CN112251109A

CN112251109A - 一种室温固化型耐高温防腐涂料及其制备方法

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Publication number: CN112251109A
Application number: CN202011186923.2A
Authority: CN
Inventors: 陈翔; 庄海燕; 叶志民
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-01-22

Abstract

一种室温固化型耐高温防腐涂料，其采用环氧树脂对有机硅进行改性，有机硅环氧树脂通过与低分子量聚酰胺树脂和腰果壳油改性环氧树脂复配，可实现成品涂料在常温下的完全固化，并与金属基材具有较好的附着强度，服役期间不易脱落，并可耐600℃以上高温，有效提升了金属基材的高温防腐蚀能力，制备得到的防腐涂料基材粘附力强、致密度高、力学性能优异、室温下可完全固化，能够在大型工件上或大面积的应用，具有较高的经济价值，前景广阔。

Description

一种室温固化型耐高温防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，具体的说是一种室温固化型耐高温防腐涂料及其制备方法。

背景技术

防腐涂料是油漆涂料中必不可少的一种涂料。其能够在相对苛刻的腐蚀环境里应用，并对金属等产品起到防腐蚀的作用，以保护有色金属延长其使用寿命。

近年来，人们开发出了多种防腐涂料，国外方面，美国Narmco公司产品名为Imidifel850的耐热漆，是以聚苯并咪唑作基料，此产品高温强度极优良，短期可耐539℃，但价格较贵，热喷涂，固化操作麻烦。法国Rhone-Poulene公司开发的M33以聚双马来酰亚胺树脂的耐热漆，耐热可达250℃以上，具有较高的热稳定性和耐化学品性。俄罗斯研制的聚有机硅酸盐涂料由有机硅氧烷清漆和硅酸盐添加剂及金属氧化物组成，耐700℃高温2500h，500℃到700℃冷热交变10个循环，耐湿热、电绝缘、耐腐蚀、耐辐照。国内方面，涂料工业研究设计院的姜立萍采用有机硅树脂和无机填料研制出一种耐高温涂料，涂膜可以在260 ℃下长期使用。张志华等在铝材表面的高温绝缘涂料的研制中，采用聚酰亚胺树脂、陶瓷釉等制备的涂层具有良好电绝缘性，耐热性可达到400 ℃。深圳市天健涂料科技开发有限公司的周荣华采用丙烯酸树脂和氨基树脂改性有机硅，制备了250℃下可长期使用的耐高温涂料。南京林业大学的郭斌采用聚氨酯改性有机硅，制备的耐高温涂料700℃，1小时涂层不开裂、不脱落。中船重工七二五所发明了一种管道外壁用耐800℃高温的有机硅防腐涂料，可在海洋环境下长期使用。

但上述这些防腐涂料的缺陷为：涂层耐高温性能主要取决于耐高温树脂在高温状态下的分解转化情况及耐高温填料的熔融成膜情况。目前，市场上应用的耐高温防腐涂料若使用温度在300℃以上时，往往在成分中采用有机硅树脂作为粘合剂，但有机硅类耐高温涂料在室温下不能完全固化或无法固化，若需完全固化，需要对其进行加热工艺处理，这一定程度限制了耐高温涂料在大面积或大型工件上的使用。同时，由于有机硅类耐高温涂料在常温下固化不完全，易导致涂层与基材附着强度较低，进而出现涂层大面积脱落的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种室温固化型耐高温防腐涂料，其通过特定比例配方的调整，利用组分间的复配协同关系，制备出了一种基材粘附力强、致密度高、力学性能优异、室温下可完全固化，并可耐600℃以下高温的防腐涂料，使其能够在大型工件或大面积的应用。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种室温固化型耐高温防腐涂料，由重量比为13:1的配料A和配料B组成，该配料A和配料B在涂刷使用前需进行均匀混合；

