CN108285732A - 一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法，所述涂料包括如下组分：有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂、石墨烯、玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝、消泡剂。制备方法包括：首先将有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液与石墨烯进行改性反应，然后再按照不同顺序将各组分进行混合、分散均匀，即得所述涂料。本发明所述涂料不仅具有较好的耐高温特性，还具有防水、防腐蚀、耐刮擦、抗脱落的优良性能，将其应用于高温炉内壁，大大延长了高温炉的使用寿命，具有较好的应用前景。

Description

一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及高温设备技术领域，具体地，涉及一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法。
背景技术
耐高温防腐蚀涂料广泛应用于钢铁烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置及军工设备等高温场所，延缓钢铁等金属设备在高温下的热氧化腐蚀，确保设备长期使用。首先，现有的防腐蚀涂料产品的耐高温性能差。一般情况下，现有冷轧碳钢薄板（SPCC）基材上的防腐蚀涂料耐 550℃温度是极限，超过 550℃会出现层间爆漆 ；而且现有该冷轧碳钢薄板上涂料在 350℃~450℃温度范围的防腐性能也非常差。第二，现有耐高温防腐蚀漆二次成膜性能差，在经过 350℃高温的二次成膜后，易出现掉粉脱漆现象，严重影响产品质量。第三，传统的耐高温涂料在高温下容易产生色差较大的现象，银色漆易产生明显的黄变现象，而哑黑漆则产生与出厂色差较大问题，使得哑黑漆失光，而影响外观。第四，目前市售耐高温防腐蚀涂料因使用较高含量的树脂而使得生产成本较高，使得广大的用户望而却步。
因此，研究开发一种低成本，耐高温，色差小的防腐蚀涂料成为市场上的高温涂料的发展方向，具有较好的应用价值及前景。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法，所述涂料不仅具有较好的耐高温特性，还具有防水、防腐蚀、耐刮擦、抗脱落的优良性能，且所述涂料成本较低，将其应用于高温炉内壁，大大延长了高温炉的使用寿命，具有较好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种高温炉内壁用防腐蚀涂料，包括如下重量份的各组分：有机硅改性聚氨酯树脂20~28份、环氧树脂改性硅丙乳液12~19份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂5~13份、石墨烯0.2~0.6份、玻璃粉9~16份、纳米二氧化钛7~15份、高粘凹凸棒石粘土8~15份、填料10~18份、纳米氧化铝3~10份、消泡剂1~3份。
优选地，所述有机硅改性聚氨酯树脂26份、环氧树脂改性硅丙乳液15份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂8份、石墨烯0.5份、玻璃粉12份、纳米二氧化钛10份、高粘凹凸棒石粘土12份、填料15份、纳米氧化铝6份、消泡剂2份。
优选地，所述填料为白炭黑、滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉中的一种或者多种的混合。
优选地，所述高粘凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、活化后的产物。
本发明还涉及一种制备高温炉内壁用防腐蚀涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液加入到反应釜中，混合搅拌均匀，升温至70~90℃，加入配比量的石墨烯，混合反应2~3h，再向反应釜中加入配比量的氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，混合搅拌20~30min，得到混合物a1；
（2）按照配比分别称取玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝，粉碎并过80~150目筛，混合均匀，得到混合物a2，备用；
（3）将步骤（2）得到的混合物a2、消泡剂加入到步骤（1）得到的混合物a1中，再加入适量的水，充分搅拌均匀，然后将混合物置于剪切速度为2000~2500转/min的剪切机中剪切分散10~20min，即得所述防腐蚀涂料。
优选地，所述步骤（1）中加入石墨烯的方法为将石墨稀配置成质量浓度为0.2~0.4g/L的石墨烯水溶液，然后再将石墨烯水溶液滴加到反应釜中，并控制滴加速度，使得石墨烯水溶液于20~30min内滴加完毕。
优选地，所述步骤（2）中的高粘凹凸棒石粘土的制备方法包括如下步骤：
取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至900℃~1000℃，然后恒温焙烧4~6h，自然冷却，即得所述高粘凹凸棒石粘土。
优选地，所述步骤（3）中加入水的质量使得混合液中含水量为40%~60%。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料，不仅具有较好的耐高温特性，还具有防水、防腐蚀、耐刮擦、抗脱落的优良性能，且所述涂料成本较低，将其应用于高温炉内壁，大大延长了高温炉的使用寿命，具有较好的应用前景。
（2）本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料中添加有高粘凹凸棒石粘土，一方面其高粘特性，使得混合材料之间的粘结性能大大提高，进而增加了涂料的粘结性能和抗脱落性能，另一方面由于凹凸棒石粘土本身的特性，使得材料的具有耐高温、耐磨损的性能，此外，由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。
（3）本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料中添加有石墨烯，由于石墨烯具有独特的片层状结构，层层叠加形成致密的物理隔绝层，使得石墨烯改性后制备得到的涂料具有较好的物理隔绝防水、防腐蚀作用，再加上石墨烯具有优异的力学性能及环境稳定性，为涂料涂层后的力学强度提供了保障，使得涂料具有较好的耐刮擦、抗剥落的性能及较好的耐老化性能。
