CN114181612A - 一种耐高温纳米级水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温纳米级水性涂料及其制备方法。涂料包括如下质量份数的原料:纳米成膜促进剂5‑10份、有机膨润土3‑15份、粉煤灰10‑15份、氧化钙11‑32份、高硅氧玻璃纤维3‑12份、分散剂5‑10份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯5‑10份、有机硅消泡剂3‑10份、水20‑30份;以上粉末均为纳米级;所述纳米成膜促进剂包括环氧改性有机硅树脂10‑20份、草酸盐3‑10份和纳米TiO2水溶胶40‑50份。本发明通过对水性涂料的成份进行改进,使水性涂料的耐高温性、力学性能都得到很好的提升。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,尤其涉及一种耐高温纳米级水性涂料及其 制备方法。
背景技术
目前的水性涂料耐高温效果较差,只能适用于一些工况环境较为温和 的场合,而对于一些使用环境较为恶劣的工况环境,例如长时间暴露在室 外设备的表面、冶金设备的表面或发电厂燃烧炉的表面等,长时间处于高 温环境下,易造成涂料掉落,使设备表面涂料损坏,失去保护功能,大大 降低了设备的使用寿命,并且增加了设备表面保护的维护成本。
发明内容
本发明的目的在于,针对现有技术的上述不足,提出一种附着力好、 硬度好的耐高温纳米级水性涂料及其制备方法。
本发明的一种耐高温纳米级水性涂料,包括如下质量份数的原料:纳 米成膜促进剂5-10份、有机膨润土3-15份、粉煤灰10-15份、氧化钙11-32 份、高硅氧玻璃纤维3-12份、分散剂5-10份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙 烯酸酯5-10份、有机硅消泡剂3-10份、水20-30份;以上粉末均为纳米级;
所述纳米成膜促进剂包括环氧改性有机硅树脂10-20份、草酸盐3-10 份和纳米TiO2水溶胶40-50份。
进一步的,环氧改性有机硅树脂是以二甲基二乙氧基硅氧烷和硅烷偶 联剂为原料,通过溶胶-凝胶法制得。
进一步的,纳米成膜促进剂6-8、有机膨润土8-12份、粉煤灰12-15份、 氧化钙20-28份、高硅氧玻璃纤维5-10、分散剂5-10、纤维素纳米晶改性 聚氨酯丙烯酸酯7-9份、有机硅消泡剂5-8份、水24-28份;
进一步的,所述纳米成膜促进剂包括环氧改性有机硅树脂12-15份、草 酸盐5-7份和纳米TiO2水溶胶45份。
一种如权利要求1-4任一项所述的一种耐高温纳米级水性涂料的制备 方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙与粉煤灰混合组成混合料,加入水调 成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土、高硅氧玻璃纤维、分散剂、 纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯和有机硅消泡剂搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂搅拌混合得耐高温纳米级水性涂 料。
进一步的,步骤S2中,搅拌转速为1000-1200r/min,分散时间为 25-35min。
进一步的,步骤S3中,搅拌转速为1000-1200r/min,分散时间为 25-35min。
本发明通过对水性涂料的成份进行改进,使水性涂料的耐高温性、力 学性能都得到很好的提升,本发明的氧化钙与粉煤灰混合组成混合料,加 入水调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙 凝胶,折出以分子状态存在的纳米级晶体,与纳米成膜促进剂、有机膨润 土、高硅氧玻璃纤维相互配合,形成网络状交联结构,力学性能好,耐高 温性能优异,搭配纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯可提高涂层的硬度、 附着力和力学性能,本发明以水作溶剂,减少施工中大量挥发性有机溶剂 的使用,有益于保护环境及施工人员的身体健康,与现有水性涂料相比, 耐高温性能好,附着力强,流动性好,力学性能优异。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙11份与粉煤灰10份混合组成混合料, 加入水20份调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化 铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土3份、高硅氧玻璃纤维3 份、分散剂5份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯5份和有机硅消泡剂3 份搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂5份搅拌混合得耐高温纳米级水性 涂料。
其中,纳米成膜促进剂的组分为:环氧改性有机硅树脂10份、草酸盐 3份和纳米TiO2水溶胶40份。
实施例2
一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙32份与粉煤灰15份混合组成混合料, 加入水30份调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化 铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土15份、高硅氧玻璃纤维12 份、分散剂10份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯10份和有机硅消泡 剂10份搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂10份搅拌混合得耐高温纳米级水 性涂料。
其中,纳米成膜促进剂的组分为:环氧改性有机硅树脂20份、草酸盐 10份和纳米TiO2水溶胶50份。
实施例3
一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙20份与粉煤灰12份混合组成混合料, 加入水24份调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化 铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土8份、高硅氧玻璃纤维5份、 分散剂7份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯7份和有机硅消泡剂8份 搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂8份搅拌混合得耐高温纳米级水性 涂料。
