃～25℃)下冷却。

接着，将515克无机胶体粘合剂添加到1千克焦糖化碳水化合物成分中。无机胶体粘合剂是可从Nalco公司(伊利诺伊州内珀维尔)购的NALCO1144胶体二氧化硅。然后使用涂料混合器将胶体二氧化硅和焦糖化碳水化合物成分混合在一起，形成粘合剂体系。在室温(例如，20℃～25℃)下进行混合，持续时长足以得到均质粘合剂体系(在这种情况下，约为10分钟)。粘合剂体系包括约66wt％的焦糖化碳水化合物成分和约34wt％的胶体二氧化硅。

接着，将40克六方氮化硼(hBN)(即防护剂)添加到0.12千克的粘合剂体系中。hBN具有以下特性：氮化硼含量大于99.9％；平均颗粒直径约为7微米；比表面积约为3m2/g；振头密度为0.23g/cm3。使用高剪切混合器将hBN和粘合剂体系混合在一起以形成涂料成分。在室温(例如，20℃～25℃)下混合一段时间，以获得均质涂料成分(在这种情况下，约2分钟)。重量百分比(基于涂料成分的总重量)，涂料成分的组成部分包括24.841wt％胶体二氧化硅、27.63wt％蔗糖、0.573wt％磷酸、0.359wt％硫酸铝铵、0.746wt％磷酸二氢钙、20.851wt％水和25wt％氮化硼。

实施例2

制备含有由实施例1中获得的涂料成分形成的固体涂层的物品。该物品包括由含有硅酸铝纤维的耐火纤维板制成的底物。底物表面用压缩空气清洁，以清除松散的物质和灰尘。然后，根据本领域技术人员公知的技术，利用喷枪将在实施例1中获得的涂料成分的每层施加到底物上。将涂料成分的每层在约110℃的烤箱中烘干约1小时。然后，将含有涂料成分的烘干层的底物在约600℃下进行约1小时的烧制，以制造出含有固体涂层的物品。

如图1和图2所示，固体涂层包括分层排列的hBN薄片。hBN薄片具有分布在薄片表面的二氧化硅粘合剂的离散点，如图2所示。薄片上的二氧化硅粘合剂的离散点在薄片本身以及薄片与底物之间产生均匀的粘合，以形成牢固的附着涂层。

实施例3

制备本文描述的涂料成分的示例性实施例。本实施例的涂料成分使用与实施例1中描述的相同的成分并以相同的方式制备，但是使用不同量的粘合剂体系来制备涂料成分。在本实施例中，将40克hBN添加到0.4千克的粘合剂体系中。使用高剪切混合器将hBN和粘合剂体系混合在一起以形成涂料成分。在室温(例如，20℃～25℃)下混合一段时间，以获得均质涂料成分(在这种情况下，约2分钟)。重量百分比(基于涂料成分的总重量)，涂料成分的组成部分包括30.11wt％胶体二氧化硅、33.493wt％蔗糖、0.698wt％磷酸、0.432wt％硫酸铝铵、0.904wt％磷酸二氢钙、25.273wt％水和9.09wt％氮化硼。

实施例4

制备含有由实施例3中获得的涂料成分形成的固体涂层的物品。该物品包含由含有硅酸铝纤维的耐火材料制成的底物。底物表面用压缩空气清洁，以清除松散的物质和灰尘。然后，根据本领域技术人员公知的技术，利用喷枪将在实施例3中获得的涂料成分的每层施加到底物上。将涂料成分的每层在约110℃的烤箱中烘干约1小时。然后，将含有涂料成分的烘干层的底物在约600℃下进行约1小时的烧制，以制造出含有固体涂层的物品。

如图5和6所示，固体涂层包括分层布置hBN薄片。

如图6所示，hBN薄片具有分布在薄片表面的离散的二氧化硅粘合剂补丁。薄片上离散的二氧化硅粘合剂补丁为薄片之间以及薄片与底物之间的粘合提供了更大的表面积，这是通过增加涂料成分中使用的粘合剂体系相对于保护剂的量来实现的。薄片上离散的二氧化硅粘合剂补丁产生的较大表面积允许固体涂层与底物的粘附性更强。

对比例1

制备具有由商用涂料成分形成的固体涂层的物品。商用涂料成分包括作为粘合剂的氮化硼和无定形二氧化硅。在涂抹之前，用水以1.5：1(涂层与水的比例)稀释商用涂料成分。该物品包括由含有硅酸铝纤维的耐火材料制成的底物。底物表面用压缩空气清洁，以清除松散的物质和灰尘。然后，根据本领域技术人员公知的技术，利用喷枪将稀释的商用涂料成分的每层施加到底物上。将商用涂料成分的每层在约110℃的烤箱中烘干约1小时。然后，将具有商用涂料成分的烘干层的底物在约600℃下进行约1小时的烧制，以制造出具有由稀释的商用涂料成分形成的固体涂层的物品。

