一种有机无机杂化的耐高温防氧化涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种有机无机杂化的耐高温防氧化涂料及其制备方法。


背景技术：

2.金属在高温煅烧的过程中容易和水汽和含氧气体发生氧化反应造成氧化腐蚀，这对高温使用环境中金属制品的使用寿命和装置的安全性造成了不利的影响。目前常见的应对措施是在金属表面涂覆一层耐高温防氧化涂料，提高其使用寿命和安全性。耐高温涂料可分为有机硅耐高温涂料和无机硅耐高温涂料两类。其中有机硅耐高温涂料广泛应用于工业窑炉、蒸汽管道、烟囱等高温设施。有机硅涂料主链由si-o-si构成,侧链带有有机基团,在高温的环境下侧链比主链的硅氧键更容易发生断裂,因此具有较好的耐高温效果，但是有机硅涂料的热稳定性耐温区间一般在100℃-500℃之间，在更高的温度下，主链的硅氧键会发生断裂，逐渐失去高温防氧化效果。无机硅耐高温涂料广泛用于冶金、石油工业、天然气开采、航空航天等工业领域，其成膜物质主要为硅酸盐，来源丰富，而且多采用水性溶剂，高温和常温下均没有挥发物质产生，是一种环保型涂料。然而无机耐高温涂料的附着力和漆膜韧性不足，高温下和冷热循环过程中漆膜容易开裂、脱落。
3.为了提升漆膜的附着力和柔韧性，需要复配一部分的有机硅乳液，在高温处理的过程中，有机硅中的有机基团会发生挥发，相对于纯无机涂料而言，环保等级有所降低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种有机无机杂化的耐高温防氧化涂料及其制备方法，该涂料可以克服有机和无机耐高温涂料的缺点，同时兼顾两者的优点，在提高有机硅涂料耐温性能的同时，增强无机硅涂料的附着力和漆膜柔韧性，使钢板在800摄氏度下处理6小时以上不被高温腐蚀，且冷热冲击后漆膜依然可以不开裂、不脱落。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种有机无机杂化的耐高温防氧化涂料，主要包括以下质量份的组分：
7.[0008][0009]
所述的滑石粉采用1250目滑石粉。
[0010]
所述的云母粉采用800目云母粉。
[0011]
其中水采用普通的自来水；
[0012]
膨润土购买自南京海明斯；
[0013]
分散剂、润湿剂、消泡剂和稳定剂购买自陶氏化学；
[0014]
滑石粉采购自广福；
[0015]
铜铬黑采购自佛山正念新材料；
[0016]
硅灰石采购自江西科特精细粉体有限公司；
[0017]
硅微粉采购自荷叶化工
[0018]
云母粉采购自江西广源化工
[0019]
有机硅乳液和硅溶胶购买自宇达化工。
[0020]
一种有机无机杂化的耐高温防氧化涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0021]
s1.在小于600rpm的转速下，在容器内依次加入水、膨润土、水性分散剂、水性润湿剂和水性消泡剂搅拌1-3分钟直至膨润土明显增稠；
[0022]
s2.然后加入硅溶胶和稳定剂，搅拌2-5min，直至分散均匀且透明；
[0023]
s3.随后加入铜铬黑、滑石粉、云母粉和硅微粉，提高转速至1200-1500rpm，分散15-20min至粉料均匀地分散在体系中；
[0024]
s4.调节转速至500rpm以下，接着加入有机硅乳液和剩余的消泡剂，继续搅拌5-10min后，即得所述的有机无机杂化的耐高温防氧化涂料。
[0025]
本发明通过有机硅和无机硅杂化的方法制备了一种耐高温涂料，该涂料可以克服有机和无机耐高温涂料的缺点，同时兼顾两者的优点，在800摄氏度下处理6小时以上且冷热冲击后依然可以不开裂、不脱落。
[0026]
原理如下：1.通过使用有机硅乳液和无机硅溶胶作为成膜物质，滑石粉、硅灰石和硅微粉作为主要的耐高温填料。在高温煅烧和冷热冲击的过程中，有机基团发生断裂，可以有效地消除漆膜的内应力，从而提升高温处理和冷热循环过程中漆膜的附着力和韧性，从而使漆膜达到不开裂、不脱落的效果。
[0027]
2.通过有机硅乳液和无机硅溶胶作为成膜物质，无机成膜物质的存在，有机和无
机成膜物质的杂化，可以在提高有机硅涂料耐温性能的同时，解决有机硅涂料耐温性能不佳这一问题，有效地提升漆膜的耐高温性能，使钢板在800摄氏度处理6小时不被高温腐蚀，而且增强无机硅涂料的附着力和漆膜柔韧性，使得在冷热冲击过程中漆膜也可以不开裂、不脱落。同时，也能够降低高温处理过程中有机物质的挥发量，提高涂料的环保性。
[0028]
较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0029]
1.所制备的耐高温涂料在有机耐高温涂料的基础上引入了无机硅溶胶，可以降低有机硅乳液的使用量，降低高温过程中有机物质的挥发，提高产品的环保型。
