CN112094515A - 一种水性无机耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性无机耐高温涂料，由以自制环保树脂、水性消泡剂、分散剂、防锈粉料、填充封闭粉料、抗开裂粉料、颜料、去离子水等为原料制成的A组分以及合金粉末制成的B组分组成，其中A组分与B组分的质量比为4～7:1。本发明还提供了一种水性无机耐高温涂料的制备方法，解决了现有技术中存在的水性涂料在温度超过500℃时，涂料容易开裂，附着力、防腐能力差等问题。

Description

一种水性无机耐高温涂料及其制备方法
技术领域
本发明应用于涂料技术领域，具体涉及一种水性无机耐高温涂料及其制备方法。
背景技术
在低碳经济的发展趋势下，人们对涂料的污染及人身健康日益重视，挥发性有机物含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。我国在1994年颁布了《环境标志产品技术要求》，1996年出台了《大气污染物综合排放标准》，2000年出台了《中华人民共和国大气污染防治法》等等都标志着国家对环境保护的重视。预计2019年《挥发性有机物无组织排放控制标准》正式实施后，市场上水性涂料所占比重会逐渐变的更大。传统油性涂料虽然有价格优势，但却消耗资源污染环境，发展水性涂料从行业而言是大势所趋。
目前中国市场的耐高温涂料以油性为主，水性耐高温漆应用较少。同时，现有技术中的水性高温漆一般只能耐500℃以下，温度超过500℃，涂料容易开裂，附着力、防腐能力差，难以满足现在发动机等高温部件涂层的需求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的水性涂料在温度超过500℃时，涂料容易开裂，附着力、防腐能力差等问题，提供一种水性无机耐高温涂料及其制备方法。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种水性无机耐高温涂料，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689972200000011
B组分包含以下重量份数的原料：
合金粉末 10-20份；
所述A组分与B组分的质量比为4～7:1，所述自制环保树脂为硅烷偶联剂与气相二氧化硅水解制得。
进一步的，所述硅烷偶联剂与气相二氧化硅的质量比为0.4～16:1。
进一步的，所述硅烷偶联剂为硅烷KH550、甲基三甲氧基硅烷、KH560、或者KH580中的两种或者三种。
进一步的，所述水性消泡剂为炔二醇消泡剂或分子矿物油消泡剂，优选为消泡剂532、A10、AD-1、541bc中的一种或几种。
进一步的，所述分散剂为疏水型高分子共聚物，优选为分散剂757、W100、0451、S19中的一种或几种。
进一步的，所述防锈粉料为磷酸锌、磷酸铝、磷酸锶钙、氧化镁中的一种或几种。
进一步的，所述填充封闭粉料为碳酸钙、碳酸镁、云母粉、云母氧化铁、磷铁粉、玻璃粉中的一种或几种。
进一步的，所述抗开裂粉料为GT-18、GT-50、D100、硫酸钙、六钛酸钾、氧化铝中的一种或几种。
进一步的，所述颜料为铜铬黑或铜铬蓝。
进一步的，所述合金粉末为锌、铝、锡、铈、钨中的1-3种。
一种上述水性无机耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将所述硅烷偶联剂与气相二氧化硅按比例混合搅拌均匀后，加入碱液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到所述自制环保树脂；
2)A组分的制备：按照比例向步骤1)制得的所述自制环保树脂中依次加入所述水性消泡剂、分散剂、颜料、防锈粉料、填充封闭粉料、抗开裂粉料、去离子水进行研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得所述A组分；
3)B组分的制备：将所述合金粉末按照比例进行混合；
4)施工前将所述A组分、B组分按照比例进行混合，得到所述水性无机耐高温涂料。
进一步的，步骤1)中所述碱液为5～20％的氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂溶液。
进一步的，所述碱液的量为所述硅烷偶联剂质量的0.1～1倍。
进一步的，所述步骤2)中在搅拌速度400～600r/min下依次加入所述水性消泡剂、分散剂，在搅拌速度600～800r/min下加入颜料、防锈粉料、填充封闭粉料、抗开裂粉料、去离子水进行研磨。
进一步的，所述水性无机耐高温涂料喷涂后在150-200℃、20-40min进行固化成膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明水性无机耐高温涂料耐高温性能好，300-700℃任何温度段，都可以经住四次淬水-高温冷热循环实验，漆膜不会开裂；
(2)本发明固化后，经过300-700℃段任意温度的煅烧后依然具备96小时及以上的耐中性盐雾性能，且附着力好，无粉化、脱落现象；
(3)本发明为水性涂料，无有毒有害物质，绿色环保，VOC低于100g/l。
附图说明
图1为本发明一种水性无机耐高温涂料及其制备方法中实施例3耐温测试图。