如图3和4所示，氮化硼薄片通过二氧化硅粘合剂的板间集料的阻塞效应结合在一起。通过将图1和图2与图3和图4相比较，可以清楚地观察到商用涂料成分和本发明的涂料成分之间的粘合差异。

实施例5

在该实施例中，评估本文公开的涂料成分形成的固体涂层的各种性能，并将其与由对比例1的商用涂料成分(即，含有氮化硼和无定形二氧化硅的商用涂层)、来自Pyrotek,Inc.(华盛顿州斯波坎)的商用涂料成分(即，Pyrotek涂层3321耐磨涂层)形成的固体涂层的性能进行比较，Pyrotek涂层3321耐磨涂层包括二氧化钛和煅烧粘土，以及同一种商用氮化硼和胶体氧化铝粘合剂的涂料成分(即商用氮化硼和胶体氧化铝涂层)。

成分A对应于上述实施例1中描述的涂料成分。成分B的制备方法与成分A相同，但含有0.2千克的粘合剂体系和40克的hBN。成分C对应于上述实施例3中描述的涂料成分。成分D含有0.24千克粘合剂体系(如实施例1所述制备的)、9克膨润土和50克hBN。成分E含有0.24千克粘合剂体系(如实施例1所述制备的)、20克膨润土和50克hBN。

成分F可以以类似于实施例1中描述的方式制备，其包含以下成分(基于成分的总重量的重量百分比)：36.423wt％胶体二氧化硅、16.823wt％蔗糖、0.348wt％磷酸、0.218wt％硫酸铝铵、0.454wt％磷酸钙、12.698wt％水、2.662wt％云母、22.044wt％硅灰石和8.33wt％氮化硼。

成分G可以以类似于实施例1中描述的方式制备，其包含以下成分(基于成分的总重量的重量百分比)：23.848wt％胶体二氧化硅、26.527wt％蔗糖、0.549wt％磷酸、0.344wt％硫酸铝铵、0.716wt％磷酸钙、20.016wt％水和28wt％二氧化钛。

成分H可以以类似于实施例1中描述的方式制备，其包含以下成分(基于成分的总重量的重量百分比)：48.78wt％的胶体氧化铝、24.39wt％的蔗糖、0.49wt％的磷酸、9.75wt％的水和16.59wt％的氮化硼。

成分I可以以类似于实施例1中描述的方式制备，其包含以下成分(基于成分的总重量的重量百分比)：45.586wt％胶体二氧化硅、2.965wt％蔗糖、0.061wt％磷酸、0.038wt％硫酸铝铵、0.079wt％磷酸钙、2.238wt％水、5.36wt％云母和43.67wt％硅灰石。

成分J可以以类似于实施例1中描述的方式制备，其包含以下成分(基于成分的总重量的重量百分比)：44.393wt％胶体二氧化硅、2.887wt％蔗糖、0.896wt％磷酸、0.037wt％硫酸铝铵、0.078wt％磷酸钙、0.42wt％硼酸、2.179wt％水、5.22wt％云母、41.8wt％硅灰石、。

由涂料成分形成的固体涂层的各种性能如表格1所示。

表格1-固体涂层性能

使用箱式试验法目测涂料配方的腐蚀性和粘附性。在箱式试验中，制备每种涂料配方，并将其涂抹在硅酸铝板材上。每块涂料板在110℃下烘干一夜。然后将每个烘干的涂料板切割成6个部分，其中5个用来生产耐火材料盒(4”x 5”x 4”)，涂层的侧面朝内。每个盒子都用玻璃纤维包裹在盒子外围进行加固。每个盒子中放置1kg 5182铝合金(4.5％mg)的固体样品。将每个装有1公斤5182铝合金样品的盒子放入预热到700℃的烤箱中。72小时后，将盒子从烤箱中取出并立即处理。打碎表面炉渣，并除去部分。在仍处于熔化状态时采集铝样品。通过将盒子倒放在耐火锅上来除去多余的炉渣和铝。冷却后，将盒子部分拆开进行观察。直观评估板材的腐蚀性和金属在板材表面的粘附性。就腐蚀性而言，分值1表示没有腐蚀性，分值2表示在离散的补丁中有轻微腐蚀性，分值3表示大多数表面都有轻微腐蚀性，分值4表示所有表面都有中度腐蚀性，分值5表示底物深层有严重腐蚀性。就粘附性而言，分值1表示没有粘附性(浮渣容易脱落)，分值2表示有轻微粘附性，会在底物上留下痕迹(底物没有剥落)，得分3表示有轻微粘附性，在底物上留下痕迹，底物剥落，分值4表示有中度粘附性，底物大面积剥落，分值5表示有强力粘附性(浮渣不易脱落)。