（4）本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料中添加有氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，提高涂料各成分之间粘结性能的同时具有较好的防水防腐蚀性能。
（5）本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的制备方法简单、操作方便，工艺条件温和，适合工业化推广生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
本实施例涉及一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法；
所述高温炉内壁用防腐蚀涂料由如下组分制备而成：
有机硅改性聚氨酯树脂26份、环氧树脂改性硅丙乳液15份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂8份、石墨烯0.5份、玻璃粉12份、纳米二氧化钛10份、高粘凹凸棒石粘土12份、填料15份、纳米氧化铝6份、消泡剂2份。
其中，所述填料为白炭黑、滑石粉的混合，其中两者的混合质量比为1:1，降低成本的同时提高了涂料的耐高温性能。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、活化后的产物。一方面其高粘特性，使得混合材料之间的粘结性能大大提高，进而增加了涂料的粘结性能和抗脱落性能，另一方面由于凹凸棒石粘土本身的特性，使得材料的具有耐高温、耐磨损的性能，此外，由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。
本发明所述制备高温炉内壁用防腐蚀涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液加入到反应釜中，混合搅拌均匀，升温至80℃，加入配比量的石墨烯，混合反应3h，再向反应釜中加入配比量的氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，混合搅拌30min，得到混合物a1；
（2）按照配比分别称取玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝，粉碎并过100目筛，混合均匀，得到混合物a2，备用；
（3）将步骤（2）得到的混合物a2、消泡剂加入到步骤（1）得到的混合物a1中，再加入适量的水，充分搅拌均匀，然后将混合物置于剪切速度为2000转/min的剪切机中剪切分散20min，即得所述防腐蚀涂料。
其中，所述步骤（1）中加入石墨烯的方法为将石墨稀配置成质量浓度为0.3g/L的石墨烯水溶液，然后再将石墨烯水溶液滴加到反应釜中，并控制滴加速度，使得石墨烯水溶液于30min内滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中的高粘凹凸棒石粘土的制备方法包括如下步骤：
取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至900℃，然后恒温焙烧5h，自然冷却，即得所述高粘凹凸棒石粘土。
其中，所述步骤（3）中加入水的质量使得混合液中含水量为50%。
实施例2：
本实施例涉及一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法；
所述高温炉内壁用防腐蚀涂料由如下组分制备而成：
有机硅改性聚氨酯树脂20份、环氧树脂改性硅丙乳液12份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂5份、石墨烯0.2份、玻璃粉9份、纳米二氧化钛7份、高粘凹凸棒石粘土8份、填料10份、纳米氧化铝3份、消泡剂1份。
其中，所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙的混合，其中两者的混合质量比为2:1，降低成本的同时提高了涂料的耐高温性能。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、活化后的产物。一方面其高粘特性，使得混合材料之间的粘结性能大大提高，进而增加了涂料的粘结性能和抗脱落性能，另一方面由于凹凸棒石粘土本身的特性，使得材料的具有耐高温、耐磨损的性能，此外，由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。
本发明所述制备高温炉内壁用防腐蚀涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液加入到反应釜中，混合搅拌均匀，升温至70℃，加入配比量的石墨烯，混合反应3h，再向反应釜中加入配比量的氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，混合搅拌20min，得到混合物a1；
（2）按照配比分别称取玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝，粉碎并过80目筛，混合均匀，得到混合物a2，备用；
（3）将步骤（2）得到的混合物a2、消泡剂加入到步骤（1）得到的混合物a1中，再加入适量的水，充分搅拌均匀，然后将混合物置于剪切速度为2000转/min的剪切机中剪切分散20min，即得所述防腐蚀涂料。
其中，所述步骤（1）中加入石墨烯的方法为将石墨稀配置成质量浓度为0.2g/L的石墨烯水溶液，然后再将石墨烯水溶液滴加到反应釜中，并控制滴加速度，使得石墨烯水溶液于20min内滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中的高粘凹凸棒石粘土的制备方法包括如下步骤：
取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至900℃，然后恒温焙烧6h，自然冷却，即得所述高粘凹凸棒石粘土。
其中，所述步骤（3）中加入水的质量使得混合液中含水量为40%。
实施例3：
本实施例涉及一种高温炉内壁用防腐蚀涂料及制备方法；
所述高温炉内壁用防腐蚀涂料由如下组分制备而成：
