CN116396629A - 一种金属烧结毡用耐高温涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下质量份的组分：硅酸钠溶液80‑120份、氧化铝50‑80份、抑泡剂10‑20份、硅酸镁锂20‑30份、水性松香树脂40‑50份、水性丙烯酸树脂40‑60份、分散剂5‑15份。本发明的耐高温涂料，克服了附着力差、容易脱落等缺点，具有高比表面积、隔热效果、制备工艺简单、可常温下刷涂使用以及使用寿命长等特点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种金属烧结毡用耐高温涂料及其制备方法和应用。
背景技术
在工业烧结生产中，有些产品的成型避免不了高温，高压强。对单个产品的隔离就需要耐高温的隔离网，隔离网的作用是具有一定强度，在较高温度下不与产品发生反应，起隔离作用的网状物质。
制作隔离网的基材大部分为不锈钢网，不锈钢网表面的耐高温涂层是其耐高温的关键。目前主要的镀层工艺是电化学镀层、离子喷涂、直接刷涂三种，前两者工艺过程的复杂，涉及到高温及电化学，制备过程产量低，操作过程复杂、使用寿命短等缺点。直接刷涂耐高温涂料具有操作简便、成本低廉、产量高的优势。
制作隔离网时需在不锈钢网上先涂刷耐高温涂料，再经过高温烧结形成耐高温涂层。但是隔离网需要在高温下工作，而高温对耐高温涂层的附着力有负面影响，容易导致涂层脱落，影响使用寿命。为了解决这个问题就需要在涂料中添加增稠剂。
专利CN112940548B公开了一种环保水性耐高温防腐防护涂料的制备方法及其应用，包含：硅酸钠30％～40％，酚醛树脂1％～1.5％，乙二醇2％～2.5％，氧化铝25％～30％，碳酸钙5％～10％，二氧化硅3％～5％，聚羧酸盐0.1％～0.2％，羟甲基纤维素0.1％～0.2％，月桂醇聚氧乙烯醚0.1％～0.2％，硅烷偶联剂1％-5％，水30％～40％。在该专利中虽然采用羧甲基纤维素作为增稠剂，但是在实际生产中隔离网经过多次使用后，还是会发生耐高温涂层大面积脱落的情况，导致隔离网不能多次使用，使用寿命短。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种金属烧结毡用耐高温涂料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下质量份的组分：硅酸钠溶液80-120份、氧化铝50-80份、抑泡剂10-20份、硅酸镁锂20-30份、水性松香树脂40-50份、水性丙烯酸树脂40-60份、分散剂5-15份。
作为优选，所述硅酸钠溶液的质量浓度为20-30％。
作为优选，所述抑泡剂为有机硅抑泡剂。
作为优选，所述分散剂为分散剂BYK192
本发明第二方面提供上述金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，搅拌均匀；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，搅拌均匀。
作为优选，步骤(1)中搅拌时间为1-2小时。
作为优选，步骤(2)中搅拌时间为2-3小时。
作为优选，步骤(3)中搅拌时间为4-6小时。
本发明第三方面提供上述金属烧结毡用耐高温涂料在制备隔离网中的应用。
作为优选，具体应用方法为：将耐高温涂料涂刷在隔离网表面上，在700-900℃下烧结0.5-1小时。
本发明的耐高温涂料的主要成分的是氧化铝，其耐高程度能达到2400℃，是理想的耐高温材料。硅酸钠溶液中主要成分是更小的纳米级的硅酸钠颗粒、也耐高温，在涂料附着在不锈钢网上，高温烧结水分蒸发后，填补连接各类成分的空隙，使其涂料不容易脱落。通过分散剂的作用，使不锈钢网表面的氧化铝，具有更高的比表面积，且使用过程中不锈钢网表面的涂料不易脱落。
本发明中硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂作为增稠剂，硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂对提高耐高温涂料的附着力具有协同促进作用。硅酸镁锂为小片状二维结构，在水中因高速剪切分散后，其层间的金属离子以后片晶向外扩散，片晶表面电荷减少，出现片状结构解聚的情况。此时晶片之间原有的平衡被打破，粒子间相护作用变为片晶表面的负电荷与边角正电荷之间的吸引力，由此形成新的平衡，最终呈现三维网络结构，从而达到增稠的效果。水性丙烯酸树脂为非缔合型增稠剂，在使用时需调节pH至碱性，使羧酸根离解，通过羧酸根离子间的静电斥力使分子链伸展，达到增稠的目的；而本发明中使用的硅酸钠溶液的pH值为11，能使水性丙烯酸树脂达到增稠的效果。水性丙烯酸树脂在酸性或中性条件下带有羧基的分子链表现为卷曲的胶团状态，当向水性丙烯酸树脂体系中加入碱后，共聚物发生碱溶，低pH时的增稠剂乳液变为高分子溶液，羧基电离为羧酸根离子，在静电斥力的作用下，高分子链完全溶解在水相中，电离的羧基与水形成水合离子态，阻碍了水分子的流动性，引起乳液粘度增大，达到增稠的目的。同时，分子链与水分子相互作用，减少溶液中自由状态水，高分子相互例运动阻力增大，也就是溶液变稠，粘度明显提高，起到增稠的效果。水性松香树脂可提高氧化铝的附着力，使涂料整体不易脱落，且能够使涂料的耐老化性能和耐候性能得到提高。
本发明的有益效果：
本发明的耐高温涂料，克服了附着力差、容易脱落等缺点，具有高比表面积、隔热效果、制备工艺简单、可常温下刷涂使用以及使用寿命长等特点。
