CN1709988A - 高温保温、防腐蚀纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的工业涂料，该涂料由以下重量份的原料组成：A组分95～105份、B组分1～3份；其中，A组分由以下重量百分比的原料制成：粘结剂30～60％、颜料12～30％、填充剂10～30％、助剂0.1～5％、复合纳米分散液5～15％、溶剂10～25％；B组分由催化成膜剂纳米级Sb₂O₃及其混合有机溶剂载体组成。本发明首次将纳米Sb₂O₃作为涂料成膜过程中的催化剂形式引入到高温保温涂料中。本发明涂料具有下述优点：兼具高温保温和重防腐性能，涂膜耐酸性、耐碱性、耐盐雾、耐油性、耐化学试剂、耐候性、抗紫外线性能优异；具有优异的防火性和防水性；涂膜附着力好，成膜速度快，性能稳定。

Description

高温保温、防腐蚀纳米涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种高温保温、防腐蚀纳米涂料及其制备方法，属于化工领域。

背景技术

高温保温涂料广泛应用于石油、化工、冶金、电力、热力、机械、建筑等许多行业，但在使用中普遍存在高温氧化及腐蚀等问题。为解决这一问题，国内外学者自二十世纪七十年代开始，进行了大量的研究，并先后推出了很多成功的产品。但这些涂料的成膜工艺较为复杂，如需磁控溅射、电弧喷涂、等离子喷镀，费用昂贵。同时大多数产品并不能同时具有耐高温、高效保温和重防腐功能，如以有机硅和浮型铝粉成膜的涂料，可以耐高温，但在酸性环境下，涂膜很容易被腐蚀。自九十年代起，随着纳米材料的应用，涂料工作者开始尝试将纳米材料引入涂料中，但由于纳米材料比表面能大，易团聚，因而不容易分散均匀，对涂料生产工艺提出了更高的要求。

传统保温涂料大多选择加入像海泡石、珍珠岩粉等密度小的无机隔热材料，通过对物体热传递的显著阻抗性实现其保温隔热效果，因此这对以传导、对流方式传热的保温效果显著，而对以辐射方式传递的热量(特别是在高温情况下)常常无法达到好的保温效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在保证防腐、防火、防水等功能的基础下，实现耐高温(600℃以下)保温功能的纳米工业涂料。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：

一种耐高温保温纳米工业涂料，由以下重量份的原料制成：

A组分95～105份、B组分1～3份；A组分和B组分单独包装。优选为：A组分100份、B组分2份。

其中，A组分由以下重量百分比的原料制成：粘结剂30～60％、颜料12～30％、填充剂10～30％、助剂0.1～5％、复合纳米分散液5～15％、溶剂10～25％。优选为：粘结剂35～45％、颜料12～20％、填充剂11～19％、助剂0.3～1.0％、复合纳米分散液5～7％。

B组分由以下重量百分比的原料制成：纳米Sb₂O₃(粒径小于100nm)1～5％，载体95～99％。

所述的粘结剂为改性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、水玻璃、铝溶胶或硅溶胶中的任一种或它们混合物的任一种。优选为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：水玻璃、改性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂。

所述的颜料为海泡石粉、硅藻土、玻璃微球、氧化锆粉、高岭土、三聚磷酸铝、玻璃鳞片中的任一种或它们混合物的任一种。优选为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：高岭土、玻璃微球、海泡石、三聚磷酸铝、二氧化锆。

所述的填充剂为滑石粉、石英粉、轻质碳酸钙、云母粉、立德粉、钛白粉、氧化锌粉、氧化铝粉、二氧化硅粉、石膏粉、石棉粉、硅灰石粉中的任一种或它们混合物的任一种。优选为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：钛白粉、氧化铝粉、硅灰石粉、轻质碳酸钙、石棉粉、石膏粉。

所述的复合纳米分散液，包括纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛等多种纳米材料及其润湿剂、分散剂等。该分散液可购自浙江省上虞市宇达化工有限公司，其商品名称为“宇达牌”复合纳米分散液。

所述的助剂包括成膜助剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、阻燃剂等。优选为：磷酸三丁酯。

所述的溶剂可以是有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇、丁醇中的任一种或它们混合物的任一种，或无机溶剂之去离子水、NaOH溶液的一种或多种。优选为二甲苯或NaOH溶液。

