WO2019095398A1 - 一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法 - Google Patents

一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法，包括如下组分：环氧树脂、弹性丙烯酸乳液、六偏磷酸钠、金红石型纳米二氧化钛、氧化铝、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、空心玻璃微珠、电熔白刚玉粉料、碳化硅、固化剂、溶剂、分散剂、偶联剂。本发明通过合理的原料选择及配方设计，通过创造性地对功能组分进行原料处理并相应的制备成混合组分A、B和C的形式再混合制备成涂料的方式，有效提高了各功能组分在基体中的分散效果，从而提高各功能组分的作用效果，使所制备的涂料具备优化的隔热、抗静电和耐候性能，同时兼具固化时间短、固化线性收缩率低的优点。

Description

一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法 技术领域
本发明涉及化工产品领域，特别是涉及一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法。
背景技术
当今人们对金属表面的防护处理大都用使用各种涂料，比如防腐涂料、隔热涂料、防锈蚀涂料等。
对于硫化锅床、储油罐等，其表面涂料要具备隔热性能和抗静电性能，以免温度过高或产生静电火花而造成安全事故。现有该领域使用的涂料中，往往存在如下问题：1.固化时间太长，涂料固化后线收缩率大而导致开裂，影响防护效果；2.功能相对单一；3.功能性填料用量少，分散不均，影响涂层的防护性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料及其制备方法，能够解决现有防护涂料存在的上述缺点，提高防护性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料，包括如下重量份组分：环氧树脂60～80份、弹性丙烯酸乳液20～30份、六偏磷酸钠3～8份、金红石型纳米二氧化钛10～13份、氧化铝3～5份、纳米二氧化硅5～15份、多壁碳纳米管5～10份、空心玻璃微珠 20～25份、电熔白刚玉粉料3～5份、碳化硅1～3份、固化剂10～15份、溶剂15～25份、分散剂8～12份、偶联剂20～25份。
在本发明一个较佳实施例中，所述溶剂为乙二醇、正丙醇和二甲苯以2～3：2～3：3～5的体积比混合的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述空心玻璃微珠的尺寸为：粒径3～8μm，密度在0.2～0.4g/cm3。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)金红石型纳米二氧化钛改性处理：取占配方量1/3的分散剂加入300～500mL乙醚中，搅拌使其溶解并分散均匀；然后向上述混合液中加入配方量的金红石型纳米二氧化钛和占配方量1/3的硅烷偶联剂，搅拌形成悬浮液，再超声分散均匀，最后，搅拌状态下恒温水浴加热至乙醚完全挥发，真空干燥，得到蓬松的经表面处理的金红石型纳米二氧化钛；
(2)制备混合组分A：取1/4～1/3配方量的环氧树脂、步骤(1)中改性处理后的金红石型纳米二氧化钛、配方量的氧化铝和纳米二氧化硅放入搅拌混合器中，混合搅拌得到混合组分A；
(3)多壁碳纳米管改性处理：称取配方量的多壁碳纳米管放入盛有酸化液的烧瓶中，超声处理，洗涤至中性，得到所述改性处理的多壁碳纳米管；
(4)制备混合组分B：称取1/4～1/3配方量的环氧树脂、1/2配方量的弹性丙烯酸乳液、1/4～1/3配方量的溶剂和分散剂以及步骤(3)中改性处理的多壁碳纳米管加入搅拌混合器中，混合搅拌后超声处理，得到混合组分B；
(5)制备混合组分C：称取1/2配方量的弹性丙烯酸乳液、配方量的电熔 白刚玉粉料、碳化硅、六偏磷酸钠、1/4～1/3配方量的分散剂和硅烷偶联剂加入搅拌混合器中，搅拌混合的到混合组分C；