本发明的耐高温涂料涂附在不锈钢网上，经历多次高温烧结，不锈钢网能够反复使用，延长不锈钢网的使用寿命。
附图说明
图1：实施例3的耐高温涂层在隔离网上再次烧结后的脱落情况；
图2：对比例1的耐高温涂层在隔离网上再次烧结后的脱落情况。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所述，在实际生产中隔离网经过多次使用后，会发生耐高温涂层大面积脱落的情况，导致隔离网不能多次使用，使用寿命短。
基于此，本发明提供一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下质量份的组分：硅酸钠溶液80-120份、氧化铝50-80份、抑泡剂10-20份、硅酸镁锂20-30份、水性松香树脂40-50份、水性丙烯酸树脂40-60份、分散剂5-15份。硅酸钠溶液的质量浓度为20-30％。抑泡剂为有机硅抑泡剂。分散剂为分散剂BYK192。
上述金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，搅拌1-2小时；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，搅拌2-3小时；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，搅拌4-6小时。
上述金属烧结毡用耐高温涂料在制备隔离网时，将耐高温涂料涂刷在隔离网表面上，在700-900℃下烧结0.5-1小时。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。本发明以下实施例和对比例中所用水性丙烯酸树脂购自于山东豪耀新材料有限公司，水性松香树脂购自于中航新材料(山东)有限公司，硅酸镁锂购自于盛万佳新材料(山东)有限公司，有机硅抑泡剂购自于山东美玉化工有限公司的MY-208有机硅抑泡剂，分散剂BYK192购自于上海蝶林化工有限公司。
实施例1
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液80g、氧化铝50g、有机硅抑泡剂10g、硅酸镁锂20g、水性松香树脂40g、水性丙烯酸树脂40g、分散剂5g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，用高搅机搅拌2小时；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，用高搅机搅拌2小时；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，放到磨球机中搅拌5小时。
实施例2
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液100g、氧化铝60g、有机硅抑泡剂15g、硅酸镁锂25g、水性松香树脂45g、水性丙烯酸树脂50g、分散剂10g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，用高搅机搅拌2小时；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，用高搅机搅拌2小时；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，放到磨球机中搅拌5小时。
实施例3
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液120g、氧化铝80g、有机硅抑泡剂20g、硅酸镁锂30g、水性松香树脂50g、水性丙烯酸树脂60g、分散剂15g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
耐高温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，用高搅机搅拌2小时；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，用高搅机搅拌2小时；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，放到磨球机中搅拌5小时。
对比例1
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液120g、氧化铝80g、有机硅抑泡剂20g、分散剂15g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
对比例1与实施例3相比，没有加入作为增稠剂的硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂。
对比例2
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液120g、氧化铝80g、有机硅抑泡剂20g、硅酸镁锂30g、分散剂15g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
对比例2与实施例3相比，没有加入水性松香树脂、水性丙烯酸树脂。
对比例3
