CN115558416B - 一种耐高温抗结焦涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种耐高温抗结焦涂料及其制备方法,属于涂料技术领域,将六方碳化钼和六方氮化硼混合球磨后,通过溶胶凝胶法制得超细粉料‑二氧化硅微粒,表面经过聚多巴胺改性后,与粉石英混合改性后,制得改性混料,另外与经过硅烷偶联剂改性的高温瓷粉、滑石粉加入硅溶胶中混合均匀,加入由二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷制得的甲基苯基硅树脂中,搅拌混合均匀后,加入固化剂,涂覆,固化,得到耐高温抗结焦涂料。本发明涂料能明显提高管壁或炉墙的高温润滑性能,显著降低其表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率,同时涂料具有良好的力学性能、耐高温性能,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种耐高温抗结焦涂料及其制备方法。
背景技术
燃烧结焦是窑炉运行中比较普通的问题,煤粉各种垃圾、生物质燃料中碱金属氧化物可形成低共熔点化合物,在燃烧过程中熔化为液态或呈软化状态,当遇到温度较低的卫燃带、水冷壁、过热器、再热器时会凝结在管壁上,并具有较强的粘合力,使灰层迅速增厚形成结焦,随着窑炉运行的时间推移,结焦越来越严重,对窑炉的安全运行造成严重的危害,轻则会使能耗增加、缩短设备寿命,重则导致锅炉爆管,被迫停炉清焦检修,增加企业的运行成本。
窑炉的结焦形成大致由以下几个原因:
1、灰的成分:灰中的碱性物质增加将使灰的熔点降低,当煤含较多量硫化铁的时候,结焦最为严重;
2、煤粉细度不均匀:煤粉过细、过粗均可能引起结焦;
3、燃料与空气的混合比:燃烧过程中,若空气不足,不易达到完全燃烧,导致熔点降低形成结焦;
4、漏风:降低燃烧室的温度,推迟燃烧进程,抬高火焰中心,火焰拉长,导致炉膛出口烟气温度升高容易形成屏过结焦。
为了除焦,通常的做法是停炉打焦,或用压缩空气吹灰或更换炉管。随着技术进步,开始在炉管、冷却壁等部件上涂覆防结焦涂料。
专利CN1305810C公开了一种高温抗渣防结焦涂料,由以下组份按重量份制得:二氧化锆20-50份、三氧化二铝14-20份、氧化镁14-20份、氟硅酸盐3-5份、金属粉3-5份、稀土氧化物2-3份、可溶性硅酸盐30-50份、六偏磷酸盐3-5份。该专利的防结焦涂料主要为氧化锆-氧化铝-氧化镁体系,由于高温下,氧化铝-氧化镁通常与碱性氧化物发生共晶反应,形成低共熔点相,从而影响涂层的高温抗侵蚀性,因此,该涂料在实际应用时仍然有局限性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种耐高温抗结焦涂料及其制备方法,能明显提高管壁或炉墙的高温润滑性能,显著降低其表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率,同时涂料具有良好的力学性能、耐高温性能和化学惰性,进一步减少了结焦的形成,拓宽了涂料的应用范围。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种耐高温抗结焦涂料的制备方法,将六方碳化钼和六方氮化硼混合球磨后,通过溶胶凝胶法制得超细粉料-二氧化硅微粒,表面经过聚多巴胺改性后,与粉石英混合改性后,制得改性混料,另外与经过硅烷偶联剂改性的高温瓷粉、滑石粉加入硅溶胶中混合均匀,加入由二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷制得的甲基苯基硅树脂中,搅拌混合均匀后,加入固化剂,涂覆,固化,得到耐高温抗结焦涂料。
作为本发明的进一步改进,包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:六方碳化钼和六方氮化硼混合均匀,球磨,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将步骤S1制得的超细粉料均匀分散于水中,加入亲水乳化剂和致孔剂,得到水相;将正硅酸烷基酯和亲油乳化剂溶于有机溶剂中,得到油相;将水相加入油相中,SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为8-10,加热固化,离心,干燥,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒均匀分散在水中,加入多巴胺盐酸盐和催化剂,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性微粒;
S4.改性混料的制备:将步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、粉石英混合,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将高温瓷粉均匀分散于乙醇溶液中,加入硅烷偶联剂,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将滑石粉、步骤S5制得的改性高温瓷粉、步骤S4制得的改性混料依次加入硅溶胶中,搅拌混合均匀,得到溶胶料;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入甲苯-水-多元醇的混合溶剂中,搅拌反应1-2h,过滤,洗涤至中性,加入催化剂,加热反应20-40min,加入步骤S6制得的溶胶料,搅拌15-30min,加入固化剂,继续搅拌10-20min,进行涂覆,室温固化,得到耐高温抗结焦涂料。
作为本发明的进一步改进,步骤S1中所述六方碳化钼和六方氮化硼的质量比为1-3:3-5;所述球磨时间为3-5h;步骤S2中所述超细粉料、亲水乳化剂和致孔剂的质量比为100:2-4:1-3;所述正硅酸烷基酯和亲油乳化剂的质量比为30-50:1-2;所述水相和油相的质量比为3-5:7;所述SPG快速膜的孔径为3-5微米;所述加热固化温度为40-50℃,时间为2-4h。