(6)制备涂料：称取剩余配方量的环氧树脂、空心玻璃微珠、固化剂、溶剂、分散剂、偶联剂和步骤(2)中制备的混合组分A、步骤(4)中制备的混合组分B和步骤(5)中制备的混合组分C加入到混合搅拌器中，混合搅拌得到所述涂料。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述超声分散的方法为：先超声分散5～8min，然后用超声波细胞粉碎机超声振动6～8min，再超声分散3～5min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述恒温水浴的温度为70～80℃，所述真空干燥的温度为55～60℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(3)中，所述酸化液为质量浓度为55～65％的浓硫酸和浓盐酸的混合酸；所述超声处理的方法为：70～80℃超声处理1.5～2h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(4)中，所述超声处理的方法为：室温下超声处理10～15min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(5)中，所述搅拌混合的条件为：先以800～1000r/min的速率搅拌30～35min，再以1200～1400r/min的速率搅拌30～35min。
本发明的有益效果是：本发明金属表面用隔热抗静电耐候涂料，通过合理的原料选择及配方设计，通过创造性地对功能组分进行原料处理并相应的制备成混合组分A、B和C的形式再混合制备成涂料的方式，有效提高了各功能组 分在基体中的分散效果，从而提高各功能组分的作用效果，使所制备的涂料具备优化的隔热、抗静电和耐候性能，同时兼具固化时间短、固化线性收缩率低的优点。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料，包括如下重量份组分：环氧树脂60份、弹性丙烯酸乳液20份、六偏磷酸钠3份、金红石型纳米二氧化钛10份、氧化铝3份、纳米二氧化硅5份、多壁碳纳米管5份、空心玻璃微珠20份、电熔白刚玉粉料3份、碳化硅1份、固化剂10份、溶剂15份、分散剂8份、偶联剂20份。
其中，所述溶剂为乙二醇、正丙醇和二甲苯以2～3：2～3：3～5的体积比混合的混合物。
所述空心玻璃微珠的尺寸为：粒径3～8μm，密度在0.2～0.4g/cm3，具有重量轻体积大、导热系数低、抗压强度高，分散性、流动性、稳定性好的优点。另外，还具有绝缘、自润滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蚀、防辐射、无毒和隔热等优异性能。
上述金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)金红石型纳米二氧化钛改性处理：取占配方量1/3的分散剂加入300～500mL乙醚中，搅拌使其溶解并分散均匀；然后向上述混合液中加入配方量的金红石型纳米二氧化钛和占配方量1/3的硅烷偶联剂，搅拌形成悬浮液，再超声分散均匀，最后，搅拌状态下于70～80℃的恒温水浴加热至乙醚完全挥发，55～60℃下真空干燥完全，得到蓬松的经表面处理的金红石型纳米二氧化钛，该处理后的金红石型纳米二氧化钛在树脂基体中具有良好的分散性能；
所述超声分散的方法为：先超声分散5～8min，然后用超声波细胞粉碎机超声振动6～8min，再超声分散3～5min。
(2)制备混合组分A：取1/4～1/3配方量的环氧树脂、步骤(1)中改性处理后的金红石型纳米二氧化钛、配方量的氧化铝和纳米二氧化硅放入搅拌混合器中，混合搅拌得到混合组分A；将表面处理后的金红石型纳米二氧化钛先与部分基体树脂和填料混合，有助于提升其在涂料中的分散性能；
(3)多壁碳纳米管改性处理：称取配方量的多壁碳纳米管放入盛有质量浓度为55～65％的浓硫酸和浓盐酸的混合酸化液的烧瓶中，70～80℃超声处理1.5～2h，使其表面充分酸化，然后洗涤至中性，得到所述改性处理的多壁碳纳米管；
碳纳米管具有很好的导电性能，能够很好的提升物料的抗静电性能，但由于碳纳米管长径比较大，加上自身的线团结构，在基体中容易形成链状导电通道，分散困难，通过改性处理，可有效降低其团聚缠绕几率，提升在基体中的分散效果，从而提升导电性能，即提升抗静电效果；
(4)制备混合组分B：称取1/4～1/3配方量的环氧树脂、1/2配方量的弹 性丙烯酸乳液、1/4～1/3配方量的溶剂和分散剂以及步骤(3)中改性处理的多壁碳纳米管加入搅拌混合器中，混合搅拌后室温下超声处理10～15min，得到混合组分B；
将表面处理后的碳纳米管先与部分基体树脂和其他组分混合，有助于提升其在涂料中的分散性能；
(5)制备混合组分C：称取1/2配方量的弹性丙烯酸乳液、配方量的电熔白刚玉粉料、碳化硅、六偏磷酸钠、1/4～1/3配方量的分散剂和硅烷偶联剂加入搅拌混合器中，先以800～1000r/min的速率搅拌30～35min，再以1200～1400r/min的速率搅拌30～35min，搅拌混合得到混合组分C；
(6)制备涂料：称取剩余配方量的环氧树脂、空心玻璃微珠、固化剂、溶剂、分散剂、偶联剂和步骤(2)中制备的混合组分A、步骤(4)中制备的混合组分B和步骤(5)中制备的混合组分C加入到混合搅拌器中，混合搅拌得到所述涂料。
实施例2
与实施例1的区别在于，包括如下重量份组分：
