一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高温涂料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料技术领域，尤其设及到一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高溫涂料 的方法。
[0002] 炼油厂、发电厂、化工厂等、海上钻井平台、采油平台，W及各种管道耐高溫等方 面。
【背景技术】
[0003] 有机娃耐高溫涂料一般由纯有机娃树脂或经过改性后的有机娃树脂为基料配 W无机耐高溫的填料、溶剂和助剂组成，国外已有大量的研究成果，如美国道康宁公司的 DC-805有机娃树脂与侣粉配合具有良好的侣粉漂浮性和晓曲性，可耐650°C的高溫，已在 DC-9飞机的热交换器上使用。美国Tempild Division制造了用于航天飞机的有机娃涂料 Pyromark Series2500,由DC-805和DC-806两种有机娃树脂添加耐火颜填料组成，其耐热 溫度高达137rC，该涂料同时也是热反射涂料，可用于保护登月舱合金外表面免受加热和 磨蚀，能经受从室溫到1093 °C溫度变化的考验，循环20次不被破坏。
[0004] 尽管有机娃树脂具有许多优异性能，但也存在如下问题： 1) 一般需高溫即150~200°C的固化，固化时间长，大面积施工不方便； 2) 对基材的附着力差，耐有机溶剂性差，溫度较高时涂膜的机械强度不好，价格较贵 等。
[0005] 为克服运些缺点，有机娃树脂用其他树脂改性，使改性后的树脂具有良好的施工 性能、干燥性能及涂膜物理化学性能，得到了广泛应用。改性后的涂料主要有冷混型有机娃 涂料、化学改性有机娃涂料W及共缩聚冷混型有机娃涂料等，如专利CN102226057B公开了 《自交联型有机娃耐热漆》，虽涂层具有良好的机械性能，但未体现出耐热冲击性能。
[0006] 耐高溫有机娃涂料的研究不仅仅局限在树脂基料的改性，改性有机娃耐高溫涂料 所用的颜料大多为金属氧化物，如铁白粉、铭铁黑等，它们的存在可W对运些反应起催化作 用，能够在主链中形成金属硅氧烷结构；而填料大多为娃酸盐型的填料，如滑石粉、云母粉、 局岭上等，它们的表面带有少量羟基，能与有机娃树脂的官能基反应.有机娃耐局溫涂料 一般在400-600°C发生较强烈的分解，此时侧链有机基及主链被破坏，在有机基及主链断裂 的地方会形成活性中屯、，运种活性中屯、进一步与颜填料相互作用，形成新的耐高溫涂层，从 而提高其耐热性。有研究表明，颜基比越大，涂层的耐高溫性能有提高的趋势，但涂层的柔 初性有下降的趋势，进而对涂层热冲击有较大的影响。如专利CN103113826A公开的《梯度 有机娃耐热涂料》，虽然描述不同玻璃料在不同溫度下形成梯度烙融形成的耐热涂层具有 良好的耐热性，但未提及耐高溫后的耐冲击性。
[0007] 目前市场中所销售的耐溫涂料其耐热冲击性能均不佳，耐热冲击性能最高为 30cm，对于涂层在耐溫设备停产检修时涂层碰撞不脱落具有极大的考验。
【发明内容】
[0008] 为解决耐高溫涂料耐热后附着力差、冲击性能低的问题，本发明提供了一种高耐 冲击改性碳纤维制备耐高溫涂料的方法，制备出的耐高溫涂料具有附着力强，耐高溫后依 然表现出优异的耐冲击性能。