作为本发明的进一步改进,所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯;所述亲水乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种;所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种;所述亲油乳化剂选自司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-80中的至少一种;所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯、石油醚中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,步骤S3中所述超细粉料-二氧化硅微粒、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为20:25-30:1-2;所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH值为5-6.5的Tris-HCl溶液,所述加热时间为45-50℃,时间为2-3h;步骤S4中所述聚多巴胺改性微粒、粉石英的质量比为20:12-15,所述加热的温度为50-60℃,反应的时间为1-2h。
作为本发明的进一步改进,步骤S5中所述高温瓷粉和硅烷偶联剂的质量比为20:2-3;所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种;所述加热温度为70-90℃,时间为1-3h;步骤S6中所述滑石粉、改性高温瓷粉、改性混料、硅溶胶的质量比为3-5:5-7:10-15:20-25;所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸烷基酯、乙醇、水、浓盐酸按照质量比35-40:30-40:70-90:2-4混合均匀,搅拌反应0.5-1h,得到硅溶胶,所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯;所述浓盐酸的浓度为34-36wt%。
作为本发明的进一步改进,步骤S7中所述二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷、催化剂、溶胶料、固化剂的质量比为1-3:2-4:1-3:0.1-0.3:3-5:0.1-0.2;所述甲苯-水-多元醇的混合溶剂中甲苯、水、多元醇的质量比为10-15:20-30:3-5;所述多元醇选自季戊四醇、丙三醇、乙二醇中的至少一种;所述催化剂为四甲基氢氧化铵;所述固化剂为钛酸四丁酯、钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯中的至少一种;所述室温固化时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进,具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:1-3重量份六方碳化钼和3-5重量份六方氮化硼混合均匀,球磨3-5h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料均匀分散于200重量份水中,加入2-4重量份亲水乳化剂和1-3重量份致孔剂,得到水相;将30-50重量份正硅酸烷基酯和1-3重量份亲油乳化剂溶于100重量份有机溶剂中,得到油相;将30-50重量份水相加入70重量份油相中,孔径为3-5微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为8-10,加热至40-50℃固化2-4h,离心,干燥,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒均匀分散在100重量份水中,加入25-30重量份多巴胺盐酸盐和1-2重量份催化剂,加热至45-50℃反应2-3h,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH值为5-6.5的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、12-15重量份粉石英混合,加热至50-60℃反应1-2h,过滤,洗涤,干燥,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉均匀分散于50重量份60-70wt%的乙醇水溶液中,加入2-3重量份硅烷偶联剂,加热至70-90℃反应1-3h,过滤,洗涤,干燥,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将3-5重量份滑石粉、5-7重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、15-20重量份步骤S4制得的改性混料依次加入20-25重量份硅溶胶中,搅拌混合均匀,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸烷基酯、乙醇、水、34-36wt%的盐酸按照质量比35-40:30-40:70-90:2-4混合均匀,搅拌反应0.5-1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将1-3重量份二甲基二氯硅烷、2-4重量份苯基三氯硅烷、1-3重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-多元醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-多元醇的混合溶剂中甲苯、水、多元醇的质量比为10-15:20-30:3-5,搅拌反应1-2h,过滤,洗涤至中性,加入0.1-0.3重量份四甲基氢氧化铵,加热反应20-40min,加入3-5重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌15-30min,加入0.1-0.2重量份固化剂,继续搅拌10-20min,进行涂覆,室温固化1-3h,得到耐高温抗结焦涂料。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的耐高温抗结焦涂料。
本发明具有如下有益效果:
