CN115491120B - 一种耐高温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种耐高温涂料及其制备方法，耐高温涂料包括如下重量份数的组分：改性有机硅树脂1份、铝银浆1.19～1.31份、颜填料0.58～0.72份、溶剂1.66～1.73份、消泡剂0.009～0.016份、分散剂0.005～0.008份、附着力促进剂0.008～0.023份、润湿剂0.008～0.014份、触变剂0.002～0.007份。本申请涂料具有单组分，粘度适中，施工性优异，涂料可直接涂装于带温80～400℃喷砂除锈或带锈、带旧涂层表面，涂料可喷涂、刷涂、辊涂施工。涂层具有良好的物理化学性能，耐热可达650℃，耐盐雾1000h涂层完好，附着力达4.0MPa，抗1.5°弯曲涂层无裂纹。涂料可用于炼化、热电、化工企业过热器、分馏塔、加热炉等高温设备的不停产带温低表面处理基材的防腐施工。

Description

一种耐高温涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温涂料及其制备方法。
背景技术
由于炼化、热电等装置存在高温设备设施长期运行需要，难以实现充足时间停产进行表面处理，部分装置也无法在常温下进行防腐施工，导致炼化装置长期处于欠防护的状态。现有有机硅耐高温涂料均为常温涂覆、高温固化型涂料，其不足之处是基材表面需进行喷砂或电动工具除锈，同时难以实现高温不停产状态的涂覆，对表面带锈带旧涂层施工也有较大的局限性。现有的耐高温涂料无法满足炼化装置低表面处理状态下高温涂覆的要求。
申请内容
本申请提供一种耐高温涂料及其制备方法，能够在带锈、高温表面施工，提高涂料的高温施工适用性，具有耐热性优异、附着力好、耐盐雾等优点。
本申请采用了下列技术方案：
第一方面，本申请提供了一种耐高温涂料，包括如下重量份数的组分：改性有机硅树脂1份、溶剂1.66～1.73份。其中，改性有机硅树脂包括氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯和有机硅树脂，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇与乙苯的重量比为1:0.1:0.02:0.02，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与有机硅树脂的重量比为40:10～15。
进一步地，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的制备方法包括如下步骤：将甲基苯基聚硅氧烷树脂、二氨丙基四甲基二硅氧烷、二甲苯、四甲基氢氧化铵按照1:0.4:2:0.06的比例混合，得到混合溶液。将混合溶液置于三口烧瓶，并将三口烧瓶置于80℃的恒温箱中以400～500r/min的转速搅拌8h，将剩余溶液置于烘干箱，在160℃下裂解催化剂四甲基氢氧化铵、挥发溶剂二甲苯2h，抽真空去除催化剂四甲基氢氧化铵，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂。
进一步地，改性有机硅树脂的制备方法包括如下步骤：将氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯按照1:0.1:0.02:0.02的比例混合，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液。将有机硅树脂在搅拌下缓慢加入到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与有机硅树脂的重量比为40:10～15，搅拌的温度为常温，搅拌的转速为1200～1500r/min，搅拌的时间为30～40min，得到改性有机硅树脂。
进一步地，有机硅树脂由湖北新四海化工股份有限公司生产的SH-3021型。
进一步地，耐高温涂料还包括如下重量份数的组分：铝银浆1.19～1.31份、颜填料0.58～0.72份、消泡剂0.009～0.016份、分散剂0.005～0.008份、附着力促进剂0.008～0.023份、润湿剂0.008～0.014份、触变剂0.002～0.007份。优选地，耐高温涂料包括如下重量份数的组分：改性有机硅树脂1份、铝银浆1.21份、颜填料0.65份、溶剂1.66份、消泡剂0.01份、分散剂0.008份、附着力促进剂0.023份、润湿剂0.009份、触变剂0.004份。
进一步地，消泡剂为TEGO Airex 940型聚合物乳液消泡剂。
进一步地，分散剂为BYK-163含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物分散剂。
进一步地，附着力促进剂为BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂。
进一步地，润湿剂为TEGO Dispers 628型酸性基共聚物润湿剂。
进一步地，触变剂为R972型气相二氧化硅。