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高溫涂料的方法，耐高溫涂料中含有丙締酸改性有机 娃树脂、异下酸化氨基树脂、径基丙締酸树脂、有机膨润±、偶联剂、滑石粉、云母氧化铁、碳 纤维及二甲苯，制备过程使用到分散蓋，本发明的特征如下： 丙締酸改性有机娃树脂采用SM1046 ; 异下酸化氨基树脂采用585-1 ; 径基丙締酸树脂采用854 ; 有机膨润±是140#易分散型钢基蒙脱± ; 偶联剂是单烷氧基脂肪酸型、憐酸醋型、馨合型及配位体型中的任一种，所述配位体型 采用铁酸醋； 碳纤维采用聚丙締腊类短切纤维； 耐高溫涂料按重量份的配比构成如下： 丙締酸改性有机娃树脂10~30、异下酸化氨基树脂8~25、径基丙締酸树脂2~8、有 机膨润± 1~2、偶联剂0. 5~1、滑石粉10~20、云母氧化铁10~20、碳纤维1~2、二 甲苯23~26 ; 根据上述配比构成，具体制备过程如下： ① 先在分散蓋中加入{23~26}/2即一半的二甲苯、异下酸化氨基树脂和偶联剂，W 500r/min的转速分散15min; ② 之后W20化/min的转速加入碳纤维并分散30min制备出高耐冲击改性碳 纤维浆； ③ 在另一分散蓋中加入丙締酸改性有机娃树脂、径基丙締酸树脂、另一半的 二甲苯，WSOOr/min的转速分散IOmin; ④ 在1200;r/min的转速下加入有机膨润±并分散15min; ⑥在1200;r/min的转速下加入滑石粉、云母氧化铁并分散30min，此时检 测另一分散蓋中物料的细度是否小于50微米，大于50微米时要继续分散至细 度小于50微米为止； ⑧在20化/min的转速下加入②中制备出的高耐冲击改性碳纤维浆，分散15min后出蓋 包装即可。
[0010] 由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果： 1、本发明制成的耐高溫涂料，具有优异的附着力、防腐性、耐冲击性，在高溫环境下对 耐溫设备进行长期的有效的保护，即时高溫设备停产检修也不会因为磕碰造成涂层的脱落 开裂，杜绝因热氧对钢材的腐蚀形成的安全隐患，对安全生产具有极佳的保障。
[0011] 2、本发明不额外添加稀释剂，可W达到省时省工，减少施工过程中对环境造成的 污染。
【具体实施方式】
[0012] 本发明是一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高溫涂料的方法，在耐高溫涂料的构成 中：丙締酸改性有机娃树脂采用=木化工生产的SM1046，异下酸化氨基树脂采用=木化 工生产的585-1，径基丙締酸树脂采用阿科玛生产的854,有机膨润±采用的是140#易分 散型钢基蒙脱±，偶联剂采用的是单烷氧基脂肪酸型、憐酸醋型、馨合型及配位体型中的任 一种，其中配位体型偶联剂采用铁酸醋，碳纤维采用的是聚丙締腊类短切纤维，滑石粉、云 母氧化铁和二甲苯均在化工市场采购可得。
[0013] 本发明耐高溫涂料按重量份的配比构成如下： 丙締酸改性有机娃树脂10~30、异下酸化氨基树脂8~25、径基丙締酸树脂2~8、有 机膨润± 1~2、偶联剂0. 5~1、滑石粉10~20、云母氧化铁10~20、碳纤维1~2、二 甲苯23~26。
[0014] 本发明制备耐高溫涂料的方法实际包含了两大过程，一是制备高耐冲击改性碳纤 维的过程，二是制备耐高溫涂料的过程，制备出的耐高溫涂料其作用机理如下： 1、 高溫下利用异下酸化氨基树脂分子链上的氨基基团与径基丙締酸树脂及丙締酸改 性有机娃树脂分子链上的径基进行固化交联，固化交联过程中丙締酸改性有机娃树脂耐热 分解后的Si-O-Al(Fe)分子结构形成互穿网状结构，进一步提升涂层在高溫环境中的附着 力； 2、 选用偶联剂对碳纤维进行改性，利用反应基团与碳纤维表面的径基官能团进行键合 形成单分子层，从而起化学偶联作用。同时偶联剂分子中的长链部分与聚合物分子的缠结 作用和混溶性，提高了耐高溫涂料的热耐冲击性能； 3、 利用氨基基团与碳纤维表面的径基形成稳定的氨键作用，碳纤维在异下酸化氨基树 脂中进行润湿分散，进而更好的分散于耐高溫涂料体系中； 4、 有机膨润±作为流变助剂，可W提高耐高溫涂料低粘度高抗沉淀的效果。