六方碳化钼具有较高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性和很好抗腐蚀性等特点,能明显提高涂料的耐高温、硬度以及耐磨损、耐刮伤性能;六方氮化硼粉具有类似石墨的层状结晶结构,有良好的润滑性、电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性,还具有中微粒子吸收能力,化学性质稳定,对多数物质都不产生化学反应,且对所有熔融金属和金属氧化物呈惰性,六方氮化硼粉在600℃时,摩擦系数仍然维持在0.2左右。氮化硼还具有与不锈钢相似的导热系数,在600℃时约为25W/(m·K),通过与六方碳化钼复配,其热导率可进一步提高到100W/(m·K)以上,耐高温性能更好,从而使得经过球磨研磨后的六方碳化钼和六方氮化硼混合超细粉料具有较高的导热系数,良好的力学性能、润滑性、耐高温性能、耐化学腐蚀性,对所有熔融金属和金属氧化物具有化学惰性,应用于涂料中能明显提高涂料的性能。
将超细粉料通过溶胶凝胶法制备超细粉料-二氧化硅微粒,得到超细粉料被包埋在二氧化硅微球内的微粒,进一步表面经过聚多巴胺改性后,表面富集大量的羟基、羧基、氨基等活性基团,与粉石英混合,粉石英具有优良的耐酸碱性、耐高低温性,其热膨胀系数小、耐磨性强,而且在其他材料中悬浮性好,掺混容易,粉石英为无机极性分子,表面还存在着活性硅羟基和吸附水,导致表面出现酸区而呈亲水性。粉石英表面的活性硅羟基易于与聚多巴胺改性微粒表面的羟基、氨基、羧基通过氢键粘合,形成稳定的复合物,能明显降低涂料的表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率。
高温瓷粉主要是由经1200℃以上烧成的瓷料经过破碎、球磨、筛分得来,具有良好的耐高温、耐腐蚀、热传导、抗热震等多种性能,还具有硬度高、耐磨性能好等特点。其具有在摩擦压力的作用下,摩擦表面微量分解形成薄的气膜,使摩擦面之间的滑动阻力减小,摩擦面的光洁度增加。将高温瓷粉经过硅烷偶联剂改性后,表面易于与改性混料、滑石粉、硅溶胶充分混合均匀,并通过化学键键连,形成稳定的有机-无机复合物,添加入涂料中能明显改善涂料的综合性能。
滑石粉、改性高温瓷粉、改性混料混合加入硅溶胶中,得到溶胶料,使得各个部分能很好的粘合,进一步加入甲基苯基硅树脂中改性硅树脂,加入的滑石粉能起到桥接和填充的作用,提高-Si-O-Si-链的柔韧性。另外,改性混料填充至-Si-O-Si-网络空隙中,能进一步提高涂膜的润滑和导热性能。高温下,硅树脂中Si-O-Si键断裂,生成SiO2,涂层的硬度增加,从而起到很好的耐高温性能。
由于受灰粒子的表面张力、粒子之间及熔融或微熔粒子与炉内相对较冷基体之间的黏滞力、分子附着力、静电引力以及化学亲合力等多方面的作用,在炉膛及烟道各部位的换热面上会逐渐形成积灰结焦。本发明制得的耐高温抗结焦涂料能明显提高管壁或炉墙的高温润滑性能,显著降低其表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率,同时涂料具有良好的力学性能、耐高温性能和化学惰性,进一步减少了结焦的形成,拓宽了涂料的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为测试例1中抗结焦模型装置;
图2为测试例3中涂覆耐高温抗结焦涂料后窑炉内壁的照片;
图3为测试例3中未涂覆耐高温抗结焦涂料后窑炉内壁的照片;
其中,1.马弗炉;2.耐热钢管;3.耐高温抗结焦涂料;4.煤渣细粉。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
六方碳化钼,平均粒径在800nm,六方氮化硼,平均粒径在500nm,购于宁波金雷纳米材料科技有限公司;粉石英,320目(通过率≥98%),购于灵寿县灵石矿业加工厂;高温瓷粉,平均粒径为3000目,密度为1.2-2g/cm3,购于石家庄顺仟新材料科技有限公司;滑石粉,3000目,购于海城市丹海化工石粉有限公司;二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和甲基三氯硅烷,购于上海阿拉丁生化技术有限公司;酚醛树脂为2123酚醛树脂,游离酚含量小于3%,125℃流动度35-60mm,购于河南滨海实业有限责任公司。
实施例1
本实施例提供一种耐高温抗结焦涂料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:1重量份六方碳化钼和3重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨3h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入2重量份吐温-40和1重量份聚乙二醇辛基苯基醚,得到水相;将30重量份正硅酸乙酯和1重量份司盘-40溶于100重量份二氯甲烷中,得到油相;将30重量份水相加入70重量份油相中,孔径为3微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为8,加热至40℃固化2h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入25重量份多巴胺盐酸盐和1重量份催化剂,加热至45℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有3wt%CoCl2的pH值为5的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、12重量份粉石英搅拌混合10min,加热至50℃反应1h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份60wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2重量份硅烷偶联剂KH550,加热至70℃反应1h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将3重量份滑石粉、5重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、15重量份步骤S4制得的改性混料依次加入20重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、34wt%的盐酸按照质量比35:30:70:2,500r/min搅拌反应0.5h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将1重量份二甲基二氯硅烷、2重量份苯基三氯硅烷、1重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-季戊四醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-季戊四醇的混合溶剂中甲苯、水、季戊四醇的质量比为10:20:3,500r/min搅拌反应1h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.1重量份四甲基氢氧化铵,加热反应20min,加入3重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌15min,加入0.1重量份钛酸四异丙酯,继续搅拌10min,进行涂覆,室温固化1h,得到耐高温抗结焦涂料。
