一种高温防腐铝牺牲涂料及其制备方法与流程

1.本发明一种高温防腐铝牺牲涂料及其制备方法属于表面处理技术领域。


背景技术：

2.高温锅炉、管道、发动机部件等需长期经受600℃～1000℃甚至更高的温度，同时，在高温间隙，还可能处于高湿度及高盐度的环境下，面临着高温和腐蚀的双重破坏，高温防腐涂层的综合性能对整个设备的运行寿命起着至关重要的作用。如中国专利申请cn103614071b公开了一种管道外壁用耐800℃高温的有机硅防腐涂料及制备方法，专利选择含羟基的甲基苯基硅树脂作为树脂基料，利用低熔点玻璃料在高温下的融化特性解决有机硅涂料在高温下分解而防护不足的问题，同时具备850℃水平的耐高温特性和可耐盐雾1000h、紫外人工老化1000h。又如中国专利申请cn103113768a公开了一种用于发动机排气系统的耐高温涂料，以硅溶胶或铝溶胶作为基料形成涂料的配方技术，可耐800℃240h的高温长期烘烤，也可耐240h中性盐雾和72h湿热腐蚀。二者共同的缺点在于：所形成的涂层材料具备的是耐高温和耐腐蚀的两种独立性能，无法结合两种核心性能，即不具备耐高温和腐蚀循环作用的能力。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：提出一种高温防腐铝牺牲涂料配方及其制备方法和使用方法，以便提高被涂覆基体的耐高温和腐蚀循环双重作用的能力，延长使用寿命。
4.本发明的技术方案是：
5.一种高温防腐铝牺牲涂料，它是由磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉和水组成的混合物，磷酸盐预聚物占混合物重量的35％～45％，缓蚀剂占混合物重量的3％～5％，助剂占混合物重量的1％～3％，球形铝粉占混合物重量的25％～35％，玻璃粉占混合物重量的5％～10％，余量为水。
6.所述缓蚀剂采用硝基间苯二甲酸锌、磷钼酸锌和三聚磷酸铝中的一种。
7.所述助剂为分散剂、聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯防沉剂和丙烯酸润湿剂的混合物。
8.所述球形铝粉为雾化法制备的高纯铝粉。
9.所述高纯铝粉的粒径为5μm～15μm。
10.所述玻璃粉的软化点为300℃～400℃。
11.所述玻璃粉的粒径为20μm～40μm。
12.所述方法采取以下步骤：
13.1)制备磷酸盐预聚物：按质量比(50～55):(5～6):(10～15):(20～30)分别称取分析纯磷酸、五氧化二磷、磷酸酯和氧化镁，将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在120℃～140℃下冷凝回流反应至澄清透明，再缓慢加入磷酸酯，反应一段时间后将其温度降至80℃～100℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
14.2)配料：按权利要求1所述的磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉占混
合物的重量比例分别称取磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉；
15.3)研磨：向磷酸盐预聚物中加入缓蚀剂、助剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
16.4)调漆：向1500rpm～2000rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入球形铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
17.所述磷酸酯是十二烷基磷酸酯、十八烷基磷酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和2-乙基己基磷酸酯中的一种。
18.本发明的优点是：提出了一种高温防腐铝牺牲涂料配方及其制备方法和使用方法，在耐高温和防腐性能的基础上大幅度提高了耐高温-腐蚀循环性能，更加有效的保证了高温运行基体的可靠性。
具体实施方式
19.本发明的工作原理是：将铝作为阴极保护牺牲材料加入涂料配方，通过表面状态控制将其稳定化，利用聚磷酸粘结剂体系的耐高温特性，形成了一种可反复耐受高温和腐蚀的高性能耐温涂层材料。
20.一种高温防腐铝牺牲涂料，它是由磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉和水组成的混合物，磷酸盐预聚物占混合物重量的35％～45％，缓蚀剂占混合物重量的3％～5％，助剂占混合物重量的1％～3％，球形铝粉占混合物重量的25％～35％，玻璃粉占混合物重量的5％～10％，余量为水。
21.所述缓蚀剂采用硝基间苯二甲酸锌、磷钼酸锌和三聚磷酸铝中的一种。
22.所述助剂为分散剂、聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯防沉剂和丙烯酸润湿剂的混合物。
23.所述球形铝粉为雾化法制备的高纯铝粉。
24.所述高纯铝粉的粒径为5μm～15μm。
25.所述玻璃粉的软化点为300℃～400℃。
26.所述玻璃粉的粒径为20μm～40μm。
27.所述方法采取以下步骤：
28.1)制备磷酸盐预聚物：按质量比(50～55):(5～6):(10～15):(20～30)分别称取分析纯磷酸、五氧化二磷、磷酸酯和氧化镁，将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在120℃～140℃下冷凝回流反应至澄清透明，再缓慢加入磷酸酯，反应一段时间后将其温度降至80℃～100℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