进一步地，溶剂包括如下重量份数的组分：乙二醇苯醚0.75～0.84份、二甲苯0.25～0.35份、二丙酮醇0.41～0.46份、异氟尔酮0.09～0.13份。
进一步地，颜填料包括如下重量份数的组分：二氧化硅0.21～0.28份、碳化硅0.11～0.24份、改性三聚磷酸铝0.09～0.17份、纳米二氧化钛0.02～0.07份。
进一步地，改性三聚磷酸铝由上海一品颜料有限公司生产的SAP-1型。
第二方面，本申请提供了一种上述耐高温涂料的制备方法，包括如下步骤：将溶剂加入到改性有机硅树脂中，进行一次搅拌，得到有机硅树脂溶液。采用有机硅树脂溶液制得耐高温涂料。
进一步地，采用有机硅树脂溶液制得耐高温涂料，包括：将消泡剂、分散剂、附着力促进剂、润湿剂加入到改性有机硅树脂溶液中，进行二次搅拌，得到第一混合溶液。向第一混合溶液中加入铝银浆、颜填料、触变剂，进行三次搅拌，得到第二混合溶液。对第二混合溶液进行研磨，得到耐高温涂料。
进一步地，一次搅拌的温度≤50℃，一次搅拌的转速为2500～3000r/min，一次搅拌的时间为25～30min。
进一步地，一次搅拌完成后，溶液冷却至室温。
进一步地，二次搅拌为室温下的低速搅拌。
进一步地，三次搅拌的温度≤50℃，三次搅拌的转速为1000～1500r/min，三次搅拌的时间为50～60min。
进一步地，研磨的方式为采用砂磨机研磨0.5～1h。
进一步地，耐高温涂料最高耐热温度可达650℃。
第三方面，本申请提供了一种上述耐高温材料或上述制备方法制得的耐高温材料在带锈、高温表面的应用。
进一步地，耐高温涂料直接涂装于带温80～400℃的经喷砂除锈或手动除锈或带锈、带旧的表面，或者，在常温下涂装于经喷砂除锈或手动除锈或带锈、带旧的表面，并在高温下固化成膜。
进一步地，涂装的方式采用毛刷或辊刷进行刷涂，或采用无气喷涂。
第四方面，本申请提供了一种上述耐高温材料或上述制备方法制得的耐高温材料在炼化、热电、化工企业过热器、分馏塔、加热炉等高温设备的表面防腐中的应用。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
(1)本申请实施例提供的耐高温涂料通过采用氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、低分子量的SH-3021型有机硅树脂两类有机硅树脂，使得涂层在高温、低温下均可发生有机硅树脂的交联反应，实现涂料在不同温度下的固化。另外，通过氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、低分子量的SH-3021型有机硅树脂、乙二醇苯醚、异氟尔酮、二丙酮醇、二甲苯的配合，使得体系在多种温度下具有良好的溶剂挥发速率与涂料粘度，改善涂料的成膜性，有效实现涂层高温涂覆环境下的施工适用性。
(2)本申请实施例提供的耐高温涂料通过采用低粘有机硅树脂及溶剂体系，有利于降低涂料粘度，增强体系润湿渗透能力。其中，高温状态下，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂仍具有良好的流动性，可在高温下渗透带锈表面隔绝金属基材与锈蚀、腐蚀介质接触，提高涂层附着力。另外，SAP-1型改性三聚磷酸铝填料具有“双重防锈”机理，形成的磷酸根离子与锈层内活泼锈蚀产物形成多酸络合物，在基材表面形成稳定钝化层，有效减缓锈蚀扩展。
(3)本申请实施例提供的耐高温涂料采用氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与低分子量的SH-3021型有机硅树脂组成的改性有机硅树脂，其中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂中氨基的存在，提高有机硅树脂的极性，可与基材表面、原始涂层形成氢键，增强与基材表面及原始涂层的附着。引入的低分子量的SH-3021型有机硅树脂，可有效填充氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的空隙，并与其发生交联反应，提高涂层的交联密度，增强涂层的附着力。另外，BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂适用于高温烘烤体系，提高涂料与基材表面的化学结合，并通过其与涂料互溶缠绕提高结合力，提高涂层的附着力。
(4)本申请实施例提供的耐高温涂料具有良好的物理化学性能，耐热≥650℃，耐盐雾1000h涂层完好，附着力达4.0MPa，抗1.5°弯曲涂层无裂纹，具有良好施工适用性，涂料可喷涂、刷涂或辊涂涂覆于带温80～400℃的经喷砂除锈或手动除锈或带锈、带旧的表面，或者，在常温下涂装于经喷砂除锈或手动除锈或带锈、带旧的表面，并在高温下固化成膜。
(5)本申请实施例提供的耐高温涂料可用于炼化、热电、化工企业过热器、分馏塔、加热炉等高温设备的表面防腐。
具部实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方法进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例1中的改性有机硅树脂的制备过程如下：
氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的制备方法包括如下步骤：将甲基苯基聚硅氧烷树脂、二氨丙基四甲基二硅氧烷、二甲苯、四甲基氢氧化铵按照1:0.4:2:0.06的比例混合，得到混合溶液。将混合溶液置于三口烧瓶，并将三口烧瓶置于80℃的恒温箱中以400r/min的转速搅拌8h，将剩余溶液置于烘干箱，在160℃下裂解催化剂四甲基氢氧化铵、挥发溶剂二甲苯2h，抽真空去除催化剂四甲基氢氧化铵，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂。
将氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯按照1:0.1:0.02:0.02的比例混合，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液。将SH-3021型有机硅树脂在搅拌下缓慢加入到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与SH-3021型有机硅树脂的重量比为40:10，搅拌的温度为常温，搅拌的转速为1200～1500r/min，搅拌的时间为30min，得到改性有机硅树脂。
实施例1
(1)按照每重量份数1000g，将0.78份的乙二醇苯醚、0.35份的二甲苯、0.43份的二丙酮醇、0.12份的异氟尔酮加入到1份改性有机硅树脂中，以2500r/min的转速搅拌30min，冷却至室温，得到有机硅树脂溶液。
(2)将0.009份的TEGO Airex 940型聚合物乳液消泡剂、0.008份的BYK-163含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物分散剂、0.023份的BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂、0.008份的TEGO Dispers 628型酸性基共聚物润湿剂缓慢加入到有机硅树脂溶液中，搅拌均匀，得到第一混合溶液。
(3)将1.19份的铝银浆、0.23份的二氧化硅、0.21份的碳化硅、0.12份的SAP-1型改性三聚磷酸铝、0.03份的纳米二氧化钛、0.004份的R972型气相二氧化硅加入到第一混合溶液中，以1500r/min的转速搅拌50min，得到第二混合溶液。
(4)将第二混合溶液放入到砂磨机中研磨0.5h，得到耐高温涂料。
对本实施例所得耐高温涂料的相关性能进行测试，所得耐高温涂料及其涂层的相关性能如下表所示。
Figure BDA0003122687580000061
本申请实施例2中的改性有机硅树脂的制备过程如下：
氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的制备方法包括如下步骤：将甲基苯基聚硅氧烷树脂、二氨丙基四甲基二硅氧烷、二甲苯、四甲基氢氧化铵按照1:0.4:2:0.06的比例混合，得到混合溶液。将混合溶液置于三口烧瓶，并将三口烧瓶置于80℃的恒温箱中以500r/min的转速搅拌8h，将剩余溶液置于烘干箱，在160℃下裂解催化剂四甲基氢氧化铵、挥发溶剂二甲苯2h，抽真空去除催化剂四甲基氢氧化铵，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂。
将氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯按照1:0.1:0.02:0.02的比例混合，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液。将SH-3021型有机硅树脂在搅拌下缓慢加入到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与SH-3021型有机硅树脂的重量比为40:12，搅拌的温度为常温，搅拌的转速为1200～1500r/min，搅拌的时间为40min，得到改性有机硅树脂。
实施例2
(1)按照每重量份数1000g，将0.84份的乙二醇苯醚、0.30份的二甲苯、0.46份的二丙酮醇、0.09份的异氟尔酮加入到1份改性有机硅树脂中，以2500r/min的转速搅拌30min，冷却至室温，得到有机硅树脂溶液。
(2)将0.009份的TEGO Airex 940型聚合物乳液消泡剂、0.008份的BYK-163含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物分散剂、0.023份的BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂、0.008份的TEGO Dispers 628型酸性基共聚物润湿剂缓慢加入到有机硅树脂溶液中，搅拌均匀，得到第一混合溶液。
(3)将1.25份的铝银浆、0.23份的二氧化硅、0.21份的碳化硅、0.17份的SAP-1型改性三聚磷酸铝、0.07份的纳米二氧化钛、0.004份的R972型气相二氧化硅加入到第一混合溶液中，以1500r/min的转速搅拌60min，得到第二混合溶液。
