用于金属表面的纳米耐高温涂料及其制备方法和用途与流程

本发明涉及一种耐高温涂料，具体涉及一种用于金属表面的纳米耐高温涂料及其制备方法和用途，属于金属高温防护领域。

背景技术：

随着工业技术特别是军事工业和航天科技的发展，越来越多的特种金属材料被应用于高温工作的场合，如炼油厂及发电厂的高温蒸汽管道、飞机发动机的外壳及喷管等。随着温度的逐渐升高，各种金属的抗热稳定性及热氧化性能大幅下降，此时急迫需要研发一种能够在高温条件下对金属材料进行保护的涂层。此涂层不但要求具备一般涂层的颜色保护及标识特点，最重要的是能长期抵抗600℃以上的高温，并具备一定的抗腐蚀性能。

如何提供一种具有优秀性能的的金属防护用涂料，是一个急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种用于金属表面的纳米耐高温涂料，以克服现有技术中的不足，所述用于金属表面的纳米耐高温涂料，包括a和b两种组分，其特征在于，以a和b两种组分的总质量份数为100份计算，a组分中各组成包括：

硅溶胶25-45份；

纳米二氧化硅分散液10-20份；

冰醋酸1-2份；

消泡剂0-1份；

b组分中各组成包括：

耐高温颜料10-30份；

乙醇5-10份；

玻璃粉5-10份；

分散剂1-2份；

防沉剂1-2份；

增稠剂0-1份；

甲基硅氧烷20-40份。

优选的技术方案中，所述硅溶胶的ph值为6.5-8.5；优选的，ph值为7.5-8.0。

优选的技术方案中，所述硅溶胶的重量分数为35-45份；优选的，重量分数为40份。

优选的技术方案中，所述纳米二氧化硅分散液的纳米二氧化硅粒径为50nm-500nm；优选的，粒径为50nm-200nm。

优选的技术方案中，所述纳米二氧化硅分散液的重量分数为12-18份；优选的，重量分数为15份。

优选的技术方案中，所述冰醋酸为分析纯。

优选的技术方案中，所述消泡剂为水油通用型消泡剂；所述消泡剂的重量分数为0.3-0.8份；优选的，重量分数为0.6份。

优选的技术方案中，所述耐高温颜料选自钛白粉、铜铬黑、钴绿、钴蓝、钛镍黄中的一种或两种以上的组合；优选的，所述耐高温颜料的重量分数为12-28份。

优选的技术方案中，所述乙醇为分析纯；所述乙醇的重量分数为6-8份；优选的，重量分数为7份。

优选的技术方案中，所述玻璃粉粒径为2000目，熔融温度为700℃。

优选的技术方案中，所述玻璃粉的重量分数为6-8份；优选的，重量分数为7份。

优选的技术方案中，所述分散剂为水油通用型分散剂；所述分散剂的重量分数为1.2-1.8份；优选的，重量分数为1.5份。

优选的技术方案中，所述防沉剂为水油通用型防沉剂；所述防沉剂的重量分数为1.2-1.8份；优选的，重量分数为1.5份。

优选的技术方案中，所述增稠剂为水油通用型增稠剂；所述增稠剂的重量分数为0.3-0.8份；优选的，重量分数为0.5份。

优选的技术方案中，所述甲基硅氧烷选自甲基甲氧基硅烷、甲基乙氧基硅烷、甲基丙氧基硅烷的一种或两种以上的组合；优选的，所述甲基硅氧烷的重量分数为25-35份；优选的，重量分数为30份。

本发明的另一目的在于提供一种用于金属表面的纳米耐高温涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)用冰醋酸将硅溶胶调整到所需要的ph值，加入纳米二氧化硅分散液与消泡剂，搅拌均匀，形成a组分；

(2)用分散剂与甲基硅氧烷混合，加入乙醇，边搅拌边加入防沉剂、增稠剂、玻璃粉、耐高温颜料，充氮气密封，研磨到细度≤10微米，形成b组分；

(3)将a组分和b组分按1：1混合，得到用于金属表面的纳米耐高温涂料。

优选的技术方案中，所述冰醋酸的重量分数为1-2份，将所述硅溶胶的ph值调整到2-4；优选的，将所述硅溶胶的ph值调整到3。

本发明的又一目的在于提供一种所述的用于金属表面的纳米耐高温涂料在金属高温防护处理中的用途。

优选的技术方案中，所述金属高温防护处理的方法包括将所述用于金属表面的纳米耐高温涂料，用200目滤网过滤，喷涂于喷砂到sa2.5级的sus410的平板上，常温自干2小时后，形成用于金属表面的纳米耐高温涂料的涂膜。

本发明的又一目的在于提供一种金属基材防护方法，其特征在于包括：在金属基材表面涂覆所述的用于金属表面的纳米耐高温涂料，并使所述涂料固化成膜。

优选的技术方案中，所述金属基材包括各种不锈钢及耐温钢材；优选的，为保证涂膜的厚度均一性，所述涂覆方式为喷涂。

优选的技术方案中，所述用于金属表面的纳米耐高温涂料在常温下固化成膜。

本发明涉及一种涂料技术，特别是一种用于金属表面的纳米耐高温涂料。由所述用于金属表面的纳米耐高温涂料形成的涂层，可以起到对金属基材的封闭和防护作用。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明的涂料克服了现有技术的不足，能长期抵抗600-1400℃的高温；

(2)本发明的涂料形成的涂层(漆膜)与基材的附着力好、柔韧性好，综合防腐性能优异。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的纳米耐高温涂料在5.0wt％nacl溶液中浸泡不同时间的奈奎斯特(nyquist)曲线，其中固化后涂膜厚度为15～20μm，基材为q235碳钢。

