CN104673034A - 一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：18-24份，金红石型二氧化钛：12-14份，助剂：2-4份，功能填料：55-60份，丙二醇：3-4份，聚芳醚砜酮改性树脂：10-15份，碳化硅微粉：15-25份，氟化石墨：15-20份，偶联剂：30-35份，其中：聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括：环氧树脂：40-70份，聚芳醚砜酮：20-35份；碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为5-10μm；功能填料包括：纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；阻隔型功能填料按质量份数计包括：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，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；本发明还设计了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法。

Description

一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米复合涂料的制备领域，特别是一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料及其制备方法。
背景技术
暴露在野外环境中的金属结构，其表面极易与周围环境发生化学及电化学作用而腐蚀，因此需要在其表面涂覆一层防腐层以保护金属结构主体不被锈蚀。但当金属结构表面防腐涂层料性能较差而破损时，也会使金属结构本体暴露在外产生锈蚀。
目前采用的有如下几种方法；采用传统的防锈漆涂装，防锈漆膜不能彻底阻止空气中的水合氧气浸透，并且高分子涂漆材料存在“老化现象”，因而导致漆层产生裂纹、鼓泡和粉化。一旦漆层出现裂纹、剥块，刚结构表面会很快被腐蚀并迅速蔓延；采用阴极保护法或环境控制降低大气湿度法，均需要专门的检测控制装置，需要长期维护，维护费高；采用热浸镀法和电镀法不仅成本高，效率低、污染严重，而且钢结构尺寸受镀槽限制，不适合大型钢结构。
隔热涂料根据隔热机理可分为阻隔型、反射型及辐射型3种，其中阻隔型隔热涂料属厚质传统涂料, 其隔热机理是阻抗热传递,技术已相对成熟；辐射型隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线热量以一定的波长发射到空气中达到隔热降温；反射型隔热涂料的隔热机理是反射太阳光；近年来，人们为能够有效地阻止热传导, 降低表面涂层和内部环境的温度, 从而达到改善工作环境, 降低能耗的目的，陆续开展外墙隔热涂料的研究。
目前,反射隔热涂料的生产通常是采用钛白粉、PU空心微珠、空心微珠、陶瓷微珠、膨胀珍珠岩等配合少量的纳米反射隔热功能材料来达到反射隔热功能,但其存在涂膜粗糙、装饰性差的缺点,同时降低了涂膜的耐沾污性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料
为了解决以上技术问题，本发明提供一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：18-24份，金红石型二氧化钛：12-14份，助剂：2-4份，功能填料：55-60份，丙二醇：3-4份，聚芳醚砜酮改性树脂：10-15份，碳化硅微粉：15-25份，氟化石墨：15-20份，偶联剂：30-35份，其中：
聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：40-70份，聚芳醚砜酮：20-35份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为5-10μm；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物；
功能填料包括：
纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；
本发明中纳米蒙脱石类硅酸盐具有独特的层状结构，能量在传递或者或者散失的过程中要穿过层状结构，必将减缓能量的传递速度和改变能量的传递路径，起到隔热保温的作用，同时纳米蒙脱石类硅酸盐导热系数极低，抑制能量传递，其在环保节能领域同样能带来意想不到的技术效果；
纳米蒙脱石类硅酸盐在使用时的用量也是比较关键的，虽然纳米级材料具有极强的隔热保温功能，但由于其特殊的结构特点，涂料在使用时其耐玷污性收到了很大的影响，所以，本发明中控制功能性填料中纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料的质量比为1:1.5，不仅达到了极强的隔热保温性能，同时又解决了耐玷污性的问题；
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，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；
阻隔型功能填料中采用二硫化钼、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；
将石墨与二硫化钼混合在一起使用，石墨与二硫化钼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。
助剂包括：
固化剂：20-50份，消泡剂：2-8份，流平剂：2-8份；分散剂：10-15份，润湿剂：2-6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：1－5份。
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；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；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。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：20份，金红石型二氧化钛：13份，助剂：3份，功能填料：58份，丙二醇：3份，聚芳醚砜酮改性树脂：12份，碳化硅微粉：16份，氟化石墨：18份，偶联剂：31份。
前述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：19份，金红石型二氧化钛：12份，助剂：4份，功能填料：56份，丙二醇：4份，聚芳醚砜酮改性树脂：11份，碳化硅微粉：22份，氟化石墨：16份，偶联剂：33份。
本发明还设计了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速500rpm-600rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1000rpm-1200rpm，高速分散15min-20min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至500rpm-600rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌40-50min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至500rpm-600rpm，搅拌20-50min；
（4）转速降至300rpm-400rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌20-50min，控制粘度100KU-110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
本发明还设计了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，作为优选的技术方案，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速550rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1100rpm，高速分散18min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至550rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌45min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至580rpm，搅拌35min；
（4）转速降至350rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌35min，控制粘度100KU-110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
本发明中采用聚芳醚砜酮改性树脂作为锌铝复合涂料的成分，该树脂具有自润滑、耐磨性、机械性能好、耐高温、耐化学品性、阻燃性、耐辐射性、耐水解性、绝缘稳定性等特点；锌、铝在钢表面形成电极电位低于钢铁金属层，当表面有电解液构成腐蚀电池时，其电源电流从涂层流向钢铁肌体，结果涂层受到腐蚀而肌体受到阴极保护作用。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：20份，金红石型二氧化钛：13份，助剂：3份，功能填料：58份，丙二醇：3份，聚芳醚砜酮改性树脂：12份，碳化硅微粉：16份，氟化石墨：18份，偶联剂：31份，其中：
聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：40份，聚芳醚砜酮：35份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为5μm；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物；
功能填料包括：
纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；
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：6份， 石墨：10份，黑碳化硅：35份，细晶氧化铝：25份，二硫化钼：10份，氧化锌：1份，滑石粉：6份；
助剂包括：
固化剂：20份，消泡剂：8份，流平剂：2份；分散剂：15份，润湿剂：2份，消光剂：6份，成膜助剂：5份，增稠剂：10份，羟乙基纤维素：5份，pH调节剂：5份，分散剂为疏水性改性羧酸钠盐，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，固化剂为二乙烯三胺。