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液120g、氧化铝80g、有机硅抑泡剂20g、水性松香树脂50g、分散剂15g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
对比例3与实施例3相比，没有加入硅酸镁锂、水性丙烯酸树脂。
对比例4
一种金属烧结毡用耐高温涂料，包括以下组分：硅酸钠溶液120g、氧化铝80g、有机硅抑泡剂20g、水性丙烯酸树脂60g、分散剂15g。硅酸钠溶液的质量浓度为25％。
对比例4与实施例3相比，没有加入硅酸镁锂、水性松香树脂。
实验例
将实施例1-3和对比例1-4的耐高温涂料常温涂刷在大小、厚度相同的不锈钢网上，各实施例和对比例的刷涂量均相同，在温度800℃下烧结1小时，得到的附有高温涂层的不锈钢网即为隔离网。
1.模拟隔离网的工作状态，将实施例3和对比例1的隔离网在600℃下烧结10小时，隔离网耐高温涂层的脱落情况如图1、2所示，可以看出，对比例1的耐高温涂层由于未加增稠剂，发生了大面积脱落；实施例3的耐高温涂层未发生大面积脱落。
2.在600℃下对实施例1-3和对比例1-4的隔离网分别烧结1次、3次、5次，每次烧结10小时，观察涂层脱落情况；根据GBT 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》中的步骤对实施例1-3和对比例1-4的耐高温涂料进行附着力测试，在隔离网烧结第1次后进行附着力测试。实验结果如表1所示。
表1
| 附着力(MPa) | 烧结1次 | 烧结3次 | 烧结5次 | |
| 实施例1 | 8.26 | 未发生脱落 | 未发生脱落 | 未发生脱落 |
| 实施例2 | 8.32 | 未发生脱落 | 未发生脱落 | 未发生脱落 |
| 实施例3 | 8.41 | 未发生脱落 | 未发生脱落 | 未发生脱落 |
| 对比例1 | 7.28 | 发生脱落 | 发生脱落 | 发生大面积脱落 |
| 对比例2 | 7.62 | 发生脱落 | 发生脱落 | 发生大面积脱落 |
| 对比例3 | 7.64 | 发生脱落 | 发生脱落 | 发生大面积脱落 |
| 对比例4 | 7.61 | 发生脱落 | 发生脱落 | 发生大面积脱落 |
由表1可知，本发明的耐高温涂料附着力高，经过多次烧结仍未脱落，可重复使用，隔离网的使用寿命长，耐高温涂料中的硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂对提高耐高温涂料的附着力具有协同促进作用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属烧结毡用耐高温涂料，其特征在于，包括以下质量份的组分：硅酸钠溶液80-120份、氧化铝50-80份、抑泡剂10-20份、硅酸镁锂20-30份、水性松香树脂40-50份、水性丙烯酸树脂40-60份、分散剂5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种金属烧结毡用耐高温涂料，其特征在于，所述硅酸钠溶液的质量浓度为20-30％。
3.根据权利要求1所述的一种金属烧结毡用耐高温涂料，其特征在于，所述抑泡剂为有机硅抑泡剂。
4.根据权利要求1所述的一种金属烧结毡用耐高温涂料，其特征在于，所述分散剂为分散剂BYK192。
5.权利要求1-4任一项所述的金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向硅酸钠溶液中加入硅酸镁锂、水性松香树脂、水性丙烯酸树脂，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氧化铝、分散剂，搅拌均匀；
(3)向步骤(2)得到的溶液中加入抑泡剂，搅拌均匀。
6.根据权利要求5所述的金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌时间为1-2小时。
7.根据权利要求5所述的金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌时间为2-3小时。
8.根据权利要5所述的金属烧结毡用耐高温涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中搅拌时间为4-6小时。
9.权利要求1-4任一项所述的金属烧结毡用耐高温涂料在制备隔离网中的应用。
10.根据权利要求9所述的金属烧结毡用耐高温涂料在制备隔离网中的应用，其特征在于，具体应用方法为：将耐高温涂料涂刷在隔离网表面上，在700-900℃下烧结0.5-1小时。
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|---|---|---|---|
| CN202310398724.5A CN116396629A (zh) | 2023-04-14 | 2023-04-14 | 一种金属烧结毡用耐高温涂料及其制备方法和应用 |
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- 2023-04-14 CN CN202310398724.5A patent/CN116396629A/zh active Pending
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