專利名稱：一種耐高溫?zé)崴g涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫?zé)崴g涂料，具體的涉及一種含有環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂 的防腐涂料，可廣泛應(yīng)用于地?zé)崴艿馈Q熱器管和熱水輸送管道內(nèi)壁涂敷防腐。
背景技術(shù)：
隨著石油、天然氣和煤炭資源可采儲(chǔ)量的減少以及環(huán)境的惡化，許多國家都加大 了對地?zé)崴@一綠色可再生能源的利用。目前，我國開發(fā)利用的地?zé)崴Y源主要是通過地 熱井抽取的方式來實(shí)現(xiàn)，并且絕大部分管道使用金屬管材。由于地?zé)崴疁囟容^高，含多種腐 蝕性化學(xué)組分，管道腐蝕是普遍存在的問題。直接影響設(shè)備的使用壽命。地?zé)崞胀ü┧?在正常使用2-3年后，由于腐蝕問題，普遍出現(xiàn)井管破裂、水溫下降、水質(zhì)污染等現(xiàn)象；最嚴(yán) 重的地?zé)峋蔫F管、鋼管在一年之內(nèi)均有不同程度的腐蝕，鋼管有成片脫落損壞現(xiàn)象。隨著 地?zé)崴Y源的廣泛利用，防腐已成為地?zé)崴眠^程中亟待解決的問題。通?？刹捎玫拇?施有(1)整個(gè)系統(tǒng)采用耐腐蝕材料(包括金屬與非金屬)；(2)對地?zé)嵯到y(tǒng)采取密封措施， 不使空氣(主要是氧)進(jìn)入熱水系統(tǒng)；也可在系統(tǒng)中加除氧劑(如亞硫酸鹽)除氧；(3)采 用在系統(tǒng)中安裝換熱器的辦法，地?zé)崴皇峭ㄟ^熱交換器將熱量傳給潔凈水，從而減輕設(shè) 備的腐蝕；(4)對非傳熱的金屬表面采取涂敷防腐涂料的辦法；然而并不是每個(gè)措施都可 以得到廣泛應(yīng)用。如整個(gè)系統(tǒng)采用耐腐蝕材料使地?zé)嵯到y(tǒng)非?？煽?，也不需要經(jīng)常維修，但 投資比較大；對地?zé)嵯到y(tǒng)采取密封措施，不使空氣(主要是氧)進(jìn)入熱水系統(tǒng)，設(shè)備復(fù)雜化， 操作性不好，經(jīng)濟(jì)性也較差；而系統(tǒng)中加除氧劑的除氧防腐方法，存在回灌后除氧劑對地?zé)?水有一定影響；實(shí)際應(yīng)用最普遍的是對非傳熱的金屬表面采取涂敷防腐涂料的辦法，簡便 易行，效果不錯(cuò)，在工業(yè)實(shí)際中應(yīng)用越來越廣泛，其經(jīng)濟(jì)性取決于涂料的成本、涂敷工藝以 及使用壽命。目前耐高溫?zé)崴g涂料主要有環(huán)氧、有機(jī)硅改性高性能樹脂涂料、陶瓷涂料、 氟碳涂料等，如專利US0028048制備了一種耐熱水搪瓷涂層，使用磨砂玻璃、二氧化硅(或 碳化硅)和氧化鋯化合物組成的磨加物來制備涂料混合物，將混合物涂覆在金屬基材上并 燒結(jié)得到涂層。經(jīng)過在96°C 2%焦磷酸四鈉進(jìn)行測試，證實(shí)其具有良好的耐熱水腐蝕性 能，但成膜必須經(jīng)過燒結(jié)，工藝復(fù)雜。Toshifumi Sugama等人在“Progress in Organic Coatings, 2001,42 (3/4)，，和 “Materials Letters, 2004, 58 (7/8) ” 中公開了聚乙烯(四氟 乙烯/六氟丙烯)涂層和以聚苯并咪唑樹脂為成膜物質(zhì)的高溫防腐蝕涂料，以及在地?zé)崴?中防腐蝕性能研究，其中聚乙烯涂層在200°C氯化鈉溶液中性能穩(wěn)定，以聚苯并咪唑樹脂為 成膜物質(zhì)的高溫防腐蝕涂料在300°C以下的地?zé)崴行阅鼙３址€(wěn)定，這些涂料成本較高，而 且隨著耐高溫要求提高(200°C以上)，成本還會(huì)增加。《腐蝕與防護(hù)，2001年第2期》公開了 一種Α. T.0環(huán)氧類金屬陶瓷防護(hù)涂料，對管道進(jìn)行內(nèi)表面防護(hù)處理，耐熱水溫度可達(dá)250°C 以上，可在常溫固化。但是采用Α.Τ.0內(nèi)防護(hù)處理的管道一次性投資提高了 1.8倍，雖然整 體防腐蝕效果明顯，但是投資較大。以環(huán)氧改性有機(jī)硅高性能樹脂涂料是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的 涂料，但是該類涂料一般耐熱水在100°C以下，并且涂層成膜必須經(jīng)過高溫固化才能保證其
