CN113930152B - 一种水性有机硅耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水性有机硅耐高温涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水性有机硅耐高温涂料即其制备方法，其中，涂料按质量百分比计，包括以下组分：水性有机硅树脂：40.0～50.0%；分散剂：0.8～1.5%；润湿剂：0.5～1.0%；消泡剂：0.7～1.0%；流变助剂：0.2～0.6%；耐高温填料：9.0～17.0%；耐高温颜料：9.0～13.0%；防锈颜料：3.0～6.0%；复合催干剂：0.3～0.6%；抗闪锈剂：0.2～1.5%；去离子水：15.0～20.0%;水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比（7‑9）:1混合而成。将分散剂BYK‑190、润湿剂、消泡剂、流变助剂依次加入去离子水中，搅拌均匀后高速分散，加入水性有机硅树脂高速分散，在低速搅拌下加入催干剂、抗闪锈剂，中速分散均匀即得该涂料。本发明的水性有机硅耐高温涂料不含助溶剂，VOC含量＜20g/L，环境友好，且耐高温性能优异。

Description

一种水性有机硅耐高温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性有机硅耐高温涂料及其制备方法。
背景技术
国家对环保要求日益严格，随着VOC（挥发性有机化合物）排放标准的发布，溶剂型涂料已经无法满足政策和市场要求，企业的环保意识在不断提升，绿色环保涂料已成为涂料行业发展的趋势。其中，水性涂料在木器漆、集装箱、工程机械和钢结构等领域发展迅速，得到了大力推广和应用。但是，现有的水性有机硅耐高温涂料耐高温性能仍然有限，仅适用于400℃高温以下环境，无法在更高温度下长期使用，对于发动机、高温管道、排气管、高温炉、厨房电器等耐高温防护领域仍然采用溶剂型有机硅涂料，溶剂型有机硅涂料的广泛使用仍不符合环保及市场要求，需研制耐400℃以上的水性有机硅耐高温涂料来替换现有应用于高温防护领域的溶剂型有机硅涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性有机硅耐高温涂料及其制备方法。该水性有机硅耐高温涂料不含助溶剂，VOC含量＜20g/L，环境友好，且耐高温性能优异。
本发明所采用的技术方案是：
一种水性有机硅耐高温涂料，按质量百分比计，包括以下组分：
水性有机硅树脂：40.0~50.0%；
分散剂：0.8~1.5%；
润湿剂：0.5~1.0%；
消泡剂：0.7~1.0%；
流变助剂：0.2~0.6%；
耐高温填料：9.0~17.0%；
耐高温颜料：9.0~13.0%；
防锈颜料：3.0~6.0%；
复合催干剂：0.3~0.6%；
抗闪锈剂：0.2~1.5%；
去离子水：15.0~20.0%；
所述水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比（7-9）:1混合而成。
进一步地，所述分散剂为BYK-190、BYK-182和OROTAN 1124中的一种或多种；
进一步地，所述消泡剂为TEGO 901W、BYK-012和BASF SI 2292的一种或多种。
进一步地，所述流变助剂为BENTONE LT、WT-105A和P2100W的一种或多种。
进一步地，所述耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比（4-6）:1混合组成。
进一步地，所述耐高温颜料为铜铬黑、钴蓝和水性铝粉浆中的一种或多种。
进一步地，所述防锈颜料为改性磷酸锌。
进一步地，所述抗闪锈剂为FR3970。
进一步地，所述复合催干剂由乙二醇锑、醋酸钙和醋酸锌按质量比5:2:3混合组合。
一种水性有机硅耐高温涂料的制备方法，包含以下步骤：
（1）按比例称取各组分；
（2）将分散剂、润湿剂、消泡剂、流变助剂依次加入去离子水中，以300-500r/min低速搅拌均匀后，在1000-1500r/min下高速分散20min；
（3）依次加入耐高温颜料、耐高温填料和防锈颜料，高速分散40-60min，然后研磨至细度≤30μm后备用；
（4）再加入水性有机硅树脂，在1000-1500r/min下高速分散10min；
（5）在300-500r/min低速搅拌下缓慢加入催干剂，然后滴加抗闪锈剂，在700-900r/min下中速分散10min分散均匀，得到所述水性有机硅耐高温涂料。
本发明的有益效果：
1.本发明以DOWSIL 8016和3141为成膜物质，添加耐高温颜料、耐高温填料，辅以抗闪锈剂和复合催干剂等助剂，制备了一种水性有机硅耐高温涂料，该水性有机硅耐高温涂料可常温固化，不含助溶剂，可耐800℃的高温，硬度高，高温前后机械性能和防腐性能优异。
2.本发明中水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按一定质量混合而成，其中DOWSIL 8016是纯水性有机硅树脂，为聚甲基/苯基硅氧烷三官能团支链结构，高温下有机硅树脂中的侧链官能团和主链被破坏，完全转化为无机硅氧烷结构，在断裂处形成活性位点与体系中的颜填料作用，发生二次成膜形成更加致密的漆膜，其在高温后能够形成更多的活性位点，形成的无机硅氧烷结构交联密度更高，耐高温性能优异，同时，DOWSIL 8016不含助溶剂，VOC含量＜1%，3141为丙烯酸改性有机硅分散体，VOC含量低，韧性好、耐高温，防腐性能好，3141与DOWSIL 8016搭配使用可以促进DOWSIL 8016常温固化，同时有助于提高涂层高温后的柔韧性。
3.本发明的耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按一定质量混合组成，防腐性能好，密度小，吸油量低，表面带有羟基能与有机硅树脂的官能团反应进一步提升涂层的耐热性能。
4.本发明的水性有机硅耐高温涂料，其VOC低，环保无污染，耐高温，可用于替换现有的溶剂型有机硅涂料，广泛应用于发动机、高温管道、排气管、高温炉、厨房电器等防护领域。
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以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种水性有机硅耐高温涂料，按质量百分比计，包括以下组分：
水性有机硅树脂：40.0~50.0%；
分散剂：0.8~1.5%；
润湿剂：0.5~1.0%；
消泡剂：0.7~1.0%；
流变助剂：0.2~0.6%；
耐高温填料：9.0~17.0%；
耐高温颜料：9.0~13.0%；
防锈颜料：3.0~6.0%；