本实施例还提供了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速500rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1200rpm，高速分散15min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至600rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌40min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至600rpm，搅拌20min；
（4）转速降至400rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌20min，控制粘度110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
实施例2
本实施例提供的一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：19份，金红石型二氧化钛：12份，助剂：4份，功能填料：56份，丙二醇：4份，聚芳醚砜酮改性树脂：11份，碳化硅微粉：22份，氟化石墨：16份，偶联剂：33份，其中：
聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：70份，聚芳醚砜酮：20份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为10μm；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物；
功能填料包括：
纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；
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份， 石墨：15份，黑碳化硅：20份，细晶氧化铝：30份，二硫化钼：5份，氧化锌：5份，滑石粉：3份；
助剂包括：
固化剂：50份，消泡剂：2份，流平剂：8份；分散剂：10份，润湿剂：6份，消光剂：2份，成膜助剂：10份，增稠剂：5份，羟乙基纤维素：10份，pH调节剂：1份，分散剂为聚丙烯酸钠盐，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，固化剂为间苯二胺。
本实施例还提供了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速600rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1000rpm，高速分散20min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至500rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌50min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至500rpm，搅拌50min；
（4）转速降至300rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌50min，控制粘度100KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
实施例3
本实施例提供的一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：19份，金红石型二氧化钛：12份，助剂：4份，功能填料：56份，丙二醇：4份，聚芳醚砜酮改性树脂：11份，碳化硅微粉：22份，氟化石墨：16份，偶联剂：33份，其中：
聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：56份，聚芳醚砜酮：26份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为8μm；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物；
功能填料包括：
纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；
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：4份， 石墨：11份，黑碳化硅：26份，细晶氧化铝：28份，二硫化钼：8份，氧化锌：3份，滑石粉：5份；
助剂包括：
固化剂：36份，消泡剂：5份，流平剂：6份；分散剂：11份，润湿剂：4份，消光剂：4份，成膜助剂：7份，增稠剂：8份，羟乙基纤维素：6份，pH调节剂：5份，分散剂包括疏水性改性羧酸钠盐和铵盐，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，固化剂为DMP-30/聚酰胺650。
本实施例还提供了一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速550rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1100rpm，高速分散18min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至550rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌45min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至580rpm，搅拌35min；
（4）转速降至350rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌35min，控制粘度100KU-110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，其特征在于，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：18-24份，金红石型二氧化钛：12-14份，助剂：2-4份，功能填料：55-60份，丙二醇：3-4份，聚芳醚砜酮改性树脂：10-15份，碳化硅微粉：15-25份，氟化石墨：15-20份，偶联剂：30-35份，其中：
所述聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：40-70份，聚芳醚砜酮：20-35份；
所述碳化硅微粉粒径为6μm；所述氟化石墨粒径为5-10μm；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物；
所述功能填料包括：
纳米蒙脱石类硅酸盐与阻隔型功能填料，且两者的质量比为1:1.5；
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，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6份；
所述助剂包括：
固化剂：20-50份，消泡剂：2-8份，流平剂：2-8份；分散剂：10-15份，润湿剂：2-6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：1－5份；
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所述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，其特征在于，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：20份，金红石型二氧化钛：13份，助剂：3份，功能填料：58份，丙二醇：3份，聚芳醚砜酮改性树脂：12份，碳化硅微粉：16份，氟化石墨：18份，偶联剂：31份。
3.根据权利要求1所述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料，其特征在于，按质量份百分比计算含有硅丙乳液：19份，金红石型二氧化钛：12份，助剂：4份，功能填料：56份，丙二醇：4份，聚芳醚砜酮改性树脂：11份，碳化硅微粉：22份，氟化石墨：16份，偶联剂：33份。
4.根据权利要求1所述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速500rpm-600rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1000rpm-1200rpm，高速分散15min-20min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至500rpm-600rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌40-50min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至500rpm-600rpm，搅拌20-50min；
（4）转速降至300rpm-400rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌20-50min，控制粘度100KU-110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
5.根据权利要求1所述的纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在分散釜内加入蒸馏水，控制转速550rpm，按质量分数缓慢加入羟乙基纤维素、pH调节剂及丙二醇，提高转速至1100rpm，高速分散18min；
（2）搅拌均匀后缓慢匀速加入按质量份选取的金红石型二氧化钛、功能填料、碳化硅微粉、氟化石墨、消泡剂、流平剂及分散剂，转速降至550rpm；
（3）提高转速至1100rpm，高速搅拌45min，按质量份数依次缓慢加入硅丙乳液、聚芳醚砜酮改性树脂及偶联剂，转速降至580rpm，搅拌35min；
（4）转速降至350rpm，按质量份数加入固化剂、润湿剂、消光剂、成膜助剂、增稠剂，搅拌35min，控制粘度100KU-110KU，即得到纳米硅盐填料锌铝复合隔热涂料。
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