一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：正硅酸乙脂28-35%;耐热颜填料:35-50%;助剂：2%-4%，二甲基甲酰胺：13-18%，耐热颜填料包括：纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉的质量比为1.5:1:1;本发明还设计了一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法；本发明所设计的一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料及其制备方法能够是涂料热固化后的固化膜的附着力和硬度随着温度的升高显著提高，附着力达1级，铅笔硬度大于6H，同时能够耐80CTC以上的高温，大大减少涂膜开裂倾向。
【专利说明】一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特殊涂料【技术领域】，特别是一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 大气环境下的钢结构受阳光、风沙、雨雪、霜露及一年四季的温度和湿度变化作 用，其中大气中的氧和水分是造成户外钢铁结构腐蚀的重要因素，引起电化学腐蚀；工业气 体含有S02、C02、N02、CI2、H2S及NH3等，这些成份虽然含量很小，但对钢铁的腐蚀危害都 是不可忽视的，其中S02影响最大，CI2可使金属表面钝化膜遭到破坏；这些气体溶于水中 呈酸性，形成酸雨，腐蚀金属设施。
[0003] 海洋大气的特点是含有大量的盐，主要是NaCI，盐颗粒沉降在金属表面上，由于它 具有吸潮性及增大表面液膜的导电作用同时CI-本身又具有很强的侵蚀性，因而加重了金 属表面的腐蚀。钢结构离海岸越近腐蚀也越严重，其腐蚀速度比内陆大气中高出许多倍；传 统的防腐底漆已经解决不了日趋月异的环境变化，所以开发高档次的防腐产品变的尤为重 要；在工业生产中，很多机器设备是在高温下运行的，因此高温腐蚀值得重视；在各种高温 防腐技术中，耐高温涂料具有独特的优越性，因此耐高温涂料在高温防腐领域中应用非常 广泛。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种正硅酸乙脂无机 耐高温涂料及其制备方法。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其各组分 质量百分比为：正硅酸乙脂28-35%;耐热颜填料：35-50%;助剂：2% -4%，二甲基甲酰胺： 13-18%，其中：
[0006] 耐热颜填料包括：
[0007] 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ;
[0008] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：
[0009] 空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30 份，二硫化钥：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；
[0010] 助剂为按质量份数计包括以下组分：
[0011] 分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50份，消光剂：2-6份，成膜助剂： 5-10份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：1 一 5份，助剂中还包括硅烷 偶联剂，其质量与正硅酸乙脂的质量比为1:15 ;
[0012] 分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或几种；的消光 剂为改性聚酯丙烯酸酯；的成膜助剂为十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇 丁醚=1:1的重量比例复合制成；的增稠剂包括：娃藻土、钠基膨润土、聚氨酯、聚乙烯醇或 聚丙烯酰胺中的一种或者几种；的固化剂为二乙烯三胺、间苯二胺、DMP-30/聚酰胺650、酚 醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一种。
[0013] 技术效果：上述技术方案中，由于利用正硅酸乙酯制备耐高温涂料，该涂料在热固 化后呈无机膜，随着温度的升高，固化膜的附着力和硬度显著提高，附着力达1级，铅笔硬 度大于6H，使涂料能耐更高的温度，同时，二甲基甲酰胺与偶联剂的使用均能减少涂膜开裂 倾向；
[0014] 正硅酸乙酯与硅烷偶联剂按照质量比15:1进行混合水解，能够大大降低涂层开 裂倾向；二甲基甲酰胺的使用使得干燥时间大大加快，在正硅酸乙酯中加入二甲基甲酰胺 后，一方面，溶胶在向凝胶转变过程中，二甲基甲酰胺通过氢键与水解中间体结合，抑制了 水解中间体Si (0C2H5) 4-x (OH) X和产物SixOy (OH) z的化学活性，降低溶胶水解、缩聚的反 应速率，促进了粒子之间的这种相互交联，形成有序的网络结构，改善了凝胶结构，同时又 使凝胶质点增大，介孔孔径和孔体积增大，导致干燥后凝胶收缩量变小，获得孔径大小分布 均匀的凝胶，从而溶剂蒸发时，凝胶内部应力均匀；