[0030]
2.采用有机无机杂化的方式制备耐高温涂料，可以兼顾两者的优势，在解决有机耐高温涂料耐高温性能不足的同时提升无机耐高温涂料漆膜韧性不足、冷热冲击易脱落的问题。
具体实施方案
[0031]
实施例1
[0032]
将转速调到300rpm，加水25份，膨润土0.4份，水性分散剂0.6份，水性润湿剂0.3份，水性消泡剂0.3份，搅拌3min至膨润土明显增稠；
[0033]
加入硅溶胶25份和稳定剂0.2份，搅拌5min，直至分散均匀且透明；
[0034]
随后加入铜铬黑2份、滑石粉3份、硅灰石5份、硅微粉8份、云母粉2份，提高转速至1500rpm，分散15min至粉料均匀的分散在体系中；
[0035]
调节转速至500rpm，依次加入有机硅乳液25份、水性消泡剂0.2份，继续搅拌5-10min后，得到成品。
[0036]
实施例2
[0037]
将转速调到300rpm，加水23份，膨润土0.5份，水性分散剂0.4份，水性润湿剂0.3份，水性消泡剂0.3份，搅拌3min至膨润土明显增稠；
[0038]
加入硅溶胶20份和稳定剂0.3份，搅拌5min，直至分散均匀且透明；
[0039]
随后加入铜铬黑4份、滑石粉5份、硅灰石3份、硅微粉6份、云母粉5份，提高转速至1500rpm，分散15min至粉料均匀的分散在体系中；
[0040]
调节转速至500rpm，依次加入有机硅乳液32份、消泡剂0.2份，继续搅拌5-10min后，得到成品。
[0041]
实施例3
[0042]
将转速调到300rpm，加水20份，膨润土0.6份，水性分散剂0.5份，水性润湿剂0.5份，水性消泡剂0.2份，搅拌3min至膨润土明显增稠；
[0043]
加入硅溶胶15份和稳定剂0.4份，搅拌5min，直至分散均匀且透明；
[0044]
随后加入铜铬黑5份、滑石粉6份、硅灰石7份、硅微粉4份、云母粉3份，提高转速至1500rpm，分散15min至粉料均匀的分散在体系中；
[0045]
调节转速至500rpm，依次加入有机硅乳液40份、水性消泡剂0.2份，继续搅拌5-10min后，得到成品。
[0046]
对比例1(未添加硅溶胶)
[0047]
将转速调到300rpm，加水25份，膨润土0.4份，水性分散剂0.6份，水性润湿剂0.3份，水性消泡剂0.3份和稳定剂0.2份，搅拌3min至膨润土明显增稠；
[0048]
随后加入铜铬黑5份、滑石粉4份、硅灰石4份、硅微粉6份、云母粉4份，提高转速至1500rpm，分散15min至粉料均匀的分散在体系中；
[0049]
调节转速至500rpm，依次加入有机硅乳液50份、消泡剂0.2份，继续搅拌5-10min后，得到成品。
[0050]
对比例2(未添加有机硅乳液)
[0051]
将转速调到300rpm，加水25份，膨润土0.6份，水性分散剂0.4份，水性润湿剂0.4份，水性消泡剂0.2份，搅拌3min至膨润土明显增稠；
[0052]
加入硅溶胶50份和稳定剂0.2份，搅拌5min，直至分散均匀且透明；
[0053]
随后加入铜铬黑2份、滑石粉5份、硅灰石6份、硅微粉8份、云母粉2份，提高转速至1500rpm，分散15min至粉料均匀的分散在体系中；
[0054]
调节转速至500rpm，加入消泡剂0.2份，继续搅拌5-10min后，得到成品。
[0055]
对比例1、2是未添加有机硅乳液或者未添加无机硅溶胶，结果表明，没有添加硅溶胶的有机硅涂料的耐高温性能明显不足，漆膜在800摄氏度下主链的硅氧键会发生断裂，漆膜结构遭到破坏；没有添加有机硅乳液的无机涂料在800摄氏度下，漆膜的韧性和附着力不足，会发生开裂和部分脱落。
[0056]
本发明的实施例和对比例进行性能比较，耐高温测试使用的是喷砂钢板，测试温度为800度煅烧6h后浸冷水，观察漆膜状态。成品漆的稳定性是通过50℃放置一个月测定，测试得到的数据如下表1。本发明中有机硅和无机硅为主要的成膜物质，在高温煅烧的过程中，有机基团的断裂可以有效地消除漆膜的内应力，从而提升高温处理和冷热循环过程中漆膜的附着力和韧性，无机成膜物质的存在，可以进一步提升漆膜的耐高温性能。所添加的铜铬黑是为了提升漆膜的遮盖力；硅灰石的存在是为了进一步提升漆膜的韧性；滑石粉和硅微粉是作为普通的耐高温填料而存在，不对耐高温性能产生增益和减损作用；所添加的少量云母粉是为了利于其片状结构减轻热储过程中的分水问题，也不对耐高温性能产生增益和减损作用。
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表1本发明的有机无机杂化的耐高温防氧化涂料与对比例的性能对比
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