所述的载体为二甲苯、乙二醇、丁醇等有机溶剂中的任一种或它们混合物的任一种。

本发明所用到的原料均可从市场购买得到，其规格符合化工标准。

本发明的另一目的是提供一种制备本发明涂料的方法，包括以下步骤：

1、按以下方法制备A组分：

1)将粘接剂溶于溶剂中，均匀混合后，得混合液1；

2)将颜料、填充剂均匀混合，得固体混合物2；

3)将固体混合物2加入到混合液1中，高速分散；

4)向步骤3)所得到的分散液中加入助剂、复合纳米分散液，再高速均匀分散；

5)研磨至涂料细度达到30-40μm，备用；

2、按以下方法制备B组分：

将纳米Sb₂O₃和载体按以下重量比例混合：1～5∶99～95，均匀搅拌后即得；

3、将A、B双组分按95～105∶1～3的重量份比例混合均匀，即得本发明涂料。

本发明在涂料的生产过程中，将不同的纳米材料分别引入到涂料中。其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛等多种纳米材料及其润湿剂、分散剂等是通过复合纳米分散液的形式，在A组分引入的；而纳米级三氧化二锑则是通过其特定的载体，即二甲苯、乙二醇、丁醇等溶剂中的一种或多种引入到涂料的B组分之中。

本发明成功的将纳米Sb₂O₃以催化剂的形式应用于涂料成膜过程中。在纳米Sb₂O₃结构中，由于材料处于纳米尺度范围，材料表面的比表面积很大，导致材料表面电子配位不足，从而极大地增加了材料的表面活性；另一方面，由于锑原子的电子构型为〔Kr〕4d¹⁰5s²5p³，处于半稳定状态，在涂膜的交联固化反应过程中，可以实现Sb⁺⁵、Sb⁺³相互间的转化，因此，纳米Sb₂O₃在涂膜固化过程中可起到显著的催化作用。

同时，本发明选用硅酸盐结构材料，加以氧化铝、二氧化钛等细粉，可以显著提高涂层对红外线的辐射能力，从而可以将涂层表面的辐射转化为热反射电磁波辐射出去，因而达到显著的隔热效果。

总之，本发明涂料具有下述优点：

1、耐高温性能和耐低温性能好。

2、兼具高效保温和重防腐性能，涂膜耐酸性、耐碱性、耐盐雾、耐油性、耐化学试剂、耐候性、抗紫外线性能优异。

3、具有优异的防火性和防水性。

4、涂膜附着力好，成膜速度快，性能稳定。

以下通过实施例来进一步描述本发明的有益效果，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的范围。

具体实施方式

[实施例1]

1、A组分的制备：

按下述重量(单位：Kg)称取各原料：

水玻璃(20％)35Kg、高岭土15Kg、溶剂(50％NaOH水溶液)6Kg、钛白粉6.5Kg、氧化铝粉5Kg、玻璃微球8Kg、石棉粉7Kg、硅灰石粉12Kg、复合纳米分散液5Kg、磷酸三丁酯0.5Kg。

生产工艺：

1)将水玻璃、高岭土溶于NaOH水溶液中，搅拌静置后得混合液1，备用；

2)将钛白粉、氧化铝粉、玻璃微球、石棉粉、硅灰石粉充分混合均匀后，得固体混合物2，备用；

3)将固体混合物2加入到混合液1中，高速分散20-30分钟(转速1000rpm)；

4)在上述溶液中加入复合纳米分散液，并加入磷酸三丁酯等，高速分散20-30分钟(转速800rpm)；

5)用三辊研磨机研磨至涂料细度达到30-40μm，备用；

2、B组分的制备：

按下述重量称取各原料：纳米Sb₂O₃(粒径为20nm)5Kg，载体(混合溶剂：二甲苯∶丁醇∶乙二醇＝4∶3∶3)95Kg。

具体配制方法为：

1)将二甲苯、乙二醇、丁醇按以下重量比例混合：4∶3∶3搅拌，得载体(混合有机溶剂)；

2)将纳米Sb₂O₃和混合有机溶剂按以下重量比例混合：5∶95，搅拌即得，备用。

3、将10kg A组分和0.2kg B组分混合均匀，即得本发明涂料，在24小时内使用。

以此配方生产出的涂料，漆膜干燥时间快(表干2-4小时，实干18-22小时)，附着力强，柔韧性好，在400℃的碱性管道中保温效果明显，并具有优异耐碱性、耐油性、耐盐雾性、耐候性等。

[实施例2]

1、A组分的制备：

按下述重量称取各原料：改性环氧树脂10Kg、有机硅树脂25Kg、聚氨酯树脂3Kg、溶剂(二甲苯)25Kg、海泡石粉4Kg、三聚磷酸铝5Kg、钛白粉5Kg、氧化铝粉4Kg、二氧化锆6Kg、轻质碳酸钙3Kg、二氧化硅3Kg、石膏粉0.4Kg、复合纳米分散液6Kg、磷酸三丁酯0.6Kg。

制备工艺：

1)将改性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂溶于溶剂(二甲苯)中，搅拌静置后得混合液1。