所述配料A中各组分的重量百分配比为：有机硅环氧树脂30～45%、玻璃料Ⅰ5～10%、玻璃料Ⅱ5～10%、莫来石纤维粉2～5%、氧化钠2～5%、复配填料Ⅰ15～25%、复配填料Ⅱ15～25%、二甲苯8～15%、助剂1～3%，所述玻璃料Ⅰ的熔点为400±30℃，玻璃料Ⅱ的熔点为600±30℃，所述的复配填料Ⅰ包括高岭土、滑石粉和云母粉，复配填料Ⅱ包括氧化铁红、磷酸锌和三聚磷酸铝；

所述配料B中各组分的重量百分配比为：低分子量聚酰胺树脂16～30%、腰果壳油改性环氧树脂30~50%和溶剂30~40%。

优选的，所述的玻璃料Ⅰ由重量比为3:4:3的氧化铅、氧化硼和氧化铋组成。

优选的，所述的玻璃料Ⅱ由重量比为3:2:5的氧化铅、氧化硼和氧化铋组成。

优选的，所述的助剂由质量比为（0.5-2）：（0.5-2）：（0.5-2）：（1-2）的分散剂、消泡剂、流平剂和触变剂组成。

优选的，所述的配料B中的溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物。

一种室温固化型耐高温防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、物料准备

按照权利要求1所述的重量百分配比分别称取各组分，备用；

步骤二、填料的干燥处理

将步骤一称取的玻璃料Ⅰ、玻璃料Ⅱ、莫来石纤维粉、氧化钠、复配填料Ⅰ和复配填料Ⅱ分别置于温度为110±5℃的干燥箱内进行烘干处理2～10h，自然冷却至室温后，将各颜填料分别装袋、密封、标识备用；

步骤三、配料A的制备

向分散器中加入步骤一所称取的有机硅环氧树脂和助剂，并向其中加入步骤一所称取溶剂二甲苯质量的65~75%，在转速为500-800 r/min的条件下进行分散处理10～25min，之后，再向其中加入步骤二中进行过干燥处理的颜填料，于转速为1200～1500 r/min的条件下进行二次分散处理20～50min，然后，将所得混配物料转置于研磨机中进行研磨处理1～3h，直至混配物料的细度≤80μm，然后，向混配物料中加入剩余的溶剂二甲苯进行粘度调节，充分混匀后，进行过滤和分装，即得配料A，备用；

步骤四、配料B的制备

将步骤一称取的低分子量聚酰胺树脂、腰果壳油改性环氧树脂和溶剂置于分散器中，于800～1000 r/min条件下进行分散处理20～50min，之后，进行过滤和分装，即得配料B，备用；

步骤五、混配使用

在涂料施工使用时，按照配料A与配料B的重量比为13:1的比例，分别取步骤三制得的配料A和步骤四制得的配料B进行混合，充分混匀后，即得可进行涂刷使用的成品室温固化型耐高温防腐涂料。

优选的，在步骤五中，所述的涂刷方式为高压无气喷涂、高压有气喷涂、辊涂和刷涂中的任意一种。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种室温固化型耐高温防腐涂料是一种双组分的有机硅环氧涂料，其在应用于金属基材后，能够有效防止基材的高温腐蚀，可对材料提供600℃以下有效高温防护，耐高温性能优异，从而提高了工件的使用寿命。本发明的室温固化型耐高温防腐涂料可大面积施工，涂装后涂层在常温下可完全固化，无需进行高温固化处理，可在大型工件或装备上更加广泛的应用。

2、本发明提供的一种室温固化型耐高温防腐涂料，采用环氧树脂对有机硅进行改性，有机硅环氧树脂通过与低分子量聚酰胺树脂和腰果壳油改性环氧树脂复配，可实现成品涂料在常温下的完全固化，并与金属基材具有较好的附着强度，服役期间不易脱落，并可耐600℃以上高温，有效提升了金属基材的高温防腐蚀能力，具有较高的经济价值，前景广阔。