实施例2
本实施例提供一种耐高温抗结焦涂料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:3重量份六方碳化钼和5重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨5h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入4重量份吐温-20和3重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将50重量份正硅酸甲酯和3重量份司盘-20溶于100重量份乙酸甲酯中,得到油相;将50重量份水相加入70重量份油相中,孔径为5微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为10,加热至50℃固化4h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入30重量份多巴胺盐酸盐和2重量份催化剂,加热至50℃反应3h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有5wt%CoCl2的pH值为6.5的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、15重量份粉石英搅拌混合10min,加热至60℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份70wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入3重量份硅烷偶联剂KH570,加热至90℃反应3h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将5重量份滑石粉、7重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、20重量份步骤S4制得的改性混料依次加入25重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸甲酯、乙醇、水、36wt%的盐酸按照质量比40:40:90:4,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将3重量份二甲基二氯硅烷、4重量份苯基三氯硅烷、3重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-乙二醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-乙二醇的混合溶剂中甲苯、水、乙二醇的质量比为15:30:5,500r/min搅拌反应2h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.3重量份四甲基氢氧化铵,加热反应40min,加入5重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌30min,加入0.2重量份钛酸四甲酯,继续搅拌20min,进行涂覆,室温固化3h,得到耐高温抗结焦涂料。
实施例3
本实施例提供一种耐高温抗结焦涂料的制备方法,具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例1
与实施例3相比,步骤S1中未添加六方碳化钼,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:将六方氮化硼球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例2
与实施例3相比,步骤S1中未添加六方氮化硼,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:将六方碳化钼球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例3
与实施例3相比,不包括步骤S1,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.二氧化硅微粒的制备:将3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到二氧化硅微粒;
S2.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S1制得的二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S3.改性混料的制备:将20重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S4.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S5.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S4制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S3制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S5制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例4
