CN1621466A - 聚苯硫醚改性涂料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚苯硫醚改性涂料及其制备方法和用途。所述涂料由聚苯硫醚、聚四氟乙烯、三氧化二铬、硫化钼、二氧化钛及乙醇、水组成，用于在金属制品的壁上制作复合层。用本发明涂料和方法生产的金属复合制品，具有良好的物理、化学性能，耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击。特别是本发明生产的STF复合管是复合管线史上一重大突破，解决了我国各类介质输送管线存在的问题，使用量最大的供水、供气、供石油，以及高腐蚀管线(含氧强酸输送除外)的各种要求都得到了满足，且与未保护管线相比提高了产品使用寿命100倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种聚苯硫醚(PPS)改性涂料及其制备方法和用途，用于在金属制品的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层。
背景技术
为改善金属制品的性能，拓展应用领域，在金属制品的表面增设复合(保护)层是流行的做法，在许多领域广泛运用，例如：①管线：耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高阻燃、耐压、耐冲击的天然气管线、石油管、各类化工管、供水管，各类液体加热管；②平板类：各种耐腐蚀、高绝缘的化工容器、反应釜、各种金属网；③异形产品：各种耐腐蚀、耐高温、高绝缘的机械产品的表面合成保护。
但是，采用现有的复合材料及复合方法制作的金属复合制品，其理化性能比较单一，都不能同时具备耐酸、耐碱、耐盐、耐高温，耐冲击、高强度、高绝缘的特性，尚存在着许多缺点，例如：a.镀锌、铬、镍层：不耐腐蚀，严重污染介质，在供水系统已禁用；b.陶瓷复合层：底表分离、易碎，无法联接，成本高；c.铝塑复合管：底表分离，强度差，不耐冲击，不阻燃；d.钢塑复合管(即用塑料管做钢管内衬)：底表分离不耐高温，联接困难，易变形；e.钢带孔网复合管(在金属网表面复合塑料)：不耐高温，强度差，成本高。
虽然，在中国专利公开了一种“聚苯硫醚树脂防腐涂料”(CN1133331A)，但仅作为某种器具的内涂层，性能单一，无法用作通用的管、板、机械零件的表面保护。在中国专利还公开了“一种用于重防腐的纳米复合涂料及其制备方法”(CN1346860A)，但制备方法很复杂，涂层结构属硅基，综合性能较差，分散剂用异丙醇成本较高，回收困难易污染环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种聚苯硫醚改性涂料(亦称STF复合材料)，该涂料用于在金属制品的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层；并且提供该涂料的制备方法及用该涂料在金属制品的壁上制作复合层的方法。
本发明的技术方案如下：
一种聚苯硫醚(PPS)改性涂料，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚苯硫醚(PPS)10--25％、聚四氟乙烯(PTFE)5--30％、三氧化二铬(Cr2O3)5--18％、三氧化二钴(Co2O3)4--14％、硫化钼(MoS2)6--12％、二氧化钛(TiO2)9--14％、乙醇(CH3CH2OH)7--30％、水(H2O)4--18％。
较好的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚苯硫醚10--20％、聚四氟乙烯5--30％、三氧化二铬8--18％、三氧化二钴4--14％、硫化钼8--10％、二氧化钛9--10％、乙醇10--12％、水14--18％。
更好的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚苯硫醚15--20％、聚四氟乙烯10--28％、三氧化二铬5--8％、三氧化二钴4--10％、硫化钼8--10％、二氧化钛12--14％、乙醇16--30％、水4--6％。
优选的，由下列组分组成(按重量百分比计)：
聚苯硫醚20--25％、聚四氟乙烯10--25％、三氧化二铬10--12％、三氧化二钴7--8％、硫化钼6--12％、二氧化钛10％、乙醇5--7％、水7--16％
上述聚苯硫醚(PPS)改性涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)按所述重量比取聚苯硫醚、聚四氟乙烯、三氧化二铬、三氧化二钴、硫化钼、二氧化钛，于混合罐中搅拌混合均匀；