3耐高溫水性，如專利CN101328377A制備了包括環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酚醛樹脂和有機(jī)硅改性環(huán)氧 樹脂的涂料樹脂，可以在92°C酸性溶液中使用，該涂料成膜需在170°C 200°C烘烤30 40分鐘?？梢娔壳坝糜诟邷?zé)崴姆栏g涂料存在的主要問題是1、大部分涂料涂層仍需 要高溫固化，施工不便，以環(huán)氧、有機(jī)硅改性涂料和陶瓷涂料為代表；2、隨著耐高溫要求提 高(200°C以上)，一般涂料成本較高，以氟碳涂料等以高性能樹脂為成膜物質(zhì)的涂料為代 表；3、針對不同溫度和地?zé)崴h(huán)境要求的耐高溫?zé)崴g涂料種類較少，需要研究多品種、 低成本，具有大規(guī)模實(shí)際使用價(jià)值的地?zé)崴艿婪雷o(hù)涂料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂的常溫成膜問題，通過環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂及 合理的顏填料配伍提高耐水性和耐熱性，從而提出一種可在常溫固化的、具有高耐熱水性、 低成本的耐高溫?zé)崴g涂料，并使涂層達(dá)到在地?zé)崴蟹乐构艿栏g的要求。本發(fā)明提供的耐高溫?zé)崴g涂料，包括A和B組分，其中A組分由環(huán)氧改性有機(jī) 硅樹脂、云母氧化鐵灰、絹云母、滑石粉、分散劑、消泡劑組成，B組分是固化劑，其中以涂料 質(zhì)量百分比計(jì)環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂50 % 60 % ；云母氧化鐵灰22 % 30 % ；絹云母9 % 14% ；滑石粉2% 4. 5% ；分散劑0.2% 0.5% ；消泡劑0. 0.4% ；固化劑2% 6%。A組分中所述的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂，樹脂固含量在50% 55%之間，并通過化 學(xué)改性使其中苯基與甲基質(zhì)量比達(dá)到1.2 1 1 1，其中甲基含量越高，耐水性越好，而 苯基含量越高熱穩(wěn)定性越好，需要在上述比例范圍調(diào)節(jié)，才能即保證高耐水性，又保證高溫 穩(wěn)定性；優(yōu)選江蘇三木化工股份有限公司生產(chǎn)的SMH-30環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂。上述環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂也可以自行制備，首先將苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙 氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷水解縮合制成有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液；選用雙酚A型環(huán) 氧樹脂，其環(huán)氧值在0. 18-0. 22之間；將環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液混合反應(yīng)，得 到環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂；加入溶劑稀釋獲得固含量為50%的環(huán)氧改性有機(jī)硅溶液；溶劑為 二甲苯和正丁醇混合物，溶劑中正丁醇二甲苯(質(zhì)量比)=3:7。A組分中所述的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂在涂料中的質(zhì)量百分比達(dá)到了 50% 60%， 保證了涂料在高溫水環(huán)境中的性能穩(wěn)定，增加涂料使用壽命。A組分中所述的云母氧化鐵灰粒徑為325目，粒徑過小不能很好的形成層狀疊加 效果，粒徑過大不容易被樹脂連續(xù)包裹，都影響涂料的防腐蝕性能。作為本配方中主要的 顏填料，其作用主要是通過云母氧化鐵灰片狀結(jié)構(gòu)形成層狀疊加阻止或延緩水等腐蝕介質(zhì) 向內(nèi)部滲透，達(dá)到保護(hù)基材不被腐蝕的目的。本配方中云母氧化鐵灰質(zhì)量百分比為22% 30%，用量少不能達(dá)到良好的防腐效果，用量多涂料容易出現(xiàn)缺陷和空隙。A組分中所述的絹云母粒徑為1000目。其作用一是利用其片狀結(jié)構(gòu)阻止腐蝕介質(zhì) 的滲透；二是增強(qiáng)涂層的物理機(jī)械性能。絹云母在涂料中的用量與上述云母氧化鐵灰的用 量呈一定梯度的遞減，有效的增加層疊效果，能更好的阻止腐蝕介質(zhì)的滲透。A組分中所述的滑石粉粒徑為1000目?；塾昧可贂?huì)增加一定的成本，用量多 涂料容易出現(xiàn)缺陷和空隙，其含量與上述其他填料組分配合使用，進(jìn)一步強(qiáng)化層狀疊加效果，提高涂層的防腐性能；同時(shí)降低涂料的成本。A組分中所述的分散劑、消泡劑為市售產(chǎn)品，如德國BYK Chemie公司的 DISPERBYK-142分散劑或華夏奔騰實(shí)業(yè)有限公司的HX-4013分散劑，德國BYKChemie公司的 BYK-066N消泡劑或華夏奔騰實(shí)業(yè)有限公司的HX-2100消泡劑。B組分中所述的固化劑根據(jù)現(xiàn)場溫度來選擇。