CN1271148C

CN1271148C - 一种耐高温、耐磨损无机涂料及其粘结剂的制备方法

Info

Publication number: CN1271148C
Application number: CN 200410046839
Authority: CN
Inventors: 何莉萍; 唐绍裘; 周武艺; 刘文超
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: CN1618887A

Abstract

一种耐高温、耐磨损无机涂料及其粘结剂的制备方法，包括磷酸二氢铝粘结剂30-45%；三氧化铝15-30%、碳化硅20-30%、固化剂10-20%。因不含有机高分子材料，因而耐高温，耐磨损；该涂料与金属基体在常温下可形成具有一定结合强度的牢固结合层，因而固化容易，可常温固化，无须加热；便于存放；该涂料的制造工艺简单，其工艺性较强。

Description

一种耐高温、耐磨损无机涂料及其粘结剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂施在金属基体的特殊工业涂料，及其粘结剂的制备方法。

背景技术

国内外相关技术主要从以下方面进行了研究：

1.用有机粘结剂如环氧树脂、有机硅等制备耐热、耐磨的涂料，但由于粘结剂是有机物，所耐高温一般都在300℃以下；

2.用无机高聚物，水泥为粘结剂制备陶瓷涂料；

3.用磷酸盐和水玻璃的混合液为粘结剂，配得涂料需加热固化或有些涂料使用有机溶剂，且骨料中含有金属氧化物；

但目前，国内外均未有采用无机磷酸盐为粘结剂，以Al₂O₃，SiC陶瓷材料为骨料的具有耐高温和防腐耐磨性能且能常温固化的金属基无机涂料的有关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种耐高温、耐磨损，固化容易的一种耐高温、耐磨损无机涂料。

本发明的另一目的旨在上述耐高温、耐磨损无机涂料中重要组份，即其粘结剂的制备方法。

本发明的目的是通过下述方式实现的，以下均以重量计。

本发明包括磷酸二氢铝粘结剂30-45％；三氧化铝15-30％、碳化硅20-30％、固化剂10-20％。

磷酸二氢铝粘结剂即为磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝含量为52％-60％，溶液的pH为3-4，溶液密度为1.2-1.6g/cm³。

无机固化剂有高铝水泥，二钙硅酸盐等，本发明的固化剂优选高铝水泥。

本发明还可加入辅助成分消泡剂、分散剂、流平剂，分别占涂料总质量的0.2-0.6％，0.5-1％，0.1-0.3％。

消泡剂为磷酸三丁酯，乳化硅油等，优选磷酸三丁酯。

分散剂为六偏磷酸钠，羟乙基纤维素等，优选六偏磷酸钠。

流平剂为有机硅氧烷类，聚丙烯酸类，醋丁纤维素类，优选有机硅氧烷类。

因为磷酸二氢铝粘结剂是制备该涂料的粘结组分，其性能对在金属表面上形成牢固的结合层，并对耐热、耐磨陶瓷骨料的分散粘合等具有重要的作用，故其制备为该涂料的关键。

因而本发明的另一目的是通过下述方式的实现，以下均以重量计。

磷酸二氢铝粘结剂制备过程为：质量百分比浓度为80-90％的H₃PO₄溶液取50-60％；Al(OH)₃取15-20％，水取20-30％，将磷酸溶液与水混合稀释后，加热到120-140℃，然后，加入Al(OH)₃至反应完全后，调节溶液的pH至3-4，溶液密度为1.2-1.6g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。

H₃PO₄溶液的质量百分比浓度为85％。

用氧化铬来调节溶液的pH，其加入量为Al(OH)₃含量的2-6％。

溶液的密度用水来调节。

制备出的磷酸二氢铝粘结剂主要工艺参数为如下：

外观：半透明深红色液体

质量组成：磷酸二氢铝的含量：52％-60％

储存：加入一定量添加剂(草酸液体)，密闭可储存两个月左右。如有结晶现象，加热至80～100℃后，恢复澄清，仍可保持原有的粘结性能。

本发明无机涂料由以上制备的磷酸二氢铝粘结剂、硬质陶瓷骨料(Al₂O₃，SiC)、固化剂(高铝水泥)及辅助成分(消泡剂、分散剂、流平剂等)在适当的容器里将骨料和固化剂充分搅拌混合，再把混合后的骨料分多次加入到粘结剂中，加入时需搅拌直至骨料和粘结剂充分均匀为止。