如表1所示，成分A的腐蚀性和粘附性分值均为1，成分F的腐蚀分值1，粘附性分值2。这些结果与商用氮化硼和无定形二氧化硅涂料成分所实现的腐蚀性能一致。然而，值得注意的是，成分F腐蚀分值与成分A腐蚀分值相同，但使用的氮化硼更少(成分F使用8.33wt％的氮化硼(基于成分的总重量)，成分A使用25wt％的氮化硼(基于成分的总重量))。公开内容的涂料成分的腐蚀性能与商用氮化硼和无定形二氧化硅的涂料成分的腐蚀性能相似，同时使用的氮化硼要少得多。

如表1所示，含有氮化硼和胶体氧化铝粘合剂的成分H的腐蚀性和粘附性得分均为2。此外，成分H的熔融吸硅率百分百为0.03％。在箱式试验中，熔体的吸硅率百分百是材料降解的一个指示。熔体吸硅率百分比越低，表明腐蚀的越少。商用氮化硼和胶体氧化铝涂料成分的腐蚀性分值3，粘附性分值2。此外，商用氮化硼和胶体氧化铝涂料成分的熔融吸硅率百分比为0.17％。因此，与商用氮化硼和胶体氧化铝涂料成分相比，成分H具有更好的防腐蚀性和相似的粘附性。

如表1所示，成分G、I和J在根据ASTM D-4060(Taber磨料；砂轮类型＝H-18；轮子上的质量＝500克；100次循环)重量损失(％)测量值分别为2.33％、0.58％和0.66％。根据ASTM D-4060(Taber磨料；砂轮类型＝H-18；轮上质量＝500克；100次循环)商用氮化硼和无定形二氧化硅涂料成分和Pyrotek涂层3321重量损失(％)测试值分别3.56％和3.83％。因此，与商用氮化硼和无定形二氧化硅涂料成分和Pyrotek涂层3321相比，本发明的示例性涂料成分重量损失更少，从而更好地防止腐蚀。

虽然本发明已经通过描述其实施例来阐述，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人并不打算将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制在这种细节上。本领域的技术人员将很容易看到另外的优点和改动。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和所描述的具体细节、代表性成分和过程以及说明性示例相应地，在不背离本发明的主旨或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (31)

1.一种涂料成分，主要由以下组分组成：

a）水溶液形式的粘合剂体系，包括以下混合物：

i）焦糖化碳水化合物成分，所述焦糖化碳水化合物成分通过使含有水和碳水化合物的混合物变成焦糖而获得，

ii）佐剂，以及

iii）无机胶体粘合剂；以及

b）防护剂，所述防护剂选自以下组分组成的组中的一种：硅酸盐、硼化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物、铝化物、合成玻璃、玻璃纤维、陶瓷纤维、石墨、骨灰、钛酸铝、铝酸钙及其组合。

2.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分至少提取自单糖、二糖、三糖、或寡糖中的一种。

3.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分至少提取自蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖或乳糖中的一种。

4.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述无机胶体粘合剂至少包括胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、胶体氧化钇、有机改良胶体二氧化硅、有机改良胶体氧化铝、有机改良胶体氧化锆或有机改良胶体氧化钇中的一种。

5.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述防护剂分散在粘合剂体系中。

6.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述佐剂至少包括酸、无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂或膨润土中的一种。

7.根据权利要求6所述的涂料成分，其特征在于，当所述佐剂包括一种酸时，所述酸至少包括磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸、硼酸或草酸中的一种；

其中当所述佐剂包括一种无机润湿剂时，所述无机润湿剂至少包括硫酸铝铵、硫酸镁、硫酸铝或硫酸钙中的一种；并且

其中当所述佐剂包括一种酸性磷酸盐粘合剂时，所述酸性磷酸盐粘合剂至少包括磷酸钙、磷酸镁或磷酸铝中的一种。

8.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分占粘合剂体系的5wt%~70wt%，所述佐剂占粘合剂体系的0.25wt%~10wt%，且所述胶体粘合剂占粘合剂体系的25wt%~90wt%。

9.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述粘合剂体系占所述涂料成分的40wt%~ 95wt%，所述防护剂占涂料成分的5wt%~60wt%。

10.根据权利要求1所述的涂料成分，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分提取自蔗糖，所述无机胶体粘合剂包括胶体二氧化硅。

11.一种如权利要求1-10中任一项所述的涂料成分，其特征在于，其中当所述涂料成分在底物上凝固时抑制由熔融金属导致的一种或多种腐蚀和侵蚀，并且表面硬度根据肖氏硬度D标度上的ASTM-D2240测量至少为45。