29.2)配料：按权利要求1所述的磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉占混合物的重量比例分别称取磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉；
30.3)研磨：向磷酸盐预聚物中加入缓蚀剂、助剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
31.4)调漆：向1500rpm～2000rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入球形铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
32.所述磷酸酯是十二烷基磷酸酯、十八烷基磷酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和2-乙基己基磷酸酯中的一种。
33.下面对本发明做进一步详细说明。一种高温防腐铝牺牲涂料，它是由磷酸盐预聚
物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉和水组成的混合物，磷酸盐预聚物占混合物重量的35％～45％，缓蚀剂占混合物重量的3％～5％，助剂占混合物重量的1％～3％，球形铝粉占混合物重量的25％～35％，玻璃粉占混合物重量的5％～10％，余量为水。
34.所述缓蚀剂采用硝基间苯二甲酸锌、磷钼酸锌和三聚磷酸铝中的一种。
35.所述助剂为分散剂、聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯防沉剂和丙烯酸润湿剂的混合物。
36.所述球形铝粉为雾化法制备的高纯铝粉。
37.所述高纯铝粉的粒径为5μm～15μm。
38.所述玻璃粉的软化点为300℃～400℃。
39.所述玻璃粉的粒径为20μm～40μm。
40.所述方法采取以下步骤：
41.1)制备磷酸盐预聚物：按质量比(50～55):(5～6):(10～15):(20～30)分别称取分析纯磷酸、五氧化二磷、磷酸酯和氧化镁，将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在120℃～140℃下冷凝回流反应至澄清透明，再缓慢加入磷酸酯，反应一段时间后将其温度降至80℃～100℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
42.2)配料：按权利要求1所述的磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉占混合物的重量比例分别称取磷酸盐预聚物、缓蚀剂、助剂、球形铝粉、玻璃粉；
43.3)研磨：向磷酸盐预聚物中加入缓蚀剂、助剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
44.4)调漆：向1500rpm～2000rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入球形铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
45.所述磷酸酯是十二烷基磷酸酯、十八烷基磷酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和2-乙基己基磷酸酯中的一种。
46.高温防腐铝牺牲涂料使用的步骤如下：用氧化铝砂对待涂覆基底表面进行吹砂，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；向基底表面使用喷枪喷涂高温防腐铝牺牲涂料，涂覆厚度为0.01mm～0.1mm，将涂覆的高温防腐铝牺牲涂料涂层在280℃～350℃下放置1h～3h即可完全固化进行使用。
47.实施例1
48.1、制备磷酸盐预聚物：称取分析纯磷酸50g、五氧化二磷5g、十二烷基磷酸酯10g和氧化镁20g。将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在120℃下冷凝回流反应至澄清透明，缓慢加入十二烷基磷酸酯，反应8h后将温度降至80℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
49.2、配料：称取35g磷酸盐预聚物、3g硝基间苯二甲酸锌、0.2g分散剂、0.3g消泡剂、0.3g防沉剂、0.2g润湿剂、25g粒径为5μm的高纯铝粉、5g粒径为20μm的玻璃粉和31g水。
50.3、研磨：向磷酸盐预聚物中加入硝基间苯二甲酸锌、分散剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
51.4、调漆：向1500rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入高纯铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
52.高温防腐铝牺牲涂料使用的步骤如下：用120目的氧化铝砂对待涂覆基底表面进行吹砂，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；向基底表面使用喷枪喷涂高温防