涂料的工艺参数：混合后的陶瓷骨料具有较好的流动性和流平性，室温下具有较好的粘性和适当的粘度。制备好的陶瓷涂料应密闭保存，以防失去水份而使涂施性能变差，不加固化剂可储存15～20天。若按双组分储存(添加草酸液体)，则储存期可达2～3个月左右。

应用领域：该无机涂料系一种以磷酸盐为粘结剂，添加适量耐磨陶瓷骨料以及少量助剂的可用于涂施在金属基体上的特殊工业涂料。该涂料被施于处理过的金属基体上时，可在常温下固化成具有一定硬度，厚0.3～0.5mm的覆盖层，高温使用过程中可形成耐高温、耐磨损的涂层，且涂施工艺及制备工艺简单，固化容易。因此，可广泛应用于电力、冶金、化工等工业部门的金属管道，设备及零部件表面的涂施工艺中，从而提高金属的耐高温、耐磨损能力，延长其使用寿命。

技术特点

1.该涂料主要由无机粘结剂和陶瓷骨料组成。由于不含有机高分子材料，且加入了耐磨陶瓷骨料，因而具有优良的耐高温(600～900℃)、耐磨损特性；

2.该涂料与金属基体在常温下可形成具有一定结合强度的牢固结合层，因而固化容易，可常温固化，无须加热；

3.该涂料添加适量助剂后，可保持1～2个月的时间，便于存放；

4.该涂料的制造工艺简单，但粘结剂是专门配制的，其工艺性较强。

5.粘结剂密度由水调节，具有经济性。

试验例1

本发明在巴陵石化公司动力厂进行工业试验，在锅炉过热器水冷壁管道外壁上涂刷本发明涂料。锅炉内烟气温度高于1000℃。涂刷面积为3平方米，经过为期一年的试验，涂层基本完好。用户表明该涂层在高温、有磨蚀的环境中对过热器水冷管确实具有良好的保护作用。

试验例2

申请人委托上海市化工产品质量监督检测中心，作了编号为：W(涂)200102033的检验报告，其检验结果表明：1、附着力(拉开法)MPa为0.8；2、耐磨性(750g/500r)g为0.01；3、耐热性(800℃)1h：无碳化、开裂、剥落等现象；4、硬度(摆杆)为0.8。

以上试验例充分说明本发明具有良好的耐高温、耐磨损，固化容易的特性。

附图说明

附图为本发明的磷酸二氢铝粘结剂工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

85％的质量百分比浓度H₃PO₄溶液取55克；Al(OH)₃取18克，水取27克，将的磷酸溶液与水混合稀释后，加热到130℃，然后，加入Al(OH)₃至反应完全后，加入氧化铬0.4克，调节溶液的pH至3.6，加水调节溶液密度为1.25g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。磷酸二氢铝含量为54％

分别取：磷酸二氢铝粘结剂40克、三氧化二铝18克、碳化硅27克、固化剂(高铝水泥)15克。先将三氧化二铝、碳化硅和固化剂混合均匀，然后再加入磷酸二氢铝粘结剂，混合均匀即可。

本发明涂料实施例1的性能如下：本涂料涂施于金属基体上，其物理性能测试：室温固化时间20h；附着力一级；莫氏硬度0.8；800℃至室温下急冷急热循环40次无脱落现象。