与实施例3相比,不包括步骤S2,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S1制得的超细粉料加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S3.改性混料的制备:将20重量份步骤S2制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S4.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S5.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S4制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S3制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S5制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例5
与实施例3相比,不包括步骤S3,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.改性混料的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S4.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S5.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S4制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S3制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S5制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例6
与实施例3相比,步骤S4中未添加粉石英,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将33.5重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例7
与实施例3相比,步骤S4中未添加聚多巴胺改性微粒,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将33.5重量份粉石英加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例8
与实施例3相比,未进行步骤S5,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S5制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例9
与实施例3相比,步骤S6中未添加滑石粉,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例10
与实施例3相比,步骤S6中未添加改性高温瓷粉,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S5制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例11
与实施例3相比,步骤S6中未添加改性混料,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S2.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S1制得的改性高温瓷粉依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S3.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S2制得的溶胶料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例12
与实施例3相比,未进行步骤S6,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.耐高温抗结焦涂料的制备:将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份无机混料,所述无机混料为将滑石粉、步骤S5制得的改性高温瓷粉、步骤S4制得的改性混料按照质量比4:6:17混合得到,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例13
与实施例3相比,用酚醛树脂代替步骤S7中的硅树脂,其他条件均不改变。
具体包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:2重量份六方碳化钼和4重量份六方氮化硼混合,500r/min搅拌15min,球磨4h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料加入200重量份水中,1000W超声分散20min,加入3重量份吐温-80和2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯,得到水相;将40重量份正硅酸乙酯和2重量份司盘-80溶于100重量份乙酸乙酯中,得到油相;将40重量份水相加入70重量份油相中,孔径为4微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为9,加热至45℃固化3h,5000r/min离心15min,70℃干燥2h,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒加入100重量份水中,1000W超声分散20min,加入27重量份多巴胺盐酸盐和1.5重量份催化剂,加热至47℃反应2.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到聚多巴胺改性微粒;
