一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种耐高温(1200℃)、防腐蚀、零voc排放的水性无机耐高温涂料及其制备方法。

背景技术：

1、耐温防腐涂料一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。目前工业上应用较多的耐高温涂料以无机磷酸盐涂料主，它是以酸式磷酸盐的水溶液作为主要成膜物，其具有良好的耐热性、耐候性、耐溶剂性、抗高温氧化性等优点，可在400～1000℃的高温下保持长期稳定。但无机磷酸盐涂料一般具有较强的酸性，使用中为了达到对金属底材及颜料的保护，一般要采用铬酸钝化处理，铬对于人体和环境都有严重的影响，同时纯的磷酸盐涂料需要高温550℃固化，限制了其应用范围。

2、以硅氧烷为主要成膜物质的无机耐高温涂料具有水性环保、可室温固化的优点，随着有机烷氧基硅烷水解缩聚制得的聚硅氧烷类树脂的研究越来越广泛，水溶性的聚硅氧烷树脂制备技术已较为成熟，尤其是赢创特种化学(上海)有限公司制备的sivo140水性无机溶胶凝胶树脂，该树脂本身具有弱酸性，但乳液体系稳定，跟无机树脂、有机树脂均具有良好的相容性，且具有常温或低温固化的优点。经研究，该树脂单独使用在混凝土等非金属表面能耐1200℃高温，附着力优异，但在金属基材上则由于粘附力差失去高温保护作用。

3、在目前研究中还没有将该树脂用于高温防腐领域，尤其是温度大于1000℃的金属基材上的高温防护。因此开发一种能够低温固化、并具有在金属基材上耐1000～1200℃的防腐涂层具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明公开了一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料及其制备方法。本发明选用一种水溶性无机硅树脂为耐高温的主成膜物树脂，通过加入磷酸二氢铝粘接剂与活性的硅树脂进行反应接枝制备水性无机复合树脂。磷酸盐二氢铝的改性使得弱酸性的水性无机树脂成膜性能提高，致密性提高且复合树脂在光滑的金属基材上更高的附着力。防闪锈剂可以加入防止金属基材的闪锈，添加铜铬黑等无机耐温颜料，滑石粉、硅微粉等填料，水性润湿分散助剂等制备出室温固化水性无机复合耐高温涂料。该涂料在金属基体上具有优异的附着力，能够耐受1000℃以上的高温，能够用作各种金属表面的耐高温和防腐蚀保护。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料，由以下成分构成：

4、

5、本发明技术方案中：所述的水性无机复合树脂由以下成分构成：

6、

7、本发明技术方案中：所述的磷酸盐粘接剂由以下成分构成：

8、去离子水                           60～70份

9、磷酸溶液                           25～35份

10、氢氧化铝                           3～8份

11、且制备方法为：去离子水和磷酸溶液加热并搅拌，温度升至60～80℃后恒温并分批次加入氢氧化铝；恒温冷凝回流0.5～1.5h，冷却至室温即可。所述磷酸溶液的质量浓度为80～90％。

12、本发明技术方案中：将制得的磷酸盐粘接剂加入水性无机凝胶树脂，加热至60～80℃恒温反应1～3小时，加入ph调节剂调至ph至6～7，最后加入气相二氧化硅，冷却体系后出料即得水性无机复合树脂。所述的ph调节剂为n-二甲基乙醇胺。

13、本发明技术方案中：水性无机溶胶凝胶树脂为赢创特种化学(上海)有限公司sivo 140树脂。

14、本发明技术方案中：所述颜料为铜铬黑、氧化铬绿、铬铁黑、三氧化二铬、钴蓝和金红石型钛白粉中的至少一种；所述填料是云母粉、滑石粉、高岭土和硅微粉中的至少一种；

15、所述玻璃粉选用熔融温度在700～1000℃的低熔点玻璃粉；优选：所述玻璃粉为安米微纳的d270。

16、所述分散剂是水性颜料分散剂为zetasperse179；

17、所述润湿剂为水性基材润湿剂tego 4200；

18、所述防闪锈剂为含有机螯合物的复配型防闪锈剂；优选：防闪锈剂为普为fr6100。

19、所述增稠剂为1～10％羟乙基纤维素的水溶液。

20、一种上述的一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

21、s1：将颜料、填料、去离子水、分散剂、混合均匀研磨至细度≤30um。

22、s2：将水性无机复合树脂按比例加入步骤1获得的浆料中，加入玻璃粉、防闪锈剂、润湿剂充分搅拌分散，加入增稠剂调整至合适粘度后过滤，即可得到室温固化的水性无机复合耐高温涂料。