图2为本发明一种水性无机耐高温涂料及其制备方法中实施例3高温煅烧后的耐盐雾测试图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
另外，除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备均可通过市场购买获得或现有方法制备得到。
实施例1：
一种水性无机耐高温涂料，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689972200000031
B组分包含以下重量份数的原料：
锌 11.5g
锡 7.5g。
上述水性无机耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将硅烷KH550、甲基三甲氧基硅烷偶联剂与气相二氧化硅按1:1:3比例混合搅拌均匀后，加入20％的氢氧化钠溶液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到自制环保树脂；
2)A组分的制备：在搅拌速度400r/min下按照比例向步骤1)制得的自制环保树脂中依次加入水性消泡剂532、分散剂757搅拌10min，然后在搅拌速度600r/min下依次铜铬黑、磷酸锌粉料、碳酸镁粉料、抗开裂粉料GT-50、去离子水搅拌15min，然后用水清洗缸体和搅拌杆盘，进行高速研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得A组分；
3)B组分的制备：将锌粉末、锡粉末按照比例以搅拌速度150r/min进行混合；
4)施工前将A组分、B组分按照比例进行混合，得到水性无机耐高温涂料，施工后对喷涂件在150-200℃、20-40min下进行固化成膜。
实施例2：
一种水性无机耐高温涂料，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689972200000041
B组分包含以下重量份数的原料：
锡 10g
钨 10g。
上述水性无机耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将硅烷KH550、甲基三甲氧基硅烷、KH560偶联剂与气相二氧化硅按1:1:1:0.5比例混合搅拌均匀后，加入20％的氢氧化钾溶液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到自制环保树脂；
2)A组分的制备：在搅拌速度400r/min下按照比例向步骤1)制得的自制环保树脂中依次加入水性消泡剂AD-1、分散剂W100、分散剂0451搅拌5min，然后在搅拌速度700r/min下依次铜铬黑、磷酸锶钙粉料、碳酸钙粉料、云母粉、硫酸钙抗开裂粉料、去离子水搅拌10min，然后用水清洗缸体和搅拌杆盘，进行高速研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得A组分；
3)B组分的制备：将锡粉末、钨粉末按照比例以搅拌速度200r/min进行混合；
4)施工前将A组分、B组分按照比例进行混合，得到水性无机耐高温涂料，施工后对喷涂件在150-200℃、20-40min下进行固化成膜。
实施例3：
一种水性无机耐高温涂料，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689972200000051
B组分包含以下重量份数的原料：
锌 6g
铝 5.5g。
上述水性无机耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将硅烷KH580、甲基三甲氧基硅烷与气相二氧化硅按2:1:1比例混合搅拌均匀后，加入20％的氢氧化钠溶液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到自制环保树脂；
2)A组分的制备：在搅拌速度500r/min下按照比例向步骤1)制得的自制环保树脂中依次加入水性消泡剂AD-1、分散剂W100搅拌5min，然后在搅拌速度700r/min下依次铜铬黑、磷酸锌粉料、磷酸铝粉料、磷铁粉、玻璃粉、氧化铝抗开裂粉料、去离子水搅拌10min，然后用水清洗缸体和搅拌杆盘，进行高速研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得A组分；
3)B组分的制备：将锌粉末、铝粉末按照比例以搅拌速度200r/min进行混合；
4)施工前将A组分、B组分按照比例进行混合，得到水性无机耐高温涂料，施工后对喷涂件在150-200℃、20-40min下进行固化成膜。
实施例4：
一种水性无机耐高温涂料，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689972200000061
B组分包含以下重量份数的原料：
锌 6g
钨 4.5g
锡 4.5g。
上述水性无机耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将硅烷KH560、KH580、甲基三甲氧基硅烷与气相二氧化硅按2:1:1:5比例混合搅拌均匀后，加入20％的氢氧化钾溶液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到自制环保树脂；