(4)将第二混合溶液放入到砂磨机中研磨1h，得到耐高温涂料。
对本实施例所得耐高温涂料的相关性能进行测试，所得耐高温涂料及其涂层的相关性能如下表所示。
Figure BDA0003122687580000081
本申请实施例3中的改性有机硅树脂的制备过程如下：
氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的制备方法包括如下步骤：将甲基苯基聚硅氧烷树脂、二氨丙基四甲基二硅氧烷、二甲苯、四甲基氢氧化铵按照1:0.4:2:0.06的比例混合，得到混合溶液。将混合溶液置于三口烧瓶，并将三口烧瓶置于80℃的恒温箱中以450r/min的转速搅拌8h，将剩余溶液置于烘干箱，在160℃下裂解催化剂四甲基氢氧化铵、挥发溶剂二甲苯2h，抽真空去除催化剂四甲基氢氧化铵，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂。
将氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯按照1:0.1:0.02:0.02的比例混合，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液。将SH-3021型有机硅树脂在搅拌下缓慢加入到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与SH-3021型有机硅树脂的重量比为40:15，搅拌的温度为常温，搅拌的转速为1200～1500r/min，搅拌的时间为35min，得到改性有机硅树脂。
实施例3
(1)按照每重量份数1000g，将0.75份的乙二醇苯醚、0.25份的二甲苯、0.41份的二丙酮醇、0.13份的异氟尔酮加入到1份改性有机硅树脂中，以3000r/min的转速搅拌25min，冷却至室温，得到有机硅树脂溶液。
(2)将0.016份的TEGO Airex 940型聚合物乳液消泡剂、0.005份的BYK-163含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物分散剂、0.008份的BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂、0.014份的TEGO Dispers 628型酸性基共聚物润湿剂缓慢加入到有机硅树脂溶液中，搅拌均匀，得到第一混合溶液。
(3)将1.31份的铝银浆、0.21份的二氧化硅、0.11份的碳化硅、0.09份的SAP-1型改性三聚磷酸铝、0.02份的纳米二氧化钛、0.002份的R972型气相二氧化硅加入到第一混合溶液中，以1000r/min的转速搅拌55min，得到第二混合溶液。
(4)将第二混合溶液放入到砂磨机中研磨0.8h，得到耐高温涂料。
对本实施例所得耐高温涂料的相关性能进行测试，所得耐高温涂料及其涂层的相关性能如下表所示。
Figure BDA0003122687580000091
Figure BDA0003122687580000101
本申请实施例4中的改性有机硅树脂的制备过程如下：
氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂的制备方法包括如下步骤：将甲基苯基聚硅氧烷树脂、二氨丙基四甲基二硅氧烷、二甲苯、四甲基氢氧化铵按照1:0.4:2:0.06的比例混合，得到混合溶液。将混合溶液置于三口烧瓶，并将三口烧瓶置于80℃的恒温箱中以400～500r/min的转速搅拌8h，将剩余溶液置于烘干箱，在160℃下裂解催化剂四甲基氢氧化铵、挥发溶剂二甲苯2h，抽真空去除催化剂四甲基氢氧化铵，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂。
将氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯按照1:0.1:0.02:0.02的比例混合，得到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液。将SH-3021型有机硅树脂在搅拌下缓慢加入到氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂溶液中，氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与SH-3021型有机硅树脂的重量比为40:12，搅拌的温度为常温，搅拌的转速为1200～1500r/min，搅拌的时间为30～40min，得到改性有机硅树脂。
实施例4
(1)按照每重量份数1000g，将0.84份的乙二醇苯醚、0.30份的二甲苯、0.46份的二丙酮醇、0.09份的异氟尔酮加入到1份改性有机硅树脂中，以2800r/min的转速搅拌28min，冷却至室温，得到有机硅树脂溶液。