有机硅改性聚氨酯树脂28份、环氧树脂改性硅丙乳液19份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂13份、石墨烯0.6份、玻璃粉16份、纳米二氧化钛15份、高粘凹凸棒石粘土15份、填料18份、纳米氧化铝10份、消泡剂3份。
其中，所述填料为白炭黑、云母粉的混合，其中两者的混合质量比为1:1，降低成本的同时提高了涂料的耐高温性能。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、活化后的产物。一方面其高粘特性，使得混合材料之间的粘结性能大大提高，进而增加了涂料的粘结性能和抗脱落性能，另一方面由于凹凸棒石粘土本身的特性，使得材料的具有耐高温、耐磨损的性能，此外，由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。
本发明所述制备高温炉内壁用防腐蚀涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液加入到反应釜中，混合搅拌均匀，升温至90℃，加入配比量的石墨烯，混合反应2h，再向反应釜中加入配比量的氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，混合搅拌30min，得到混合物a1；
（2）按照配比分别称取玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝，粉碎并过150目筛，混合均匀，得到混合物a2，备用；
（3）将步骤（2）得到的混合物a2、消泡剂加入到步骤（1）得到的混合物a1中，再加入适量的水，充分搅拌均匀，然后将混合物置于剪切速度为2500转/min的剪切机中剪切分散10min，即得所述防腐蚀涂料。
其中，所述步骤（1）中加入石墨烯的方法为将石墨稀配置成质量浓度为0.4g/L的石墨烯水溶液，然后再将石墨烯水溶液滴加到反应釜中，并控制滴加速度，使得石墨烯水溶液于30min内滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中的高粘凹凸棒石粘土的制备方法包括如下步骤：
取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，然后恒温焙烧4h，自然冷却，即得所述高粘凹凸棒石粘土。
其中，所述步骤（3）中加入水的质量使得混合液中含水量为60%。
综上所述，本发明所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料，不仅具有较好的耐高温特性，还具有防水、防腐蚀、耐刮擦、抗脱落的优良性能，且所述涂料成本较低，将其应用于高温炉内壁，大大延长了高温炉的使用寿命，具有较好使用价值及的应用前景。此外，所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的制备方法简单、操作方便，工艺条件温和，适合工业化推广生产。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种高温炉内壁用防腐蚀涂料，其特征在于，包括如下重量份的各组分：有机硅改性聚氨酯树脂20~28份、环氧树脂改性硅丙乳液12~19份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂5~13份、石墨烯0.2~0.6份、玻璃粉9~16份、纳米二氧化钛7~15份、高粘凹凸棒石粘土8~15份、填料10~18份、纳米氧化铝3~10份、消泡剂1~3份。
2.根据权利要求1所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料，其特征在于，所述有机硅改性聚氨酯树脂26份、环氧树脂改性硅丙乳液15份、氧化石墨烯改性EVA胶粘剂8份、石墨烯0.5份、玻璃粉12份、纳米二氧化钛10份、高粘凹凸棒石粘土12份、填料15份、纳米氧化铝6份、消泡剂2份。
3.根据权利要求1所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料，其特征在于，所述填料为白炭黑、滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉中的一种或者多种的混合。
4.根据权利要求1所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料，其特征在于，所述高粘凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、活化后的产物。
5.一种制备如权利要求1~4任一项所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照配比称取有机硅改性聚氨酯树脂、环氧树脂改性硅丙乳液加入到反应釜中，混合搅拌均匀，升温至70~90℃，加入配比量的石墨烯，混合反应2~3h，再向反应釜中加入配比量的氧化石墨烯改性EVA胶粘剂，混合搅拌20~30min，得到混合物a1；
（2）按照配比分别称取玻璃粉、纳米二氧化钛、高粘凹凸棒石粘土、填料、纳米氧化铝，粉碎并过80~150目筛，混合均匀，得到混合物a2，备用；
（3）将步骤（2）得到的混合物a2、消泡剂加入到步骤（1）得到的混合物a1中，再加入适量的水，充分搅拌均匀，然后将混合物置于剪切速度为2000~2500转/min的剪切机中剪切分散10~20min，即得所述防腐蚀涂料。
6.根据权利要求5所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中加入石墨烯的方法为将石墨稀配置成质量浓度为0.2~0.4g/L的石墨烯水溶液，然后再将石墨烯水溶液滴加到反应釜中，并控制滴加速度，使得石墨烯水溶液于20~30min内滴加完毕。
7.根据权利要求5所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的高粘凹凸棒石粘土的制备方法包括如下步骤：
取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至900℃~1000℃，然后恒温焙烧4~6h，自然冷却，即得所述高粘凹凸棒石粘土。
8.根据权利要求5所述的高温炉内壁用防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中加入水的质量使得混合液中含水量为40%~60%。
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