其中,纳米成膜促进剂的组分为:环氧改性有机硅树脂15份、草酸盐 6份和纳米TiO2水溶胶45份。
对比例1
水性涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙11份与粉煤灰10份混合组成混合料, 加入水20份调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化 铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土3份、高硅氧玻璃纤维3 份、分散剂5份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯5份和有机硅消泡剂3 份搅拌混合。
对比例2
一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙11份与粉煤灰10份混合组成混合料, 加入水20份调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化 铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土3份、分散剂5份和有机硅 消泡剂3份搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂5份搅拌混合得耐高温纳米级水性 涂料。
其中,纳米成膜促进剂的组分为:环氧改性有机硅树脂10份、草酸盐 3份和纳米TiO2水溶胶40份。
性能测试实验
实施例1-3的制备方法分别制得三组耐高温纳米级水性涂料,和对比例 1和2作为对照组,然后将这五组水性涂料分别涂覆于五个相同表面环境的 金属样品上,带涂料干结2-3h后,将五个金属样品分别置于烤箱内,在 300-500℃的温度下烘烤10-27h,分别观察每组金属样品表面涂料情况,同 时记录烘烤时间,测试结果如表1所示。
表1
由表1可知,采用本发明实施例1-3的制备方法得到的耐高温水性涂料 在烘烤实验过程中,无任何变化,因此,本发明可实现对水性涂料的成份 进行改进,使水性涂料的耐高温性能得到很好的提升,来使水性涂料能够 长时间承受高温环境的目的,大大提升了水性涂料耐高温效果,使水性涂 料不仅能适用于一些工况环境较为温和的场合,而且对于一些使用环境较 为恶劣的工况环境也适用,很好的避免了水性涂料长时间处于高温环境下,造成涂料掉落的情况发生,防止设备表面涂料损坏,使涂料长期维持保护 功能,大大延长了设备的使用寿命,并且降低了设备表面保护的维护成本, 从而大大方便了人们使用水性涂料。
实施例1-3的制备方法分别制得三组耐高温纳米级水性涂料,和对比例 1和2作为对照组,然后将这五组水性涂料分别涂覆于五个相同表面环境的 金属样品上,带涂料干结2-3h后,得到涂层,按照标准GB/T 19250-2013、 GB/T 30693-2014、HG/T 3344-2012、GB/T10125-2012测定涂层的拉伸强度、 断裂伸长率、水接触角、吸水率、降解峰值温度通过热重分析仪根据标准 GB/T 27761-2011进行测试(氮气氛下,升温速率10k/min),结果如表2所示。
由上述表2可知,实施例1~3制备的涂料形成的涂膜的力学性能(拉伸 强度和断裂伸长率)优于对比例1~2,水接触角、吸水率、降解峰值温度等 性能也均远高于对比例1~2。
表2
以上未涉及之处,适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是 本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限 制本发明的范围,本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实 施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离 本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员 应该理解,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、 等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种耐高温纳米级水性涂料,其特征在于:包括如下质量份数的原料:纳米成膜促进剂5-10份、有机膨润土3-15份、粉煤灰10-15份、氧化钙11-32份、高硅氧玻璃纤维3-12份、分散剂5-10份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯5-10份、有机硅消泡剂3-10份、水20-30份;以上粉末均为纳米级;
所述纳米成膜促进剂包括环氧改性有机硅树脂10-20份、草酸盐3-10份和纳米TiO2水溶胶40-50份。
2.如权利要求1所述的一种耐高温纳米级水性涂料,其特征在于:环氧改性有机硅树脂是以二甲基二乙氧基硅氧烷和硅烷偶联剂为原料,通过溶胶-凝胶法制得。
3.如权利要求1所述的一种耐高温纳米级水性涂料,其特征在于:纳米成膜促进剂6-8份、有机膨润土8-12份、粉煤灰12-15份、氧化钙20-28份、高硅氧玻璃纤维5-10份、分散剂5-10份、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯7-9份、有机硅消泡剂5-8份、水24-28份。
4.如权利要求1所述的一种耐高温纳米级水性涂料,其特征在于:所述纳米成膜促进剂包括环氧改性有机硅树脂12-15份、草酸盐5-7份和纳米TiO2水溶胶45份。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:按照上述质量份数,将氧化钙与粉煤灰混合组成混合料,加入水调成灰浆,投入搅拌加热升压反应生成水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶;
S2:按照上述质量份数,再投入有机膨润土、高硅氧玻璃纤维、分散剂、纤维素纳米晶改性聚氨酯丙烯酸酯和有机硅消泡剂搅拌混合;
S3:再投入配置好的纳米成膜促进剂搅拌混合得耐高温纳米级水性涂料。
6.如权利要求5所述的一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,其特征在于:步骤S2中,搅拌转速为1000-1200r/min,分散时间为25-35min。
7.如权利要求5所述的一种耐高温纳米级水性涂料的制备方法,其特征在于:步骤S3中,搅拌转速为1000-1200r/min,分散时间为25-35min。
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