腐铝牺牲涂料，涂覆厚度为0.01mm，将涂覆的高温防腐铝牺牲涂料涂层在280℃下放置3h即可完全固化。
53.该涂层可耐受600℃(4h)后中性盐雾(20h)的腐蚀循环考核试验20周期循环以上，性能优异，可广泛用于高温设备的基体防护。
54.实施例2
55.1、制备磷酸盐预聚物：称取分析纯磷酸55g、五氧化二磷6g、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯13g和氧化镁30g。将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在140℃下冷凝回流反应至澄清透明，缓慢加入辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯，反应12h后将温度降至100℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
56.2、配料：称取45g磷酸盐预聚物、5g三聚磷酸铝、1.2g分散剂、0.4g消泡剂、0.5g防沉剂、0.9g润湿剂、35g粒径为15μm的高纯铝粉、10g粒径为30μm的玻璃粉和2g水。
57.3、研磨：向磷酸盐预聚物中加入三聚磷酸铝、分散剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
58.4、调漆：向2000rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入高纯铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
59.高温防腐铝牺牲涂料使用的步骤如下：用400目的氧化铝砂对待涂覆基底表面进行吹砂，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；向基底表面使用喷枪喷涂高温防腐铝牺牲涂料，涂覆厚度为0.05mm，将涂覆的高温防腐铝牺牲涂料涂层在350℃下放置1h即可完全固化。
60.该涂层可耐受800℃(4h)后中性盐雾(20h)的腐蚀循环考核试验20周期循环以上，性能优异，可广泛用于高温设备的基体防护。
61.实施例3
62.1、制备磷酸盐预聚物：称取分析纯磷酸52g、五氧化二磷6g、2-乙基己基磷酸酯15g和氧化镁25g。将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在140℃下冷凝回流反应至澄清透明，缓慢加入2-乙基己基磷酸酯，反应10h后将温度降至85℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
63.2、配料：称取40g磷酸盐预聚物、4g磷钼酸锌、1.0g分散剂、0.4g消泡剂、0.5g防沉剂、0.5g润湿剂、30g粒径为10μm的高纯铝粉、8g粒径为40μm的玻璃粉和15.6g水。
64.3、研磨：向磷酸盐预聚物中加入磷钼酸锌、分散剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
65.4、调漆：向1600rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入高纯铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
66.高温防腐铝牺牲涂料使用的步骤如下：用180目的氧化铝砂对待涂覆基底表面进行吹砂，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；向基底表面使用喷枪喷涂高温防腐铝牺牲涂料，涂覆厚度为0.1mm；将涂覆的高温防腐铝牺牲涂料涂层在300℃下放置2h即可完全固化。
67.该涂层可耐受700℃(4h)后中性盐雾(20h)的腐蚀循环考核试验20周期循环以上，性能优异，可广泛用于高温设备的基体防护。
68.实施例4
69.1、制备磷酸盐预聚物：称取分析纯磷酸55g、五氧化二磷5g、十八烷基磷酸酯14g和氧化镁30g。将五氧化二磷加入分析纯磷酸，在140℃下冷凝回流反应至澄清透明，缓慢加入2-十八烷基磷酸酯，反应24h后将温度降至100℃，最后加入氧化镁，冷凝回流反应至无沉淀物，冷却后即得到磷酸盐预聚物；
70.2、配料：称取43g磷酸盐预聚物、5g磷钼酸锌、0.8g分散剂、0.2g消泡剂、1.2g防沉剂、0.3g润湿剂、33g粒径为15μm的高纯铝粉、5g粒径为30μm的玻璃粉和11.5g水。
71.3、研磨：向磷酸盐预聚物中加入磷钼酸锌、分散剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂、玻璃粉和水，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于20μm后出料，得到研磨分散体；
72.4、调漆：向2000rpm搅拌状态下的研磨分散体中缓慢加入高纯铝粉，搅拌直至细度低于20μm后出料，得到高温防腐铝牺牲涂料。
73.高温防腐铝牺牲涂料使用的步骤如下：用400目的氧化铝砂对待涂覆基底表面进行吹砂，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；向基底表面使用喷枪喷涂高温防腐铝牺牲涂料，涂覆厚度为0.08mm；将涂覆的高温防腐铝牺牲涂料涂层在340℃下放置2h即可完全固化。
74.该涂层可耐受600℃(4h)后中性盐雾(20h)的腐蚀循环考核试验20周期循环以上，性能优异，可广泛用于高温设备的基体防护。