所述催化剂为含有4wt%CoCl2的pH值为6的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、13.5重量份粉石英搅拌混合10min,加热至55℃反应1.5h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉加入50重量份65wt%的乙醇水溶液中,1000W超声分散20min,加入2.5重量份硅烷偶联剂KH590,加热至80℃反应2h,过滤,去离子水洗涤,70℃干燥2h,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将4重量份滑石粉、6重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、17重量份步骤S4制得的改性混料依次加入22重量份硅溶胶中,500r/min搅拌混合15min,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸乙酯、乙醇、水、35wt%的盐酸按照质量比37:35:80:3,500r/min搅拌反应1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将7重量份酚醛树脂和4重量份步骤S6制得的溶胶料混合,搅拌20min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
对比例14
与实施例3相比,将各组分简单混合。
具体包括以下步骤:
S1.4重量份滑石粉、6重量份高温瓷粉、17重量份混料(六方碳化钼和六方氮化硼的质量比为2:4)、13.5重量份粉石英混合均匀,得到无机料;
S2.将2重量份二甲基二氯硅烷、3重量份苯基三氯硅烷、2重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-丙三醇的混合溶剂中甲苯、水、丙三醇的质量比为12:25:4,500r/min搅拌反应1.5h,过滤,去离子水洗涤至中性,加入0.2重量份四甲基氢氧化铵,加热反应30min,加入4重量份步骤S1制得的无机料,搅拌20min,加入0.15重量份钛酸四丁酯,继续搅拌15min,进行涂覆,室温固化2h,得到耐高温抗结焦涂料。
测试例1 抗结焦试验
如图1,抗结焦模拟试验操作如下:将耐热钢管打磨至管面呈现金属光泽,立即涂覆实施例1-3或对比例1-14制得的耐高温抗结焦涂料,室温固化。将马弗炉底层铺上未完全烧透的煤渣细粉,再将耐热钢管称重后竖放入马弗炉中间位置。将马弗炉缓慢升温至1200℃,期间数次将炉门开启一细缝,用对炉底煤渣粉吹气若干次。保温1h,关电,待炉温自然冷却后,取出试管,称重并计算差值,得到结焦量。结果见表1。
表1
组别 | 结焦量(mg) |
实施例1 | 1.2 |
实施例2 | 1.1 |
实施例3 | 0.9 |
对比例1 | 20.4 |
对比例2 | 22.7 |
对比例3 | 30.5 |
对比例4 | 9.9 |
对比例5 | 17.5 |
对比例6 | 13.9 |
对比例7 | 20.4 |
对比例8 | 4.5 |
对比例9 | 21.5 |
对比例10 | 5.6 |
对比例11 | 33.7 |
对比例12 | 45.6 |
对比例13 | 10.1 |
对比例14 | 39.4 |
由上表可知,本发明实施例1-3制得的耐高温抗结焦涂料具有很好的抗结焦性能。
测试例2
将本发明实施例1-3和对比例1-14制得的耐高温抗结焦涂料进行性能测试,结果见表2。
铅笔硬度:按GB/T6739-2006方法,用硬度逐步递增的铅笔以45°角画过涂层表面,随后观察涂层表面的完好程度,直至涂层表面出现压痕、擦伤、刮破为止,对应铅笔的上一铅笔的硬度即为所测试涂层的硬度;
附着力测试:按照GB1720-2020方法,按圆滚线划痕范围内的涂层完好程度进行评级;
耐冲击强度测试:按照GB/T1732-2020方法,让1kg的重锤从不同高度(最高为50cm)落下,砸在涂层上,通过判断涂层是否完好来确定涂层的最强耐冲击高度,最后用落锤高度与重锤质量的乘积表示涂层的耐冲击强度(kg·cm);
耐高温性测试:按照标准GB1735-2009方法,将样板放到马弗炉中,升温到1000℃,放置10h后取出,冷却到室温,观察样板表面情况,如无漆膜脱落、龟裂情况,说明漆膜耐热性能良好;
耐腐蚀性测试:按照标准GB/T1771-2007方法,将样板放入盐雾机中,用5%的NaCL溶液做喷雾试验,观察样板是否鼓泡、生锈。
表2
组别 | 铅笔硬度(H) | 附着力(级) | 耐冲击强度(kg·cm) | 耐高温性 | 耐盐雾性(h) |
实施例1 | 4H | 1 | 52 | 不龟裂,不脱落 | 1200 |
实施例2 | 4H | 1 | 54 | 不龟裂,不脱落 | 1250 |
实施例3 | 4H | 1 | 55 | 不龟裂,不脱落 | 1270 |
对比例1 | 3H | 1 | 42 | 龟裂,不脱落 | 1020 |
对比例2 | 3H | 1 | 43 | 龟裂,不脱落 | 1070 |
对比例3 | 2H | 1 | 38 | 龟裂,部分脱落 | 980 |
对比例4 | 3H | 2 | 44 | 不龟裂,不脱落 | 1100 |
对比例5 | 3H | 2 | 46 | 不龟裂,不脱落 | 1040 |
对比例6 | 4H | 1 | 48 | 龟裂,不脱落 | 920 |
对比例7 | 3H | 2 | 45 | 龟裂,部分脱落 | 810 |
对比例8 | 3H | 1 | 41 | 龟裂,部分脱落 | 950 |
对比例9 | 4H | 1 | 49 | 龟裂,部分脱落 | 900 |
对比例10 | 2H | 2 | 39 | 龟裂,部分脱落 | 870 |
对比例11 | 2H | 2 | 42 | 龟裂,部分脱落 | 780 |
对比例12 | 2H | 3 | 36 | 脱落 | 720 |
对比例13 | 2H | 2 | 45 | 脱落 | 700 |
对比例14 | 1H | 4 | 31 | 脱落 | 500 |
由上表可知,本发明实施例1-3制得的耐高温抗结焦涂料硬度大,附着力好,耐冲击强度高,具有良好的耐高温性能和耐盐雾性能。