复合催干剂：0.3~0.6%；
抗闪锈剂：0.2~1.5%；
去离子水：15.0~20.0%;
所述水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比（7-9）:1混合而成，水性有机硅树脂3141可采用无锡希亚诺新材料科技有限公司生产的3141水性有机硅树脂。
其中：分散剂、消泡剂、流变助剂、耐高温颜料、防锈颜料、抗闪锈剂、复合催干剂均可采用市售产品，例如：
分散剂为BYK-190、BYK-182和OROTAN 1124中的一种或多种；
消泡剂为TEGO 901W、BYK-012和BASF SI 2292的一种或多种；
流变助剂为BENTONE LT、WT-105A和P2100W的一种或多种。
耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比（4-6）:1混合组成；
所述耐高温颜料为铜铬黑、钴蓝和水性铝粉浆中的一种或多种；
防锈颜料为改性磷酸锌；
抗闪锈剂为武汉佰丰化工新材料有限公司生产的FR3970；
复合催干剂由乙二醇锑、醋酸钙和醋酸锌按质量比5:2:3混合组合。
实施例1
一种水性有机硅耐高温涂料，其配方如表1；
表1：实施例1的涂料配方
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
其中，水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比7:1混合而成。
耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比4:1混合组成。
制备方法包括以下步骤：
（1）按比例称取各组分；
（2）将1.5份分散剂BYK-190、1.0份润湿剂TEGO 4100、1.0份消泡剂TEGO 901W、0.6份流变助剂BENTONE LT依次加入去离子水中，低速（400r/min）搅拌均匀后，高速（1200r/min）分散20min；
（3）加入40份水性有机硅树脂高速（1200r/min）分散10min；
（4）低速（400r/min）搅拌下缓慢加入0.6份催干剂，然后滴加1.5份抗闪锈剂，中速（800r/min）分散10min分散均匀，得到水性有机硅耐高温涂料。
实施例2-3
实施例2-3的涂料配方分别见表2和表3，制备方法同实施例1，
表2：实施例2的涂料配方
Figure RE-342373DEST_PATH_IMAGE002
其中，水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比8:1混合而成。
耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比5:1混合组成。
表3：实施例3的涂料配方
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE003
其中，水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比9:1混合而成。
耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比6:1混合组成。
实施例1-3所得的水性有机硅耐高温涂料以及市售的德国瓦克 SILRES MP 50E水性有机硅耐高温涂料（作为对比例）的主要性能检验结果见表4。
表4：实施例１～３的水性有机硅耐高温涂料及对比例的SILRES MP 50E水性有机硅耐高温涂料的主要性能检验结果
Figure RE-574989DEST_PATH_IMAGE004
注：检测项目9～12耐高温性能检测：马弗炉程序升温至800℃并恒温加热72h后冷却至23±2℃后测试。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
水性有机硅树脂：40.0~50.0%；
分散剂：0.8~1.5%；
润湿剂：0.5~1.0%；
消泡剂：0.7~1.0%；
流变助剂：0.2~0.6%；
耐高温填料：9.0~17.0%；
耐高温颜料：9.0~13.0%；
防锈颜料：3.0~6.0%；
复合催干剂：0.3~0.6%；
抗闪锈剂：0.2~1.5%；
去离子水：15.0~20.0%；
所述水性有机硅树脂由DOWSIL 8016和3141按质量比（7-9）:1混合而成；
所述复合催干剂由乙二醇锑、醋酸钙和醋酸锌按质量比5:2:3混合组合。
2.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述分散剂为BYK-190、BYK-182和OROTAN 1124中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述消泡剂为TEGO901W、BYK-012和BASF SI 2292的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述流变助剂为BENTONE LT、WT-105A和P2100W的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述耐高温填料由改性硅微粉和湿法绢云母粉按质量比（4-6）:1混合组成。
6.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述耐高温颜料为铜铬黑、钴蓝和水性铝粉浆中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述防锈颜料为改性磷酸锌。
8.如权利要求1所述的一种水性有机硅耐高温涂料，其特征在于，所述抗闪锈剂为FR3970。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种水性有机硅耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）按比例称取各组分；
（2）将分散剂、润湿剂、消泡剂、流变助剂依次加入去离子水中，以300-500r/min低速搅拌均匀后，在1000-1500r/min下高速分散20min；
（3）依次加入耐高温颜料、耐高温填料和防锈颜料，高速分散40-60min，然后研磨至细度≤30μm后备用；
（4）再加入水性有机硅树脂，在1000-1500r/min下高速分散10min；
（5）在300-500r/min低速搅拌下缓慢加入催干剂，然后滴加抗闪锈剂，在700-900r/min下中速分散10min分散均匀，得到所述水性有机硅耐高温涂料。
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