图2是本发明实施例1的纳米耐高温涂料在5.0wt％nacl溶液中浸泡不同时间的伯德(bode)曲线，其中固化后涂膜厚度为15～20μm，基材为q235碳钢。

具体实施方式

通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。

本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。

在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。

在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。

除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。

除非另外具体陈述，否则本文中单数的使用包含复数(且反之亦然)。此外，除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”包含复数形式。另外，在术语“约”的使用在量值之前之处，除非另外具体陈述，否则本发明教示还包括特定量值本身。

应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。

本发明的一种用于金属表面的纳米耐高温涂料，包括a和b两种组分，其特征在于，以a和b两种组分的总质量份数为100份计算，a组分中各组成包括：

硅溶胶25-45份；

纳米二氧化硅分散液10-20份；

冰醋酸1-2份；

消泡剂0-1份；

b组分中各组成包括：

耐高温颜料10-30份；

乙醇5-10份；

玻璃粉5-10份；

分散剂1-2份；

防沉剂1-2份；

增稠剂0-1份；

甲基硅氧烷20-40份。

本发明的用于金属表面的纳米耐高温涂料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)用冰醋酸将硅溶胶的ph调整到2-4，加入纳米二氧化硅分散液与消泡剂，搅拌均匀，形成a组分；

(2)用分散剂与甲基硅氧烷混合，加入乙醇，边搅拌边加入防沉剂、增稠剂、玻璃粉、耐高温颜料，充氮气密封，研磨到细度≤10微米，形成b组分；

(3)将a组分和b组分按1：1混合，得到用于金属表面的纳米耐高温涂料。

本发明的用于金属表面的纳米耐高温涂料在金属高温防护处理中的用途，包括将所述用于金属表面的耐高温涂料，用200目滤网过滤，喷涂于喷砂到sa2.5级的sus410的平板上，常温自干2小时后，形成用于金属表面的耐高温涂料的涂膜。

藉由所述用于金属表面的纳米耐高温涂料形成的涂层，可以起到对金属基材封闭和防护作用。

实施例1

将30g硅溶胶(购自格雷斯公司，ph＝8.0)，用1g冰醋酸调节ph值＝3.5，加入10g纳米二氧化硅分散液(购自绍兴宇达化工)，搅拌均匀，再边搅拌边加入0.5g消泡剂(购自气体化学)。搅拌15分钟后，即得a组分。另取30g甲基硅氧烷(购自信越化学)，加入1g分散剂(购自omg公司)，加入6g乙醇，搅拌均匀，边搅拌边加入10g玻璃粉(购自咸阳盈和，2000目)、1g防沉剂(购自德固赛公司，r972)、0.5g增稠剂(购自湖州华特，牌号140w)、10份钴绿颜料(购自芜湖酷科)，在试样罐中1：1加入锆珠，充氮气研磨至细度≤10微米，即得b组分。将a、b组分按质量比1：1均匀混后，高速搅拌30分钟均匀后并冷却至常温，立即喷涂于已经喷砂至sa2.5级的sus410钢板上，膜厚15-25微米，自然干燥120分钟，由其形成的涂层的附着力、硬度、耐冲击、耐高温性、耐高温淬火及盐雾性能见表1。

实施例2

将42.5g硅溶胶(购自格雷斯公司，ph＝8.0)，用2g冰醋酸调节ph值＝3，加入11g纳米二氧化硅分散液(购自绍兴宇达化工)，搅拌均匀，再边搅拌边加入1g消泡剂(购自气体化学)。搅拌15分钟后，即得a组分。另取20g甲基硅氧烷(购自信越化学)，加入1g分散剂(购自omg公司)，加入5g乙醇，搅拌均匀，边搅拌边加入5g玻璃粉(购自咸阳盈和，2000目)、1.5g防沉剂(购自德固赛公司，r972)、1g增稠剂(购自湖州华特，牌号140w)、10份铜铬黑颜料(购自芜湖酷科)，在试样罐中1：1加入锆珠，充氮气研磨至细度≤10微米，即得b组分。将a、b组分按质量比1：1均匀混后，高速搅拌30分钟均匀后并冷却至常温，立即喷涂于已经喷砂至sa2.5级的sus410钢板上，膜厚15-25微米，自然干燥120分钟，由其形成的涂层的附着力、硬度、耐冲击、耐高温性、耐高温淬火及盐雾性能见表1。

实施例3

将38g硅溶胶(购自格雷斯公司，ph＝8.0)，用2g冰醋酸调节ph值＝3.5，加入10g纳米二氧化硅分散液(购自绍兴宇达化工)，搅拌均匀，再边搅拌边加入0.5g消泡剂(购自气体化学)。搅拌15分钟后，即得a组分。另取20g甲基硅氧烷(购自信越化学)，加入2g分散剂(购自omg公司)，加入8g乙醇，搅拌均匀，边搅拌边加入7g玻璃粉(购自咸阳盈和，2000目)、1.5g防沉剂(购自德固赛公司，r972)、1g增稠剂(购自湖州华特，牌号140w)、10份钴绿颜料(购自芜湖酷科)，在试样罐中1：1加入锆珠，充氮气研磨至细度≤10微米，即得b组分。将a、b组分按质量比1：1均匀混后，高速搅拌30分钟均匀后并冷却至常温，立即喷涂于已经喷砂至sa2.5级的sus410钢板上，膜厚15-25微米，自然干燥120分钟，由其形成的涂层的附着力、硬度、耐冲击、耐高温性、耐高温淬火及盐雾性能见表1。

对比例1采用市面上采购的双狮牌w61-650耐高温涂料，由其形成的涂层的附着力、硬度、耐冲击、耐高温性、耐高温淬火及盐雾性能见表1。

表1本发明实施例1-3及对比例1中用于金属表面的纳米高温涂料的综合物理性能

此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。