对比例1、2与实施例3相比,步骤S1中未添加六方碳化钼或六方氮化硼,结焦量提高,耐高温性能、硬度、耐冲击性能下降;对比例3与实施例3相比,不包括步骤S1,结焦量明显提高,耐高温性能、硬度、耐冲击性能明显下降。六方碳化钼具有较高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性和很好抗腐蚀性等特点,能明显提高涂料的耐高温、硬度以及耐磨损、耐刮伤性能;六方氮化硼粉具有类似石墨的层状结晶结构,有良好的润滑性、电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性,还具有中微粒子吸收能力,化学性质稳定,对多数物质都不产生化学反应,且对所有熔融金属和金属氧化物呈惰性,六方氮化硼粉在600℃时,摩擦系数仍然维持在0.2左右。氮化硼还具有与不锈钢相似的导热系数,在600℃时约为25W/(m·K),通过与六方碳化钼复配,其热导率可进一步提高到100W/(m·K)以上,耐高温性能更好,从而使得经过球磨研磨后的六方碳化钼和六方氮化硼混合超细粉料具有较高的导热系数,良好的力学性能、润滑性、耐高温性能、耐化学腐蚀性,对所有熔融金属和金属氧化物具有化学惰性,应用于涂料中能明显提高涂料的性能。
对比例4与实施例3相比,不包括步骤S2,硬度和耐冲击性能下降。本发明将超细粉料通过溶胶凝胶法制备超细粉料-二氧化硅微粒,得到超细粉料被包埋在二氧化硅微球内的微粒,使得涂料的力学性能明显提高。
对比例5与实施例3相比,不包括步骤S3,结焦量提高,附着力下降,耐冲击性能下降。本发明超细粉料-二氧化硅微粒的表面经过聚多巴胺改性后,表面富集大量的羟基、羧基、氨基等活性基团,粉石英表面的活性硅羟基易于与聚多巴胺改性微粒表面的羟基、氨基、羧基通过氢键粘合,形成稳定的复合物,起到很好的降低涂料表面张力的效果,从而减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率。
对比例6、7与实施例3相比,步骤S4中未添加粉石英或聚多巴胺改性微粒,耐高温、耐盐雾性能下降,结焦量提高,力学性能也有所下降。粉石英具有优良的耐酸碱性、耐高低温性,其热膨胀系数小、耐磨性强,而且在其他材料中悬浮性好,掺混容易,粉石英为无机极性分子,表面还存在着活性硅羟基和吸附水,导致表面出现酸区而呈亲水性。粉石英表面的活性硅羟基易于与聚多巴胺改性微粒表面的羟基、氨基、羧基通过氢键粘合,形成稳定的复合物,两者协同作用下,能明显改善涂料的耐高温性能和润滑性能,显著降低其表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率,同时涂料具有良好的力学性能、耐高温性能和化学惰性,进一步减少了结焦的形成,拓宽了涂料的应用范围。
对比例8与实施例3相比,未进行步骤S5,耐高温、耐盐雾性能下降,力学性能下降。高温瓷粉主要是由经1200℃以上烧成的瓷料经过破碎、球磨、筛分得来,具有良好的耐高温、耐腐蚀、热传导、抗热震等多种性能,还具有硬度高、耐磨性能好等特点。其具有在摩擦压力的作用下,摩擦表面微量分解形成薄的气膜,使摩擦面之间的滑动阻力减小,摩擦面的光洁度增加。将高温瓷粉经过硅烷偶联剂改性后,表面易于与改性混料、滑石粉、硅溶胶充分混合均匀,并通过化学键键连,形成稳定的有机-无机复合物,添加入涂料中能明显改善涂料的综合性能。
对比例9-11与实施例3相比,步骤S6中未添加滑石粉、改性高温瓷粉或改性混料,耐高温、耐盐雾性能下降,对比例9、11的结焦量提高,对比例10的力学性能下降;对比例12与实施例3相比,未进行步骤S6,附着力明显下降,硬度、耐冲击性能下降。滑石粉、改性高温瓷粉、改性混料混合加入硅溶胶中,得到溶胶料,使得各个部分能很好的粘合,进一步加入甲基苯基硅树脂中改性硅树脂,加入的滑石粉能起到桥接和填充的作用,提高-Si-O-Si-链的柔韧性。另外,改性混料填充至-Si-O-Si-网络空隙中,能进一步提高涂膜的润滑和导热性能,硅溶胶能很好的起到石粉、改性高温瓷粉或改性混料的粘连作用,从而使得涂料的性能均匀的得到提高。
对比例13与实施例3相比,用酚醛树脂代替步骤S7中的硅树脂,耐高温性能明显下降。高温下,硅树脂中Si-O-Si键断裂,生成SiO2,涂层的硬度增加,从而起到很好的耐高温性能。
对比例14与实施例3相比,将各组分简单混合。各组分的简单混合无法使得各组分充分混合均匀,出现沉降的现象,从而耐高温、抗结焦、力学性能等出现明显下降。
测试例3
将本发明实施例3制得的耐高温抗结焦涂料均匀涂覆在窑炉内壁,以不涂覆涂料作为对比,正常使用1周后,结果见图2-3。
图2中可见,窑炉内壁大部分为光亮部分,而图3中,窑炉内壁大面积生锈,可见,涂料涂覆后,能有效的阻止窑炉内壁生锈,本发明制得的耐高温抗结焦涂料能明显提高管壁或炉墙的高温润滑性能,显著降低其表面能,减少或消除炉内结焦,提高锅炉运行效率,同时涂料具有良好的力学性能、耐高温性能和化学惰性,进一步减少了结焦的形成,拓宽了涂料的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,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之内。
Claims (6)
1.一种耐高温抗结焦涂料的制备方法,其特征在于,将六方碳化钼和六方氮化硼混合球磨后,通过溶胶凝胶法制得超细粉料-二氧化硅微粒,表面经过聚多巴胺改性后,与粉石英混合改性后,制得改性混料,另外与经过硅烷偶联剂改性的高温瓷粉、滑石粉加入硅溶胶中混合均匀,加入由二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷制得的甲基苯基硅树脂中,搅拌混合均匀后,加入固化剂,涂覆,固化,得到耐高温抗结焦涂料;
所述制备方法包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:六方碳化钼和六方氮化硼混合均匀,球磨,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将步骤S1制得的超细粉料均匀分散于水中,加入亲水乳化剂和致孔剂,得到水相;将正硅酸烷基酯和亲油乳化剂溶于有机溶剂中,得到油相;将水相加入油相中,SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为8-10,加热固化,离心,干燥,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒均匀分散在水中,加入多巴胺盐酸盐和催化剂,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性微粒;