3、本发明的一种室温固化型耐高温防腐涂料，在配方中添加有具有不同熔点的玻璃料，通过不同熔点玻璃料（熔点分别为400℃和600℃）的添加，利用玻璃料在不同温度下依次形成的熔融状态，补充有机硅环氧树脂于300~400℃开始发生热分解所产生的空隙，从而使涂料整体形成了梯度涂层，保持了涂层的致密性，使其使用寿命大大延长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不局限于下面的实施例；

一种室温固化型耐高温防腐涂料，其通过有机硅环氧树脂与相应比例的低分子量聚酰胺树脂及腰果壳油改性环氧树脂固化剂的复配，保证耐高温性能的同时实现室温下固化；并通过耐高温防腐填料、功能填料的合理应用实现涂层高温防腐能力。

为使耐高温涂层在常温下实现完全固化，与金属基材具有较好结合力，并具有较好的防腐蚀和耐高温性能，本发明涂料的配方包括配料A和配料B，涂料使用时，配料A和配料B按照质量比为13:1进行调配，搅拌均匀后，即可涂刷使用；

所述的配料A由以下重量份数的组分构成：有机硅环氧树脂30～45%、玻璃料Ⅰ5～10%、玻璃料Ⅱ5～10%、莫来石纤维粉2～5%、氧化钠2～5%、复配填料Ⅰ15～25%、复配填料Ⅱ15～25%、二甲苯8～15%、助剂1～3%，所述玻璃料Ⅰ的熔点为400±30℃，玻璃料Ⅱ的熔点为600±30℃，所述的复配填料Ⅰ包括高岭土、滑石粉和云母粉，复配填料Ⅱ包括氧化铁红、磷酸锌和三聚磷酸铝；助剂由质量比为（0.5-2）：（0.5-2）：（0.5-2）：（1-2）的分散剂、消泡剂、流平剂和触变剂组成。

所述配料B中各组分的重量百分配比为：低分子量聚酰胺树脂16～30%、腰果壳油改性环氧树脂30~50%和溶剂30~40%，所述的溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物。

本发明的室温固化型耐高温防腐涂料在配方上有以下几点显著优势：

（1）针对有机硅树脂粘附性、力学性能不佳、无法室温固化的缺点，采用环氧树脂对有机硅进行改性。利用环氧树脂在化学活性和力学性能上的优势，实现有机硅涂料在粘附性、力学性能上的提升，同时具备有机硅材料的耐高温性及可室温固化性。

（2）采用低分子量聚酰胺树脂和腰果壳油改性环氧树脂复配作为固化剂，改善涂层韧性和附着力。

（3）有机硅环氧树脂在300℃~400℃开始发生热分解，涂层在高温下发生分解，碳化，通过不同熔点玻璃料（熔点分别为400℃和600℃）的添加，由于玻璃料在不同温度下依次形成熔融状态，补充有机树脂分解产生的空隙，形成梯度涂层，保持涂层的致密性。

（4）加入莫来石纤维粉，在高温环境下可保持涂层线膨胀系数变化较小；加入氧化钠，可补偿部分涂层因高温分解产生的线膨胀系数变化。

（5）加入高岭土、滑石粉、云母粉等粉料，可有效防止高温下涂层开裂，提高涂层耐高温性能。

（6）以氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝等作为耐高温防腐蚀填料，增强涂料的耐高温防腐蚀性能。

本发明研制的室温固化型耐高温防腐涂料，通过与聚酰胺树脂和腰果壳油改性环氧树脂复配，可实现常温下完全固化，与金属基材具有较好的附着强度，可耐600℃以上高温，有效提升了金属基材的高温防腐蚀能力。

本发明的一种室温固化型耐高温防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、物料准备

按照质量百分配比分别称取配料A和配料B中的各组分，备用；

步骤二、填料的干燥处理

将步骤一称取的颜填料——玻璃料Ⅰ、玻璃料Ⅱ、莫来石纤维粉、氧化钠、复配填料Ⅰ和复配填料Ⅱ，各自放置于干燥洁净的托盘中，放入温度为110±5℃的干燥箱内进行烘干处理2～10h，自然冷却至室温后，将各颜填料分别装袋、密封、标识备用；