(2)将0.012份的TEGO Airex 940型聚合物乳液消泡剂、0.006份的BYK-163含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物分散剂、0.015份的BYK-4512型胺基硅烷附着力促进剂、0.010份的TEGO Dispers 628型酸性基共聚物润湿剂缓慢加入到有机硅树脂溶液中，搅拌均匀，得到第一混合溶液。
(3)将1.25份的铝银浆、0.28份的二氧化硅、0.24份的碳化硅、0.17份的SAP-1型改性三聚磷酸铝、0.07份的纳米二氧化钛、0.007份的R972型气相二氧化硅加入到第一混合溶液中，以1200r/min的转速搅拌60min，得到第二混合溶液。
(4)将第二混合溶液放入到砂磨机中研磨1h，得到耐高温涂料。
对本实施例所得耐高温涂料的相关性能进行测试，所得耐高温涂料及其涂层的相关性能如下表所示。
Figure BDA0003122687580000111
以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，本申请要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种耐高温涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
改性有机硅树脂1份、溶剂1.66~1.73份；
其中，所述改性有机硅树脂包括氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、二甲苯、异丁醇、乙苯和有机硅树脂，所述氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂、所述二甲苯、所述异丁醇与所述乙苯的重量比为1:0.1:0.02:0.02，所述氨基封端改性甲基苯基聚硅氧烷树脂与所述有机硅树脂的重量比为40:10~15；有机硅树脂为由湖北新四海化工股份有限公司生产的SH-3021型。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温涂料，其特征在于，还包括如下重量份数的组分：
铝银浆1.19~1.31份、颜填料0.58~0.72份、消泡剂0.009~0.016份、分散剂0.005~0.008份、附着力促进剂0.008~0.023份、润湿剂0.008~0.014份、触变剂0.002~0.007份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温涂料，其特征在于，所述溶剂包括如下重量份数的组分：
乙二醇苯醚0.75~0.84份、二甲苯0.25~0.35份、二丙酮醇0.41~0.46份、异氟尔酮0.09~0.13份。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温涂料，其特征在于，所述颜填料包括如下重量份数的组分：
二氧化硅0.21~0.28份、碳化硅0.11~0.24份、改性三聚磷酸铝0.09~0.17份、纳米二氧化钛0.02~0.07份。
5.一种权利要求1-4任一所述的耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将溶剂加入到改性有机硅树脂中，进行一次搅拌，得到有机硅树脂溶液；
采用所述有机硅树脂溶液制得所述耐高温涂料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
采用所述有机硅树脂溶液制得所述耐高温涂料，包括：
将消泡剂、分散剂、附着力促进剂、润湿剂加入到所述改性有机硅树脂溶液中，进行二次搅拌，得到第一混合溶液；
向所述第一混合溶液中加入铝银浆、颜填料、触变剂，进行三次搅拌，得到第二混合溶液；
对所述第二混合溶液进行研磨，得到所述耐高温涂料。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述一次搅拌的温度≤50℃，所述一次搅拌的转速为2500~3000r/min，所述一次搅拌的时间为25~30min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述三次搅拌的温度≤50℃，所述三次搅拌的转速为1000~1500r/min，所述三次搅拌的时间为50~60min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述研磨的方式为采用砂磨机研磨0.5~1h。
10.一种权利要求1-4任一所述的耐高温涂料或权利要求5-9任一所述的制备方法制得的耐高温涂料在带锈、高温表面的应用。
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Citations (3)

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GB896301A (en) * 1958-10-06 1962-05-16 Napier & Son Ltd Synthetic organosilicon resins and manufacture thereof
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