S4.改性混料的制备:将步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、粉石英混合,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将高温瓷粉均匀分散于乙醇溶液中,加入硅烷偶联剂,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将滑石粉、步骤S5制得的改性高温瓷粉、步骤S4制得的改性混料依次加入硅溶胶中,搅拌混合均匀,得到溶胶料;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入甲苯-水-多元醇的混合溶剂中,搅拌反应1-2h,过滤,洗涤至中性,加入催化剂,加热反应20-40min,加入步骤S6制得的溶胶料,搅拌15-30min,加入固化剂,继续搅拌10-20min,进行涂覆,室温固化,得到耐高温抗结焦涂料;
步骤S1中所述六方碳化钼和六方氮化硼的质量比为1-3:3-5;所述球磨时间为3-5h;步骤S2中所述超细粉料、亲水乳化剂和致孔剂的质量比为100:2-4:1-3;所述正硅酸烷基酯和亲油乳化剂的质量比为30-50:1-2;所述水相和油相的质量比为3-5:7;所述SPG快速膜的孔径为3-5微米;所述加热固化温度为40-50℃,时间为2-4h;
步骤S3中所述超细粉料-二氧化硅微粒、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为20:25-30:1-2;所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH值为5-6.5的Tris-HCl溶液,所述加热时间为45-50℃,时间为2-3h;
步骤S4中所述聚多巴胺改性微粒、粉石英的质量比为20:12-15,所述加热的温度为50-60℃,反应的时间为1-2h;步骤S5中所述高温瓷粉和硅烷偶联剂的质量比为20:2-3;所述加热温度为70-90℃,时间为1-3h;
步骤S6中所述滑石粉、改性高温瓷粉、改性混料、硅溶胶的质量比为3-5:5-7:10-15:20-25;所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸烷基酯、乙醇、水、浓盐酸按照质量比35-40:30-40:70-90:2-4混合均匀,搅拌反应0.5-1h,得到硅溶胶,所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯;所述浓盐酸的浓度为34-36wt%;
步骤S7中所述二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷、催化剂、溶胶料、固化剂的质量比为1-3:2-4:1-3:0.1-0.3:3-5:0.1-0.2;所述甲苯-水-多元醇的混合溶剂中甲苯、水、多元醇的质量比为10-15:20-30:3-5;所述室温固化时间为1-3h。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯;所述亲水乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种;所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种;所述亲油乳化剂选自司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-80中的至少一种;所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯、石油醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述多元醇选自季戊四醇、丙三醇、乙二醇中的至少一种;所述催化剂为四甲基氢氧化铵;所述固化剂为钛酸四丁酯、钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
S1.超细粉料的制备:1-3重量份六方碳化钼和3-5重量份六方氮化硼混合均匀,球磨3-5h,得到超细粉料;
S2.超细粉料-二氧化硅微粒的制备:将100重量份步骤S1制得的超细粉料均匀分散于200重量份水中,加入2-4重量份亲水乳化剂和1-3重量份致孔剂,得到水相;将30-50重量份正硅酸烷基酯和1-3重量份亲油乳化剂溶于100重量份有机溶剂中,得到油相;将30-50重量份水相加入70重量份油相中,孔径为3-5微米的SPG快速膜乳化,调节溶液pH值为8-10,加热至40-50℃固化2-4h,离心,干燥,得到超细粉料-二氧化硅微粒;
S3.聚多巴胺改性微粒的制备:将20重量份步骤S2制得的超细粉料-二氧化硅微粒均匀分散在100重量份水中,加入25-30重量份多巴胺盐酸盐和1-2重量份催化剂,加热至45-50℃反应2-3h,过滤,洗涤,干燥,得到聚多巴胺改性微粒;所述催化剂为含有3-5wt%CoCl2的pH值为5-6.5的Tris-HCl溶液;
S4.改性混料的制备:将20重量份步骤S3制得的聚多巴胺改性微粒、12-15重量份粉石英混合,加热至50-60℃反应1-2h,过滤,洗涤,干燥,得到改性混料;
S5.高温瓷粉的改性:将20重量份高温瓷粉均匀分散于50重量份60-70wt%的乙醇水溶液中,加入2-3重量份硅烷偶联剂,加热至70-90℃反应1-3h,过滤,洗涤,干燥,得到改性高温瓷粉;
S6.溶胶料的制备:将3-5重量份滑石粉、5-7重量份步骤S5制得的改性高温瓷粉、15-20重量份步骤S4制得的改性混料依次加入20-25重量份硅溶胶中,搅拌混合均匀,得到溶胶料;
所述硅溶胶的制备方法为:将正硅酸烷基酯、乙醇、水、34-36wt%的盐酸按照质量比35-40:30-40:70-90:2-4混合均匀,搅拌反应0.5-1h,得到硅溶胶;
S7.耐高温抗结焦涂料的制备:将1-3重量份二甲基二氯硅烷、2-4重量份苯基三氯硅烷、1-3重量份甲基三氯硅烷溶于甲苯中,加入50重量份甲苯-水-多元醇的混合溶剂中,所述甲苯-水-多元醇的混合溶剂中甲苯、水、多元醇的质量比为10-15:20-30:3-5,搅拌反应1-2h,过滤,洗涤至中性,加入0.1-0.3重量份四甲基氢氧化铵,加热反应20-40min,加入3-5重量份步骤S6制得的溶胶料,搅拌15-30min,加入0.1-0.2重量份固化剂,继续搅拌10-20min,进行涂覆,室温固化1-3h,得到耐高温抗结焦涂料。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的耐高温抗结焦涂料。
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