步骤三、配料A的制备

向分散器中加入步骤一所称取的有机硅环氧树脂和散剂、消泡剂、流平剂、触变剂等助剂，并向其中加入步骤一所称取溶剂二甲苯质量的65~75%，用高速分散机在转速为500-800r/min的条件下进行分散处理10～25min，之后，再向其中加入步骤二中进行过干燥处理的颜填料，于转速为1200～1500 r/min的条件下进行二次分散处理20～50min，然后，将所得混配物料转置于研磨机中进行研磨处理1～3h，直至混配物料的细度≤80μm，然后，向混配物料中加入剩余的溶剂二甲苯进行粘度调节到合适的范围，充分混匀后，进行过滤、出料、和分装，即得配料A，备用；

步骤四、配料B的制备

步骤五、混配使用

在涂料施工使用时，按照配料A与配料B的重量比为13:1的比例，分别取步骤三制得的配料A和步骤四制得的配料B进行混合，即可进行涂装，涂装方式包括喷涂、刷涂、辊涂。

本发明通过下列实施例进一步加以说明，但非用以限制本发明的范围。本发明室温固化型耐高温防腐涂料为双组分涂料，涂料主要用高压无气喷涂机喷涂，推荐涂装两道。

实施例1

表1 为实施例1的涂料配方

表1

本实施例涂料的制备方法如下：

一、制备配料A

（1）填料的干燥处理

按照表1中的质量百分配比，分别称取颜填料——玻璃料Ⅰ、玻璃料Ⅱ、莫来石纤维粉、氧化钠、复配填料Ⅰ和复配填料Ⅱ，各自放置于干燥洁净的托盘中，放入温度为110℃的干燥箱内进行烘干处理6h，自然冷却至室温后，将各颜填料分别装袋、密封、标识备用；

（2）配料A的制备

按照表1中的质量百分配比，分别取有机硅环氧树脂和散剂、消泡剂、流平剂、触变剂等助剂，并向其中加入步骤一所称取溶剂二甲苯质量的70%，用高速分散机在转速为600 r/min的条件下进行分散处理15min，之后，再向其中加入步骤二中进行过干燥处理的颜填料，于转速为1300 r/min的条件下进行二次分散处理30min，然后，将所得混配物料转置于研磨机中进行研磨处理2h，直至混配物料的细度≤80μm，然后，向混配物料中加入剩余的溶剂二甲苯进行粘度调节到合适的范围，充分混匀后，进行过滤、出料、和分装，即得配料A，备用；

二、制备配料B

按照表1中的质量百分配比，取的低分子量聚酰胺树脂、腰果壳油改性环氧树脂和溶剂置于分散器中，于900 r/min条件下进行分散处理30min，之后，进行过滤和分装，即得配料B，备用；

三、制备绝缘耐磨防腐多功能涂料

按照重量比为13:1的配比关系，取上述步骤制备得到的配料A和配料B进行混配，充分混合均匀后，即可涂刷使用。

实施例2

表2 为实施例2的涂料配方

表2

本实施例涂料的制备方法如下：

一、制备配料A

（1）填料的干燥处理

按照表1中的质量百分配比，分别称取颜填料——玻璃料Ⅰ、玻璃料Ⅱ、莫来石纤维粉、氧化钠、复配填料Ⅰ和复配填料Ⅱ，各自放置于干燥洁净的托盘中，放入温度为115℃的干燥箱内进行烘干处理2h，自然冷却至室温后，将各颜填料分别装袋、密封、标识备用；