2)A组分的制备：在搅拌速度500r/min下按照比例向步骤1)制得的自制环保树脂中依次加入水性消泡剂541bc、分散剂S19搅拌5min，然后在搅拌速度800r/min下依次铜铬蓝、磷酸锌粉料、碳酸钙粉、云母氧化铁粉、GT-18抗开裂粉料、去离子水搅拌10min，然后用水清洗缸体和搅拌杆盘，进行高速研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得A组分；
3)B组分的制备：将锌粉末、钨粉末、锡按照比例以搅拌速度200r/min进行混合；
4)施工前将A组分、B组分按照比例进行混合，得到水性无机耐高温涂料，施工后对喷涂件在150-200℃、20-40min下进行固化成膜。
将实施例1-4得到的混合后的水性无机耐高温涂料进行喷涂施工，喷涂厚度为60-80um，施工后对喷涂件在150-200℃、20-40min下进行固化成膜，冷却至室温后按照相关标准对所喷涂后的产品涂膜性能进行检测，其中盐雾性能测试按照国家标准GB/T 1771-2007进行，检测结果如下：
Figure BDA0002689972200000071
Figure BDA0002689972200000081
从上述检测结果可以看出，喷涂后的产品附着力好，在700℃耐温10分钟、2小时后均不粉化、不开裂，耐高温性能好。附图1为按照实施例3喷涂后的产品在300～700℃高温煅烧10min及700℃高温煅烧120min后的产品图，附图2为实施例3在700℃高温煅烧120min后进行中性盐雾测试，盐雾96小时后的产品图，可以看出高温煅烧后均无粉化、开裂现象，且耐盐雾性能好，锈蚀率低。可见，本发明水性无机耐高温涂料满足了耐高温、耐酸碱、耐候等要求，尤其是经过700℃高温煅烧2小时后仍具有较好的防腐性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性无机耐高温涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure FDA0002689972190000011
B组分包含以下重量份数的原料：
合金粉末 10-20份；
所述A组分与B组分的质量比为4～7:1，所述自制环保树脂为硅烷偶联剂与气相二氧化硅水解制得。
2.如权利要求1所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂与气相二氧化硅的质量比为0.4～16:1。
3.如权利要求2所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷KH550、甲基三甲氧基硅烷、KH560、或者KH580中的两种或者三种。
4.如权利要求1所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述水性消泡剂为炔二醇消泡剂或分子矿物油消泡剂，优选为消泡剂532、A10、AD-1、541bc中的一种或几种。
5.如权利要求1所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述填充封闭粉料为碳酸钙、碳酸镁、云母粉、云母氧化铁、磷铁粉、玻璃粉中的一种或几种。
6.如权利要求1所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述抗开裂粉料为GT-18、GT-50、D100、硫酸钙、六钛酸钾、氧化铝中的一种或几种。
7.如权利要求1所述一种水性无机耐高温涂料，其特征在于：所述合金粉末为锌、铝、锡、铈、钨中的1-3种。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述水性无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备自制环保树脂：按配方称取各原料组分，将所述硅烷偶联剂与气相二氧化硅按比例混合搅拌均匀后，加入碱液水解后升温至75℃进行蒸馏，至甲醇蒸馏完成后得到所述自制环保树脂；
2)A组分的制备：按照比例向步骤1)制得的所述自制环保树脂中依次加入所述水性消泡剂、分散剂、颜料、防锈粉料、填充封闭粉料、抗开裂粉料、去离子水进行研磨，研磨至混合物细度小于40μm，制得所述A组分；
3)B组分的制备：将所述合金粉末按照比例进行混合；
4)施工前将所述A组分、B组分按照比例进行混合，得到所述水性无机耐高温涂料。
9.如权利要求8所述一种水性无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述碱液为5～20％的氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂溶液。
10.如权利要求8所述一种水性无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中在搅拌速度400～600r/min下依次加入所述水性消泡剂、分散剂，在搅拌速度600～800r/min下加入颜料、防锈粉料、填充封闭粉料、抗开裂粉料、去离子水进行研磨。
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