实施例2：

80％的质量百分比浓度H₃PO₄溶液取50克；Al(OH)₃取20克，水取30克，将磷酸溶液与水混合稀释后，加热到140℃，然后，加入Al(OH)₃至反应完全后，加入氧化铬0.8克调节溶液的pH至3.6，加水调节溶液密度为1.4g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。磷酸二氢铝含量为58％。

分别取：磷酸二氢铝粘结剂30克、三氧化二铝20克、碳化硅30克、固化剂(高铝水泥)20克。先将三氧化二铝、碳化硅和固化剂混合均匀，然后再加入磷酸二氢铝粘结剂，混合均匀即可。

实施例3：

90％的质量百分比浓度H₃PO₄溶液取60克；Al(OH)₃取20克，水取20克，将的磷酸溶液与水混合稀释后，加热到120℃，然后，加入Al(OH)₃至反应完全后，加入氧化铬0.8克？调节溶液的pH至3.2？，加水调节溶液密度为1.62g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。磷酸二氢铝含量为58.4％。

分别取：磷酸二氢铝粘结剂30克、三氧化二铝30克、碳化硅30克、固化剂(高铝水泥)10克。先将三氧化二铝、碳化硅和固化剂混合均匀，然后再加入磷酸二氢铝粘结剂，另外，还可加入消泡剂磷酸三丁酯0.4克；分散剂六偏磷酸钠0.8克；流平剂有机硅氧烷类0.2克。混合均匀即可。

Claims

1、一种耐高温、耐磨损无机涂料，其特征在在于包括磷酸二氢铝粘结剂30-45％；三氧化铝15-30％、碳化硅20-30％、固化剂10-20％，以重量计；所述的磷酸二氢铝粘结剂制备过程为：质量百分比浓度为80-90％的H₃PO₄溶液取50-60％；Al(OH)₃取15-20％，水取20-30％，将磷酸溶液与水混合稀释后，加热到120-140℃，然后，加入Al(OH)₃至反应完全后，调节溶液的pH至3-4，溶液密度为1.2-1.6g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。

2、根据权利要求1所述的一种耐高温、耐磨损无机涂料，其特征在于固化剂为高铝水泥。

3、根据权利要求1所述的一种耐高温、耐磨损无机涂料，其特征在于还加入辅助成分消泡剂、分散剂、流平剂，分别占涂料总质量的0.2-0.6％，0.5-1％，0.1-0.3％，以重量计。

4、根据权利要求3所述的一种耐高温、耐磨损无机涂料，其特征在于消泡剂为磷酸三丁酯或乳化硅油；分散剂为六偏磷酸钠或羟乙基纤维素；流平剂为有机硅氧烷类或聚丙烯酸类或醋丁纤维素类。

5、根据权利要求4所述的一种耐高温、耐磨损无机涂料，其特征在于消泡剂为磷酸三丁酯；分散剂为六偏磷酸钠；流平剂为有机硅氧烷类。

6、制备权利要求1所述的耐高温、耐磨损无机涂料中的磷酸二氢铝粘结剂的制备方法为：80-90％的质量百分比浓度H₃PO₄溶液取50-60％；Al(OH)₃取15-20％，水取20-30％，以重量计，将磷酸溶液与水混合稀释后，加热到120-140℃，然后，加入Al₂O₃至反应完全后，调节溶液的pH至3-4，溶液密度为1.2-1.6g/cm³，冷却后即得到所需的磷酸二氢铝粘结剂。

7、根据权利要求6所述的耐高温、耐磨损无机涂料中的磷酸二氢铝粘结剂的制备方法，其特征在于H₃PO₄溶液的质量百分比浓度为85％。

8、根据权利要求6所述的耐高温、耐磨损无机涂料中的磷酸二氢铝粘结剂的制备方法，其特征在于调节溶液的pH用的氧化铬来调节，其加入量为Al(OH)₃含量的2-6％，以重量计。

9、根据权利要求6所述的耐高温、耐磨损无机涂料中的磷酸二氢铝粘结剂的制备方法，其特征在于溶液的密度用水来调节。