2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成300-500目的微粉；
3)将研磨后的微粉置于混合罐中，按所述重量比加入分散剂乙醇和水，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
上述聚苯硫醚(PPS)改性涂料，用于在金属制品的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层。金属制品可以是金属管或板或各种异形件。
用上述聚苯硫醚(PPS)改性涂料在金属制品的壁上制作复合层的方法，包括如下步骤：
1)将金属制品的表面除锈、脱脂并干燥；
2)将聚苯硫醚改性涂料均匀喷于金属制品表面，涂层厚度50-500μm；
3)将喷好涂料的金属制品置于加热炉中烧结，温度300-420℃，时间20-60分钟；
4)将烧结后的复合制品置于常温水中自然冷却，然后烘干。
本发明的有益效果：
本发明与“聚苯硫醚树脂防腐涂料”(CN1133331A)相比，本涂料在金属制品壁上制作的复合层具有多种性能，应用领域广，可以用作通用的管、板、机械零件的表面保护。
本发明与“一种用于重防腐的钠米复合涂料及其制备方法”(CN1346860A)相比，涂料制备方法简单，综合性能好，分散剂用乙醇和水成本低，回收容易不污染环境。
本发明涂料是将PPS材料经改性的复合材料(亦称STF复合材料)，用本发明制作复合层的方法烧结在金属表面上，或金属制品内外表面上，从而在金属制品上形成耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的金属表面保护层。
经实验证明，采用本发明的技术方案生产的STF复合管具有如下综合性能：
1.液阻极小：在输送低粘度介质时可以减小输送压，节约能源，在输送高粘度介质时不会沉积阻塞。尤其在输送石油时更显其优越性。
2.耐磨性好：在输送固液混合体时，增强了耐磨性，尤其是在输送石油、天然气时管底泥沙与管底的摩擦极为严重，使用复合管线基本无摩擦。
3.耐腐蚀：本复合管线在常温下尚没有能溶解其内壁的化学试剂，故任何腐蚀介质对管壁都不具备腐蚀性，即复合管线能用于永久性输送任何介质。
4.无毒、无害、无污染：本复合管线内壁是一层被烧结并和金属管线融为一体的工程材料，用于输送水是一种最清洁的材料。
5.耐高温：本管线可以输送260℃下的各种流体。
6.耐冲击：本管线内壁在各种冲击力的作用下均不会龟裂、脱层，并具有自密封功能，便于管线连接密封。
7.高强度：本管线经复合并不改变原管线自身的刚性。其综合机械性能仍保持钢管自身的性能。
具体实施方式
实施例1-10
以下表中是本发明聚苯硫醚(PPS)改性涂料的10组配方(组分含量为重量百分比)
实施例11
一种聚苯硫醚(PPS)改性涂料的制备方法：
1)取聚苯硫醚树脂粉23kg、聚四氟乙烯15kg、三氧化二铬5kg、三氧化二钴8kg、硫化钼6kg、二氧化钛10kg，于混合罐中搅拌混合均匀；2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成约400目的微粉；3)将研磨后的微粉置于混合罐中，加入分散剂乙醇20kg、水13kg，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
各种配比的聚苯硫醚(PPS)改性涂料均按实施例11的方法制备。
实施例12
用聚苯硫醚(PPS)改性涂料在金属管的壁上制作复合层，按以下步骤进行：
1)将金属管的表面除锈、脱脂并干燥；2)将聚苯硫醚(PPS)改性涂料均匀喷于金属管或板内外表面上，喷涂三遍，涂层总厚度100μm；3)将喷好涂料的金属管置于加热护中，在400℃左右温度下烧结3次，烧结总时间40分钟左右，经检测复合层无针孔即可；4)将烧结后的复合管在常温水中自然冷却，然后将复合管置热箱(温度80℃左右)烘干。
各种形状的金属制品均按实施例12的方法制作复合层。
用本发明技术方案生产的复合金属制品，具有良好的物理、化学性能，耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击。
现以STF复合管为例说明其技术、经济效果：
用本发明技术方案生产的STF复合管是中国复合管线史上一重大突破，完全解决了我国各类介质(除含氧强酸外)输送管线存在的问题，使我国用量最大的供水、供气、供石油、以及高腐蚀管线的各种要求都得到了满足，与普通钢管相比，提高了产品使用寿命100倍以上，综合成本低，Φ630STF复合管每米在1000元以下。
采用本发明的技术方案生产的STF复合管，经检验达到如下表一、表二、表三的检验指标：
表一 STF复合管的力学性能
| 项目 | 测试方法 | 测试结果 |
| 外观 | 目测 | 色泽均匀、平整光滑 |