23、本发明的有益效果：

24、(1)本发明使用水性无机凝胶树脂同混拼磷酸盐粘接剂，水性无机凝胶树脂主要成分为具有一定聚合度的含有活性基团的聚硅氧烷预聚物，该预聚物单独成膜受热时，si原子上连接的烃基受热氧化后，生成的是高度交联的si-o-si键，但是由于较大的收缩应力而造成成膜层在光滑的金属基材上粘附不牢或脱落。因此本发明通过添加磷酸二氢盐成膜物，该成膜物中含有活性的羟基能够与水溶性硅树脂发生交联，高温时形成更加致密的si-o-p键，有效降低收缩应力，而提升高温时与基材的附着力，从而提供长久的耐高温性能。磷酸盐二氢铝的改性使得弱酸性的水性无机树脂成膜性能提高，致密性提高且复合树脂在光滑的金属基材上更高的附着力。

25、(2)本发明中通过加入胺中和剂是涂料体系ph在6～8之间，降低涂料酸性对金属基材的腐蚀，同时配合加入防闪锈剂有效防止在金属基材上的闪锈。

26、(3)本发明选用熔融温度在700～1000℃的低熔点玻璃粉d270，该玻璃粉是环保新型功能性粉体材料，当温度达到700℃后产品持续受热熔融成液体，实现补充成膜、填充、分散的作用。

27、(4)本发明为单组分水性无机类涂料，用料天然成本低、施工方便，室温固化即可成膜，且具有良好的防腐功能。本发明涂料只需单独使用于打磨的金属基材上，干膜厚度50～100微米即可实现1000～1200℃的高温防护，经济效益可观。

28、最后，本发明的涂料是一种几乎零voc排放、低负荷、安全环保的产品。可以直接喷涂于除油、除锈经过打磨或喷砂处理的合金或钢板样件表面，施工简便，涂层经过室温24h自干后即可在高温下使用，经测试，干膜厚度在60微米的单涂层在800℃烘烤100h后冷水冲洗后不掉落，1000h测试8小时后无明显变色褪色，不开裂脱落，附着力≤1级。

技术特征：

1.一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料，其特征在于由以下成分构成：

2.根据权利要求1所述的室温固化的水性无机复合耐高温涂料，其特征在于所述的水性无机复合树脂由以下成分构成：

3.根据权利要求2所述的室温固化的水性无机复合耐高温涂料，其特征在于所述的磷酸盐粘接剂由以下成分构成：

4.根据权利要求2所述的水性无机复合树脂，其特征在于其制备方法为：将制得的磷酸盐粘接剂加入水性无机凝胶树脂，加热至60～80℃恒温反应1～3小时，加入ph调节剂调至ph至6～7，最后加入气相二氧化硅，冷却体系后出料即得水性无机复合树脂。

5.根据权利要求4所述的水性无机复合树脂，其特征在于所述的ph调节剂为n-二甲基乙醇胺。

6.根据权利要求2所述的水性无机复合树脂，其特征在于：水性无机溶胶凝胶树脂为赢创特种化学(上海)有限公司sivo 140树脂。

7.根据权利要求1所述的一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料，其特征在于：

8.一种权利要求1所述的一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种室温固化的水性无机复合耐高温涂料及其制备方法。该涂料一种水溶性无机硅树脂为耐高温的主成膜物树脂，通过加入磷酸二氢铝粘接剂与活性的硅树脂进行反应接枝制备水性无机复合树脂，添加铜铬黑等无机耐温颜料，滑石粉、硅微粉等填料，水性润湿分散助剂等制备出室温固化水性无机复合耐高温涂料。该涂料在金属基体上具有优异的附着力，能够耐受1000℃以上的高温，能够用作各种金属表面的耐高温和防腐蚀保护。

技术研发人员：周敏,张卫中
受保护的技术使用者：南京长江涂料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15