2)将海泡石粉、三聚磷酸铝、钛白粉、氧化铝粉、二氧化锆、轻质碳酸钙、二氧化硅、石膏粉充分混合均匀后，得固体混合物2；

3)将物体混合物2加入到混合液1中，高速分散20-30分钟(转速1300rpm)。

4)在上述溶液中加入复合纳米分散液，并加入磷酸三丁酯等，高速分散20-30分钟(转速1000rpm)。

5)用三辊研磨机研磨至涂料细度达到30-40μm。

2、B组分的制备：

按下述重量称取各原料：纳米Sb₂O₃(粒径为20nm)5Kg，载体(混合溶剂：二甲苯∶丁醇∶乙二醇＝4∶3∶3)95Kg。

具体配制方法为：

1)将二甲苯、乙二醇、丁醇按以下重量比例混合：4∶3∶3搅拌，得载体(混合有机溶剂)；

2)将纳米Sb₂O₃和混合有机溶剂按以下重量比例混合：5∶95，搅拌即得，备用。

3、将10kg A组分和0.2kg B组分混合均匀，即得本发明涂料，在24小时内使用。

以此配方生产出的涂料，漆膜干燥时间快(表干5-8小时，实干30-48小时)，附着力强，柔韧性好，耐酸性、耐碱性、耐油性、耐盐雾性、耐候性、抗紫外线、防火、防水等性能优异，在600℃的热力蒸汽管道中具有高效保温效果。

以下是本发明实施例1和2所制备的产品在国家建筑材料测试中心检验的各项指标结果。

检验项目	检验值	参照标准
			抗压强度	4.19MPa	GB/T5486.3-2001
最高使用温度	600℃
			导热系数(400℃)	0.106W/(m·K)	GB/T10294-1988
耐酸性(10％HCl，288h)	漆膜无起泡、剥落、裂纹	GB/T 1763-1989
			耐碱性(15％NaOH，288h)	漆膜无起泡、剥落、裂纹
耐水性(288h)	漆膜无起泡、剥落、裂纹				GB/T 1733-1993
		耐中性盐雾(600h)	漆膜无起泡、剥落、裂纹	GB/T 1771-1991
耐人工老化(500h)	0.95				GB/T 1865-1997

Claims (10)

1.一种高温保温、防腐蚀纳米涂料，由以下重量份的原料组成：A组分95～105份、B组分1～3份；A组分和B组分单独包装；其中，A组分由以下重量百分比的原料制成：粘结剂30～60％、颜料12～30％、填充剂10～30％、助剂0.1～5％、复合纳米分散液5～15％、溶剂10～25％；B组分由以下重量百分比的原料制成：粒径小于100nm的Sb₂O₃ 1～5％，载体95～99％；

所述的粘结剂为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：改性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、水玻璃、铝溶胶、硅溶胶；所述的颜料为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：海泡石粉、硅藻土、玻璃微球、氧化锆粉、高岭土、三聚磷酸铝、玻璃鳞片；所述的填充剂为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：滑石粉、石英粉、轻质碳酸钙、云母粉、立德粉、钛白粉、氧化锌粉、氧化铝粉、二氧化硅粉、石膏粉、石棉粉、硅灰石粉；所述的助剂包括成膜助剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、阻燃剂；所述的溶剂为下述溶剂中的任一种或它们混合物的任一种：异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇、丁醇，或为去离子水、NaOH溶液的一种或一种以上的混合物；所述的载体为下述溶剂中的任一种或它们混合物的任一种：二甲苯、乙二醇、丁醇。

2.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是各原料的重量份是：A组分100份、B组分2份；A组分由以下重量百分比的原料制成：粘结剂45％、颜料20％、填充剂18.5％、助剂0.5％、复合纳米分散液6％、溶剂10％；B组分由以下重量百分比的原料制成：粒径小于100nm的Sb₂O₃ 5％，载体95％。

3.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的粘结剂为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：水玻璃、改性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂。

4.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的颜料为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：高岭土、玻璃微球、海泡石、三聚磷酸铝、二氧化锆。

5.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的填充剂为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：钛白粉、氧化铝粉、硅灰石粉、轻质碳酸钙、石棉粉、石膏粉。

6.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的助剂为磷酸三丁酯。

7.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的溶剂为NaOH溶液或二甲苯。

8.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的载体是由二甲苯、丁醇和乙二醇组成的混合溶剂。

9.按照权利要求1的纳米涂料，其特征是所述的Sb₂O₃的粒径为20nm。

10.一种制备权利要求1所述涂料的方法，包括如下步骤：

(1)、制备A组分：

1)将粘接剂溶于溶剂中，均匀混合后，得混合液1；2)将颜料、填充剂均匀混合，得固体混合物2；

2)将固体混合物2加入到混合液1中，高速分散；

3)在步骤3)所得的分散液中加入助剂、复合纳米分散液后再高速均匀分散；

4)研磨至涂料细度达到30-40μm，备用；

(2)、制备B组分：

将纳米Sb₂O₃和载体按1～5∶99～95的重量比例混合均匀，搅拌后即得；

(3)、将A、B双组分按95～105∶1～3的重量份比例混合均匀，即得本发明涂料。