| 附作力 | 划圈法 | 一级 |
| 硬度 | 铅笔法 | 4H |
| 冲击韧性 | GB 1732-79 | 50KGCM |
| 柔韧性 | 心轴弯曲 | 通过1MM轴 |
| 接触角 | 水、度 | 82° |
| 热分解温度 | 分析仪 | 400℃ |
| 密度 | 比重测试 | 1.36～1.6 |
| 弯曲度 | D-7％ | 60---95.8 |
| 磨擦系数 | 0.13 | |
| 磨损度 | MM-200试验机，100N，200R/MIN，1h，50m/min | 0.1*10-5mm3/N.M |
| 收缩率 | ＜0.003 | |
| 吸水性 | ＜0.002 | |
| 燃烧安全性 | UL-94 | V-0/5v(最高级别) |
| 拉伸强度 | D638 | 155 |
| 布氏硬度 | A-200型载360.25N | 50MPa |
表二 STF复合管的化学性能(同时具有以下各种功能)
| 项目 | 测试方法 | 测试结果 |
| 耐热性 | 使用温度 | 220℃-260℃ |
| 热分解温度 | 热分析仪 | 425℃ |
| 耐候性 | 工作温度 | -100℃---260℃ |
| 毒性 | 加工使用无毒 | 425以上产生微量SO、COS、CO CS |
1.耐酸性：25％盐酸10％碳酸各种浓度的磷酸、氢氟酸、醋酸、冰醋酸、乳酸、草酸、苯磺酸、长期浸泡无腐蚀。
2.耐碱性：任意氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠，长期浸泡无腐蚀。
3.耐盐性：酸性、碱性、中性盐，高锰酸钾、氰化钾、氰化钠、铁氢化。
表三 STF复合管的电性能
| 项目 | 测试方法 | 测试结果 |
| 体积电阻率 | D-257-Ω.cm | 7.51*1015 |
| 表面电阻率 | D-257Ω | 7.66*1014 |
| 介电常数 | D-150(LMHz) | 3.13 |
| 击穿电压 | D-149kV/mm | 19.4 |
| 绝缘性 | 1000伏安摇表 | 7500MG |
Claims (8)
1.一种聚苯硫醚改性涂料，其特征在于所述涂料的各组份重量百分比为：
聚苯硫醚10--25％、聚四氟乙烯5--30％、三氧化二铬5--18％、三氧化二钴4--14％、硫化钼6--12％、二氧化钛9--14％、乙醇7--30％、水4--18％。
2.如权利要求1所述聚苯硫醚改性涂料，其特征在于所述涂料的各组份重量百分比为：
聚苯硫醚10--20％、聚四氟乙烯5--30％、三氧化二铬8--18％、三氧化二钴4--14％、硫化钼8--10％、二氧化钛9--10％、乙醇10--12％、水4--18％
3.如权利要求1所述聚苯硫醚改性涂料，其特征在于所述涂料的各组份重量百分比为：
聚苯硫醚15--20％、聚四氟乙烯10--28％、三氧化二铬5--8％、三氧化二钴4--10％、硫化铝8--10％、二氧化钛12--14％、乙醇16--30％、水4--6％。
4.如权利要求1所述聚苯硫醚改性涂料，其特征在于所述涂料的各组份重量百分比为：
聚苯硫醚20--25％、聚四氟乙烯10--25％、三氧化二铬10--12％、三氧化二钴7--8％、硫化钼6--12％、二氧化钛10％、乙醇5--7％、水7--16％。
5.权利要求1至4其中任一项所述聚苯硫醚改性涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量比取聚苯硫醚、聚四氟乙烯、三氧化二铬、三氧化二钴、硫化钼、二氧化钛，于混合罐中搅拌混合均匀；
2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成300--500目的微粉；
3)将研磨后的微粉置于混合罐中，按重量比加入分散剂乙醇和水，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
6.权利要求1至4其中任一项所述聚苯硫醚改性涂料的用途，用于在金属制品的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层。
7.如权利要求6所述聚苯硫醚改性涂料的用途，其特征在于所述金属制品为金属管或板或异形件。
8.权利要求6所述聚苯硫醚改性涂料复合层的制作方法，包括如下步骤：
1)将金属制品的表面除锈、脱脂并干燥；
2)将聚苯硫醚改性涂料均匀喷于金属制品表面，涂层厚度50-500μm；
3)将喷好涂料的金属制品置于加热炉中烧结，温度300-420℃，时间20-60分钟；
4)将烧结后的复合制品置于水中自然冷却，然后烘干。
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