[0015] 阻隔型功能填料中采用二硫化钥、石墨、滑石粉，石墨材料由于特有的晶体结构使 其易产生滑移，同时石墨干摩擦润滑剂具有吸附性，可以形成一层润滑膜（石墨晶体膜）， 起到减少摩擦磨损的作用，具有良好的散热性和导热性，由于碳的熔点很高，故不会产生碳 和金属材料的咬焊现象；滑石粉作为填料，可起到骨架作用，降低制造成本同时提高涂料的 漆膜硬度，增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形， 伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点，使涂料的延展性以及可加工性等 优良得到优化；
[0016] 将石墨与_硫化钥混合在一起使用，石墨与-硫化钥具有良好的协同效应，两者 以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，减小磨损失重及摩擦系数，同时在 涂料中加入一定量的三氧化二锑，可有效增强涂料涂层的硬度，并提高涂层的耐磨性。
[0017] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0018] 进一步的，前述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其各组分质量份数百分比为：正硅 酸乙脂32% ;耐热颜填料：49% ;助剂：3%，_甲基甲醜胺：16% ;
[0019] 技术效果：
[0020] 由于二甲基甲酰胺具有低挥发性，随着热处理温度的升高，二甲基甲酰胺随着溶 剂的挥发而渐渐逸出薄膜表面，能大大减少不同孔径中醇溶剂不均匀蒸发的现象，减少了 干燥应力，从而保持凝胶框架的完整性，抑制Si02薄膜的龟裂，二甲基甲酰胺与正硅酸乙 脂的质量比为1:2时，为最佳配比；
[0021] 当涂料中含有45-50%的颜填料时，涂层能耐650°C的温度，因为纳米级二氧化硅 的加入除对涂层起到补强的作用外，在搅拌过程中及高温下其表面带有少量羟基，能与正 硅酸乙脂水解后的产物上的羟基发生反应，大大提高了涂料的耐热性能。
[0022] 本发明还设计了一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0023] (1)将正硅酸乙酯水解制备基料：
[0024] (2)将28-35%质量份数的正硅酸乙脂水解基料、35-50%质量份数的耐热颜填料 混合后搅拌分散，搅拌速度为300转/min,搅拌25-35分钟，制得预混物；
[0025] (3)在搅拌状态下向预混物中缓慢依次加入分散剂、润湿剂、固化剂、消光齐IJ、成膜 助剂、增稠剂、羟乙基纤维素及PH调节剂，调节转速为600转/min，搅拌时间为30分钟，控 制分散温度< 45°C ;
[0026] (4)提高转速至1100转/min，均匀缓慢加入质量份数为13-18%的二甲基甲酰胺， 同时调整粘度3 90s，及固含量3 70%，制得正硅酸乙脂无机耐高温涂料。
[0027] 前述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，正硅酸乙酯水解的具体操作为： 将水浴锅的温度调节到45°C，将28-35%质量份数的正硅酸乙酯和硅烷偶联剂搅拌混合均 匀，硅烷偶联剂与正硅酸乙脂的质量比为1:15,再缓慢滴加水、乙醇和盐酸的混合液，水浴 加热搅拌2小时。
[0028] 前述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，加入的混合液中，水的质量为正 硅酸乙脂质量的二分之一，乙醇的质量为正硅酸乙脂质量的四分之一，盐酸的质量与正硅 酸乙脂的质量比为0. 6:1。
[0029] 前述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，步骤（3)中加入分散剂、润湿 齐IJ、固化剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂、羟乙基纤维素及PH调节剂后控制搅拌分散至细度 30 u m〇
【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例提供的一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其各组分质量百分比为：正硅 酸乙脂28% ;耐热颜填料：35% ;助剂：3%，二甲基甲酰胺：15%，其中：
[0032] 耐热颜填料包括：
[0033] 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ;
[0034] 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：
[0035] 空心玻璃微珠：3份，石墨：12份，黑碳化硅：2444份，细晶氧化铝：26份，二硫化 钥：6份，氧化锌：3份，滑石粉：4份；
[0036] 助剂为按质量份数计包括以下组分：
[0037] 分散剂：12份，润湿剂：3份，固化剂26份，消光剂：3份，成膜助剂：6份，增稠剂： 8份，羟乙基纤维素：8份，pH调节剂：2份，助剂中还包括硅烷偶联剂，其质量与正硅酸乙脂 的质量比为1:15 ;