12.根据权利要求11所述的涂料成分，其特征在于，所述底物至少包括耐火材料、金属材料、陶瓷材料、耐火陶瓷纤维、非耐火陶瓷纤维、玻璃材料或硅酸钙材料中的一种。

13.一种如权利要求1-10中任一项所述的涂料成分，其特征在于，其中当所述涂料成分在底物上凝固时抑制由熔融金属导致的一种或多种腐蚀和侵蚀，并且Taber挺度至少为30。

14.根据权利要求13所述的涂料成分，其特征在于，所述底物至少包括耐火材料、金属材料、陶瓷材料、耐火陶瓷纤维、非耐火陶瓷纤维、玻璃材料或硅酸钙材料中的一种。

15.一种物品，其特征在于，主要由以下组分组成：

a）底物；以及

b）至少附着到所述底物的一部分的固体涂层，其中所述固体涂层由涂料成分形成，所述涂料成分包括：

i）水溶液形式的粘合剂体系，包括以下混合物：

A）焦糖化碳水化合物成分，

B）佐剂，以及

C）无机胶体粘合剂；以及

ii）防护剂，所述防护剂选自以下组分组成的组中的一种：硅酸盐、硼化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物、铝化物、合成玻璃、玻璃纤维、陶瓷纤维、石墨、骨灰、钛酸铝、铝酸钙及其组合。

16.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分至少提取自单糖、二糖、三糖、或寡糖中的一种。

17.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分至少提取自蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖或乳糖中的一种。

18.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述无机胶体粘合剂至少包括胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、胶体氧化钇、有机改良胶体二氧化硅、有机改良胶体氧化铝、有机改良胶体氧化锆或有机改良胶体氧化钇中的一种。

19.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述防护剂至少包括氮化硼、云母、滑石、硅灰石、微晶石、硫酸钡、氟化钙、氟硅酸镁、石墨、骨灰、碳化硅或氟化铝中的一种。

20.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述焦糖化碳水化合物成分占粘合剂体系的5wt%~70wt%，所述佐剂占粘合剂体系的0.25wt%~10wt%，且所述胶体粘合剂占粘合剂体系的25wt%~90wt%。

21.根据权利要求15所述的物品，其特征在于，所述粘合剂体系占所述涂料成分的40wt%~ 95wt%，所述防护剂占涂料成分的5wt%~60wt%。

22.根据权利要求15至21中任意一项所述的物品，其特征在于，所述底物至少包括耐火材料、金属材料、陶瓷材料、耐火陶瓷纤维、非耐火陶瓷纤维、玻璃材料或硅酸钙材料中的一种。

23.制造涂料成分的方法，其特征在于，所述方法包括：

a）制备含有水和碳水化合物的混合物；

b）将所述混合物加热到糖化温度保持一段有效时间，使所述碳水化合物变成焦糖，形成焦糖化碳水化合物成分；

c）将所述焦糖化碳水化合物成分与无机胶体粘合剂和佐剂混合，形成水溶液形式的粘合剂体系；并且

d）将所述粘结剂体系与防护剂混合以形成涂料成分；

所述防护剂选自以下组分组成的组中的一种：硅酸盐、硼化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物、铝化物、合成玻璃、玻璃纤维、陶瓷纤维、石墨、骨灰、钛酸铝、铝酸钙及其组合。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述糖化温度为20℃~125℃，糖化时长为5分钟~30分钟。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述佐剂至少包括酸、无机润湿剂、酸性磷酸盐粘合剂或膨润土中的一种。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，当所述佐剂包括酸时，所述酸至少包括磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸、硼酸或草酸中的一种；

其中当所述佐剂包括无机润湿剂时，所述无机润湿剂至少包括硫酸铝铵、硫酸镁、硫酸铝或硫酸钙中的一种；并且

其中当所述佐剂包括酸性磷酸盐粘合剂时，所述酸性磷酸盐粘合剂至少包括磷酸钙、磷酸镁或磷酸铝中的一种。

27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述碳水化合物至少包括单糖、二糖、三糖或低聚糖中的一种。

28.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述碳水化合物成分至少包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖或乳糖中的一种。

29.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述无机胶体粘合剂至少包括胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、胶体氧化钇、有机改良胶体二氧化硅、有机改良胶体氧化铝、有机改良胶体氧化锆或有机改良胶体氧化钇中的一种。

30.使用根据权利要求1至10中任意一项所述的涂料成分提供附着到底物表面的固体涂层。

31.根据权利要求30所述的用途，其特征在于，所述底物至少包括耐火材料、金属材料、陶瓷材料、耐火陶瓷纤维、非耐火陶瓷纤维、玻璃材料和硅酸钙材料中的一种。

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