[0015] 下表是根据本发明重量份的配比构成而举的=个实施例，本发明并不局限于=个 实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。
[0016] 由上表对应的试验性能参考数据见下表。
[0017] 通过上表所述参考数据可知：本发明制备出的耐高溫涂料除具有较高的附着力和 耐热冲击性外，其柔初性、耐冲击性、耐水性、耐汽油性、盐雾试验都表现出优异的性能，可 应用在炼油厂、发电厂、化工厂、海上钻井平台、采油平台W及各种管道的耐高溫等方面。
【主权项】
I. 一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高温涂料的方法，耐高温涂料中含有丙烯酸改性有 机硅树脂、异丁醚化氨基树脂、羟基丙烯酸树脂、有机膨润土、偶联剂、滑石粉、云母氧化铁、 碳纤维及二甲苯，制备过程使用到分散釜，其特征是： 丙烯酸改性有机硅树脂采用SM1046 ; 异丁酿化氨基树脂米用585-1 ; 羟基丙烯酸树脂采用854 ; 有机膨润土是140#易分散型钠基蒙脱土； 偶联剂是单烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型及配位体型中的任一种，所述配位体型 采用钛酸酯； 碳纤维采用聚丙烯腈类短切纤维； 耐高温涂料按重量份的配比构成如下： 丙烯酸改性有机硅树脂10~30、异丁醚化氨基树脂8~25、羟基丙烯酸树脂2~8、有 机膨润土 1~2、偶联剂0. 5~1、滑石粉10~20、云母氧化铁10~20、碳纤维1~2、二 甲苯23~26 ; 根据上述配比构成，具体制备过程如下： ① 先在分散釜中加入{23~26}/2即一半的二甲苯、异丁醚化氨基树脂和偶联剂，以 500r/min的转速分散15min ; ② 之后以200r/min的转速加入碳纤维并分散30min制备出高耐冲击改性碳 纤维浆； ③ 在另一分散釜中加入丙烯酸改性有机硅树脂、羟基丙烯酸树脂、另一半的 二甲苯，以500r/min的转速分散IOmin ; ④ 在1200r/min的转速下加入有机膨润土并分散15min ; ⑤ 在1200r/min的转速下加入滑石粉、云母氧化铁并分散30min，此时检 测另一分散釜中物料的细度是否小于50微米，大于50微米时要继续分散至细 度小于50微米为止； ⑥ 在200r/min的转速下加入②中制备出的高耐冲击改性碳纤维衆，分散15min后出爸 包装即可。
【专利摘要】一种高耐冲击改性碳纤维制备耐高温涂料的方法，包含两大过程，一是制备高耐冲击改性碳纤维的过程，二是制备耐高温涂料的过程，耐高温涂料按重量份的配比构成是：丙烯酸改性有机硅树脂10～30、异丁醚化氨基树脂8～25、羟基丙烯酸树脂2～8、有机膨润土1～2、偶联剂0.5～1、滑石粉10～20、云母氧化铁10～20、碳纤维1～2、二甲苯23～26，制备出的耐高温涂料除具有较高的附着力和耐热冲击性外，其柔韧性、耐冲击性、耐水性、耐汽油性、盐雾试验表现出优异的性能，可应用在炼油厂、发电厂、化工厂、海上钻井平台、采油平台以及各种管道的耐高温等方面。
【IPC分类】C09D7/12, C09D133/00, C09D183/06, C09D161/32
【公开号】CN105153933
【申请号】CN201510572742
【发明人】温正明, 方大庆, 吴培发
【申请人】厦门双瑞船舶涂料有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月10日