[0038] 分散剂为疏水性改性羧酸钠盐；的消光剂为改性聚酯丙烯酸酯；的成膜助剂为 十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯：二丙二醇丁醚=1:1的重量比例复合制成；的增 稠剂包括：硅藻土、钠基膨润土和聚氨酯；的固化剂为二氨基二苯基甲砜DDS，其性能检测 参数如表1所示：
[0039] 表 1
[0040]
【权利要求】
1. 一种正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其特征在于，其各组分质量百分比为：正硅酸乙 脂28-35% ;耐热颜填料：35-50% ;助剂：2%-4%，二甲基甲酰胺：13-18%，其中 所述耐热颜填料包括： 纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且所述纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉 的质量比为I. 5:1:1 ; 所述阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分： 空心玻璃微珠：2_6份，石墨：10-15份，黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30份，二 硫化钥：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份； 所述助剂为按质量份数计包括以下组分： 分散剂：10-15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50份，消光剂：2-6份，成膜助剂：5-10 份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂：1 一 5份，助剂中还包括硅烷偶联 齐II，其质量与正娃酸乙脂的质量比为1:15 ; 所述分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐或铵盐中的一种或几种；所述的 消光剂为改性聚酯丙烯酸酯；所述的成膜助剂为十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯： 二丙二醇丁醚=1:1的重量比例复合制成；所述的增稠剂包括：硅藻土、钠基膨润土、聚氨 酯、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺中的一种或者几种；所述的固化剂为二乙烯三胺、间苯二胺、 DMP-30/聚酰胺650、酚醛改性胺、二氨基二苯基甲砜DDS中的一种。
2. 根据权利要求1所述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料，其特征在于，其各组分质量份 数百分比为：正硅酸乙脂32% ;耐热颜填料：49% ;助剂：3%，二甲基甲酰胺：16%。
3. 根据权利要求1所述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： (1) 将正硅酸乙酯水解制备基料： (2) 将28-35%质量份数的正硅酸乙脂水解基料、35-50%质量份数的耐热颜填料混合后 搅拌分散，搅拌速度为300转/min，搅拌25-35分钟，制得预混物； (3) 在搅拌状态下向预混物中缓慢依次加入分散剂、润湿剂、固化剂、消光剂、成膜助 齐U、增稠剂、羟乙基纤维素及PH调节剂，调节转速为600转/min，搅拌时间为30分钟，控制 分散温度彡45°C ; (4) 提高转速至1100转/min，均匀缓慢加入质量份数为13-18%的二甲基甲酰胺，同时 调整粘度3 90s，及固含量3 70%，制得正硅酸乙脂无机耐高温涂料。
4. 根据权利要求3所述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于，正硅 酸乙酯水解的具体操作为：将水浴锅的温度调节到45°C，将28-35%质量份数的正硅酸乙酯 和硅烷偶联剂搅拌混合均匀，硅烷偶联剂与正硅酸乙脂的质量比为1:15,再缓慢滴加水、乙 醇和盐酸的混合液，水浴加热搅拌2小时。
5. 根据要求4所述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备方法，其特征在于，加入的混 合液中，水的质量为正硅酸乙脂质量的二分之一，乙醇的质量为正硅酸乙脂质量的四分之 一，盐酸的质量与正硅酸乙脂的质量比为〇. 6:1。
6. 根据权利要求3至5中任意一项权利要求所述的正硅酸乙脂无机耐高温涂料的制备 方法，其特征在于，步骤（3)中加入分散剂、润湿剂、固化剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂、羟乙 基纤维素及pH调节剂后控制搅拌分散至细度30 ii m。
【文档编号】C09D1/00GK104212206SQ201410476659
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】郑化, 陈廷生, 刘小林 申请人:江苏海晟涂料有限公司