（2）配料A的制备

按照表1中的质量百分配比，分别取有机硅环氧树脂和散剂、消泡剂、流平剂、触变剂等助剂，并向其中加入步骤一所称取溶剂二甲苯质量的75%，用高速分散机在转速为500 r/min的条件下进行分散处理25min，之后，再向其中加入步骤二中进行过干燥处理的颜填料，于转速为1500 r/min的条件下进行二次分散处理50min，然后，将所得混配物料转置于研磨机中进行研磨处理1h，直至混配物料的细度≤80μm，然后，向混配物料中加入剩余的溶剂二甲苯进行粘度调节到合适的范围，充分混匀后，进行过滤、出料、和分装，即得配料A，备用；

二、制备配料B

按照表1中的质量百分配比，取的低分子量聚酰胺树脂、腰果壳油改性环氧树脂和溶剂置于分散器中，于800 r/min条件下进行分散处理50min，之后，进行过滤和分装，即得配料B，备用；

三、制备绝缘耐磨防腐多功能涂料

实施例3

表3 为实施例3的涂料配方

表3

本实施例涂料的制备方法如下：

一、制备配料A

（1）填料的干燥处理

按照表1中的质量百分配比，分别称取颜填料——玻璃料Ⅰ、玻璃料Ⅱ、莫来石纤维粉、氧化钠、复配填料Ⅰ和复配填料Ⅱ，各自放置于干燥洁净的托盘中，放入温度为105℃的干燥箱内进行烘干处理10h，自然冷却至室温后，将各颜填料分别装袋、密封、标识备用；

（2）配料A的制备

按照表1中的质量百分配比，分别取有机硅环氧树脂和散剂、消泡剂、流平剂、触变剂等助剂，并向其中加入步骤一所称取溶剂二甲苯质量的65%，用高速分散机在转速为800 r/min的条件下进行分散处理10min，之后，再向其中加入步骤二中进行过干燥处理的颜填料，于转速为1200 r/min的条件下进行二次分散处理20min，然后，将所得混配物料转置于研磨机中进行研磨处理3h，直至混配物料的细度≤80μm，然后，向混配物料中加入剩余的溶剂二甲苯进行粘度调节到合适的范围，充分混匀后，进行过滤、出料、和分装，即得配料A，备用；

二、制备配料B

按照表1中的质量百分配比，取的低分子量聚酰胺树脂、腰果壳油改性环氧树脂和溶剂置于分散器中，于1000 r/min条件下进行分散处理20min，之后，进行过滤和分装，即得配料B，备用；

三、制备绝缘耐磨防腐多功能涂料

对本发明中各实施例制备的涂料产品进行性能测试和测试结果如表4和表5所示：

表4室温固化型耐高温防腐涂料主要技术指标

表5 实施例的产品检测结果

由表5的性能指标测试结果可以看出，本发明的涂料产品具有优异的耐高温性能，能于600℃高温下进行使用；且涂料产品在常温和600℃高温下的附着力较强，能与基材较好结合，并不易脱落，耐盐雾、耐湿热、耐柴油性能优异，可大面积施工或在大型工件或装备上广泛应用，实用效果较好。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims

1.一种室温固化型耐高温防腐涂料，其特征在于：由重量比为13:1的配料A和配料B组成，该配料A和配料B在涂刷使用前需进行均匀混合；

2.根据权利要求1所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的玻璃料Ⅰ由重量比为3:4:3的氧化铅、氧化硼和氧化铋组成。

3.根据权利要求1所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的玻璃料Ⅱ由重量比为3:2:5的氧化铅、氧化硼和氧化铋组成。

4.根据权利要求1所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的助剂由质量比为（0.5-2）：（0.5-2）：（0.5-2）：（1-2）的分散剂、消泡剂、流平剂和触变剂组成。

5.根据权利要求1所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料，其特征在于：所述的溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、物料准备

按照权利要求1所述的重量百分配比分别称取各组分，备用；

步骤二、填料的干燥处理

步骤三、配料A的制备

步骤四、配料B的制备

步骤五、混配使用

7.根据权利要求6所述的一种室温固化型耐高温防腐涂料的制备方法，其特征在于：在步骤五中，所述的涂刷方式为高压无气喷涂、高压有气喷涂、辊涂和刷涂中的任意一种。