當(dāng)現(xiàn)場溫度大于10°C時(shí)，選用改性 聚酰胺類固化劑如TY651，用量為環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂質(zhì)量的5% 10% ；當(dāng)現(xiàn)場溫度小于 10°C時(shí)，選用酚醛胺類固化劑如T31，用量為環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂質(zhì)量的3% 5%。本發(fā)明的耐高溫?zé)崴g涂料的制備方法，取50% 60% (以涂料質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 計(jì))樹脂固含量為50%的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂(當(dāng)固含量大于50%時(shí)，添加適量稀釋劑， 攪拌混合均勻，調(diào)節(jié)樹脂固含量在50%左右)；在混合均勻的樹脂中以涂料質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì) 加入云母氧化鐵灰22% 30%、絹云母9% 14%、滑石粉2% 4.5%、分散劑0.2% 0. 5%和消泡劑0. 0. 4%，再以1000-2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度分散10-20分鐘，制得A組 分；以涂料質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)取固化劑2% 6%，作為B組分；將A、B組分混合，攪拌混合均勻 即可得到本發(fā)明涂料組合物進(jìn)行施工。本發(fā)明所述的耐高溫?zé)崴g涂料的應(yīng)用，在地?zé)崴艿纼?nèi)壁、換熱器管內(nèi)壁和 熱水輸送管道內(nèi)壁涂敷，按照涂層厚度為200 μ m計(jì)算，每平方米用量約為0. 6公斤，在常溫 條件下(0 40°C )范圍固化需48h時(shí)間。使用方法在鋼、鑄鐵等金屬底材的涂裝及空氣噴涂、浸涂或刷涂，使用前，先去除 工件表面的油污和銹層并清洗干凈，或采用噴砂處理進(jìn)行除銹打磨，然后將涂料直接刷涂 或噴涂在工件表面，在常溫條件下(0 40°C )自然干燥不低于48小時(shí)。本發(fā)明的效果本發(fā)明使用的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂中苯基與甲基含量比例在特定 范圍，保證了涂層在常溫下固化并具有良好的高耐水性，和高溫穩(wěn)定性；滿足耐高溫?zé)崴?防腐要求；設(shè)計(jì)了云母氧化鐵灰等顏填料的合理梯度配比，有效的加強(qiáng)了層狀疊加效果，最 終使本發(fā)明的涂料涂層在120°C的地?zé)崴薪Y(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，具有良好的耐高溫?zé)崴姆栏?蝕性能；并且在提高防腐蝕性能的同時(shí)降低了成本，在相同條件下與已經(jīng)應(yīng)用于工程領(lǐng)域 的Α. T. 0環(huán)氧類金屬陶瓷防護(hù)涂料相比較，每平方米造價(jià)降低了 60%左右。涂裝工藝簡單， 直接刷涂或噴涂在工件表面即可，在滿足工況要求的前提下，進(jìn)一步降低了成本，適合在工 業(yè)領(lǐng)域推廣。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步具體描述，但并不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1 A 稱取60份(以下均指質(zhì)量)的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂(SMH-30)加入適量稀釋劑 (正丁醇二甲苯(質(zhì)量比)=3 7)稀釋攪拌均勻；B:加入30份的云母氧化鐵灰、10份 的絹云母、3份的滑石粉，用強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)高速攪拌15分鐘，在攪拌過程中加入0. 3份分 散劑(DISPERBYK-142)、0. 2份的消泡劑(BYK-066N)，制得甲組分；C 稱取6份的聚酰胺固 化劑，作為乙組分；D 將甲乙組分混合，用攪拌均勻即可得到本發(fā)明涂料組合物。采用上述的涂料在國標(biāo)規(guī)定鋼板上進(jìn)行刷涂涂裝，得到漆膜厚度120 μ m,常溫下 (10-40°C )固化48h得到光滑堅(jiān)硬涂膜，測試涂膜物理機(jī)械性能如下表1
實(shí)施例2A 稱取60份(以下均指質(zhì)量)的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂(SMH-30)，加入適量稀釋劑 (正丁醇二甲苯(質(zhì)量比)=3 7)稀釋攪拌均勻；B:加入30份的云母氧化鐵灰、10份 的絹云母、3份的滑石粉，用強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)高速攪拌15分鐘，在攪拌過程中加入0. 3份分 散劑(DISPERBYK-142)、0· 2份的消泡劑(BYK-066N)，制得甲組分；C 稱取3份的T31固化 劑，作為乙組分；D 將甲乙組分混合，用玻璃棒低速攪拌均勻即可得到本發(fā)明涂料組合物。采用上述的涂料在國標(biāo)規(guī)定鋼板上進(jìn)行刷涂涂裝，得到漆膜厚度120μπι，常溫下