环氧树脂80份、弹性丙烯酸乳液30份、六偏磷酸钠8份、金红石型纳米二氧化钛13份、氧化铝5份、纳米二氧化硅15份、多壁碳纳米管10份、空心玻璃微珠25份、电熔白刚玉粉料5份、碳化硅3份、固化剂15份、溶剂25份、分散剂12份、偶联剂25份。
其中，所述溶剂为乙二醇、正丙醇和二甲苯以3：3：5的体积比混合的混合物。
上述方法得到的涂料，经实际使用测试，具有如下性能：初始粘度520Pa·S 以上，30℃下的凝胶时间为20min，固化时间为2h，导热系数为0.075W/(M·k)，固化线收缩率1.02％，耐氧化性能优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

  1. 一种金属表面用隔热抗静电耐候涂料，其特征在于，包括如下重量份组分：环氧树脂60～80份、弹性丙烯酸乳液20～30份、六偏磷酸钠3～8份、金红石型纳米二氧化钛10～13份、氧化铝3～5份、纳米二氧化硅5～15份、多壁碳纳米管5～10份、空心玻璃微珠20～25份、电熔白刚玉粉料3～5份、碳化硅1～3份、固化剂10～15份、溶剂15～25份、分散剂8～12份、偶联剂20～25份。
  2. 根据权利要求1所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、正丙醇和二甲苯以2～3：2～3：3～5的体积比混合的混合物。
  3. 根据权利要求1所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的尺寸为：粒径3～8μm，密度在0.2～0.4g/cm3。
  4. 一种如权利要求1所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
    (1)金红石型纳米二氧化钛改性处理：取占配方量1/3的分散剂加入300～500mL乙醚中，搅拌使其溶解并分散均匀；然后向上述混合液中加入配方量的金红石型纳米二氧化钛和占配方量1/3的硅烷偶联剂，搅拌形成悬浮液，再超声分散均匀，最后，搅拌状态下恒温水浴加热至乙醚完全挥发，真空干燥，得到蓬松的经表面处理的金红石型纳米二氧化钛；
    (2)制备混合组分A：取1/4～1/3配方量的环氧树脂、步骤(1)中改性处理后的金红石型纳米二氧化钛、配方量的氧化铝和纳米二氧化硅放入搅拌混合器中，混合搅拌得到混合组分A；
    (3)多壁碳纳米管改性处理：称取配方量的多壁碳纳米管放入盛有酸化液 的烧瓶中，超声处理，洗涤至中性，得到所述改性处理的多壁碳纳米管；
    (4)制备混合组分B：称取1/4～1/3配方量的环氧树脂、1/2配方量的弹性丙烯酸乳液、1/4～1/3配方量的溶剂和分散剂以及步骤(3)中改性处理的多壁碳纳米管加入搅拌混合器中，混合搅拌后超声处理，得到混合组分B；
    (5)制备混合组分C：称取1/2配方量的弹性丙烯酸乳液、配方量的电熔白刚玉粉料、碳化硅、六偏磷酸钠、1/4～1/3配方量的分散剂和硅烷偶联剂加入搅拌混合器中，搅拌混合的到混合组分C；
    (6)制备涂料：称取剩余配方量的环氧树脂、空心玻璃微珠、固化剂、溶剂、分散剂、偶联剂和步骤(2)中制备的混合组分A、步骤(4)中制备的混合组分B和步骤(5)中制备的混合组分C加入到混合搅拌器中，混合搅拌得到所述涂料。
  5. 根据权利要求4所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述超声分散的方法为：先超声分散5～8min，然后用超声波细胞粉碎机超声振动6～8min，再超声分散3～5min。
  6. 根据权利要求4所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述恒温水浴的温度为70～80℃，所述真空干燥的温度为55～60℃。
  7. 根据权利要求4所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述酸化液为质量浓度为55～65％的浓硫酸和浓盐酸的混合酸；所述超声处理的方法为：70～80℃超声处理1.5～2h。
  8. 根据权利要求4所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述超声处理的方法为：室温下超声处理10～15min。
  9. 根据权利要求4所述的金属表面用隔热抗静电耐候涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述搅拌混合的条件为：先以800～1000r/min的速率搅拌30～35min，再以1200～1400r/min的速率搅拌30～35min。
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