(O-IO0C )固化48h得到光滑堅(jiān)硬涂膜，測試涂膜物理機(jī)械性能如下
權(quán)利要求
一種耐高溫?zé)崴g涂料，包括A和B組分，其特征在于，A組分由環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂、云母氧化鐵灰、絹云母、滑石粉、分散劑、消泡劑組成，B組分是固化劑，其中以涂料質(zhì)量百分比計(jì)環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂50％～60％，云母氧化鐵灰22％～30％，絹云母9％～14％，滑石粉2％～4.5％，分散劑0.2％～0.5％，消泡劑0.1％～0.4％，固化劑2％～6％，所述的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂中，苯基與甲基質(zhì)量比在1.2∶1 1∶1之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料，其特征在于，所述的A組分中環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂是用下述 的改性方法得到的，首先將苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷 水解縮合制成有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液；選用雙酚A型環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧值在0. 18-0. 22之 間；將環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液混合反應(yīng)，得到環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂；加入溶 劑稀釋獲得固含量為50%的環(huán)氧改性有機(jī)硅溶液；所加的溶劑為二甲苯和正丁醇混合物， 溶劑中正丁醇二甲苯(質(zhì)量比)=3:7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料，A組分中所述的云母氧化鐵灰粒徑為325目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的涂料，A組分中所述的絹云母粒徑和滑石粉粒徑分別為1000目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1耐高溫?zé)崴g涂料，其特征在于，所述的固化劑為改性聚酰胺，用 量為環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂質(zhì)量的5% 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1耐高溫?zé)崴g涂料，其特征在于，所述的固化劑為酚醛胺，用量為 環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂質(zhì)量的3% 5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐高溫?zé)崴g涂料，具體的涉及一種含有環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂的防腐涂料，可應(yīng)用于地?zé)崴艿?、換熱器管和熱水輸送管道內(nèi)壁涂敷防腐。本發(fā)明的涂料包括A和B組分，A組分由環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂、云母氧化鐵灰、絹云母、滑石粉、分散劑、消泡劑組成，B組分是固化劑，其中以涂料質(zhì)量百分比計(jì)環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂22％～30％，絹云母9％～14％，滑石粉2％～4.5％，分散劑0.2％～0.5％，消泡劑0.1％～0.4％，固化劑2％～6％，本發(fā)明的涂層可在常溫下固化，具有良好的高耐水性和高溫穩(wěn)定性，并降低了成本，涂層在120℃的地?zé)崴薪Y(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，具有良好的耐高溫?zé)崴姆栏g性能。
文檔編號C09D5/08GK101892010SQ20091008437
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者喬寧, 王海龍, 魏剛 申請人:北京化工大學(xué)