无铬磷酸盐高温涂料及其制备和使用方法与流程

[0001]
本发明涉及一种高温涂料及其制备和使用方法，尤其涉及一种无铬磷酸盐高温涂料及其制备和使用方法，属于金属表面防护涂料生产制造技术领域。


背景技术：

[0002]
随着工业技术的发展，越来越多的生产和操作需要在高温下进行，相应的，需要有越来越多的金属材料应用于高温工作的场合，如炼油厂和发电厂的高温蒸汽管道、汽车发动机及其排气管道、金属冶炼企业的各种设备等等。
[0003]
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会大幅下降，此时，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，这种涂层不但要求具备一般涂层的颜色保护及标识特点，最重要的是要能够长期抵抗600℃以上的高温，并兼具高低温温变下的抗腐蚀性能。
[0004]
现有技术中，能够满足上述高温工况环境的涂料，主要是含铬系列涂料，一方面，这类涂料是利用六价铬对金属材料的钝化性，阻止酸性材料与基材或原料发生反应而使涂料失效；另一方面，是利用三价铬的耐高温性能。
[0005]
然而，这类涂料中，其配方中含有的六价铬对于施工人员来说，存在着一个巨大的健康风险，同时，这类涂料也极易污染环境；另一方面，在高温及工况复杂的环境下，三价铬也易于向六价铬转化，从而使毒害性加大。
[0006]
因此，研发无铬耐高温系列涂料对于保障生产和施工人员身体健康和保护环境就显得非常重要。


技术实现要素：

[0007]
为克服现有相关技术的不足，本发明提供一种无铬磷酸盐高温涂料及其制备和使用方法，目的在于：
[0008]
在基本保留现有生产方式的基础上，制备得到一种无铬的磷酸盐高温涂料；同时，在现有的施工条件下，完成所述无铬磷酸盐高温涂料的涂布，在保证所述无铬磷酸盐高温涂料的施工性及高温防腐性能的前提下，保障生产和施工人员的身体健康，并为保护环境作出贡献。
[0009]
为达上述目的，本发明首先提供一种无铬磷酸盐高温涂料，该无铬磷酸盐高温涂料包括：
[0010]
磷酸、氢氧化铝、金属氧化物、复配钝化剂、包覆铝粉、耐高温颜料、填充剂和去离子水。
[0011]
进一步的：
[0012]
所述包覆铝粉为通过无水乙醇溶解的硅烷包覆后的铝粉，其中：
[0013]
所述铝粉为工业级球形铝粉，所述球形铝粉的粒径范围为1～20微米，所述无水乙醇及所述硅烷均为工业级，且组成所述包覆铝粉铝粉的各组分重量份数比为：
[0014]
铝粉∶无水乙醇∶硅烷＝3∶5∶2。
[0015]
进一步的：
[0016]
所述硅烷为γ―(2,3―环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或环氧基三甲氧基硅烷中的任意一种。
[0017]
进一步的：
[0018]
所述金属氧化物包括氧化锌和氧化镁，所述复配钝化剂包括钼酸锌、六次甲基四胺和双氧水，所述耐高温颜料为惰性无铬颜料，所述填充剂为膨润土；
[0019]
所述惰性无铬颜料为二氧化钛、硫酸钡、滑石粉、钴绿、钴蓝、钛镍黄中的一种或几种的组合。
[0020]
进一步的：
[0021]
所述磷酸为3～10份，所述氢氧化铝为0.5～1.5份，所述氧化锌为0.1～0.8份，所述氧化镁为0.1～0.8份，所述钼酸锌为2～6份，所述六次甲基四胺为1～5份，所述双氧水为20～50份，所述包覆铝粉为10～30份，所述耐高温颜料为5～10份，所述膨润土为0.1～2份，所述去离子水为20～40份。
[0022]
进一步的：
[0023]
所述磷酸为分析纯，所述磷酸的重量百分比浓度为85％；
[0024]
所述氢氧化铝、所述氧化锌、所述氧化镁、所述钼酸锌以及所述六次甲基四胺皆为分析纯；
[0025]
所述双氧水为工业级，所述双氧水的重量百分比浓度为35％；
[0026]
所述膨润土为亲水性改进型膨润土；
[0027]
所述去离子水为工业级。
[0028]
进一步的，本发明还提供一种上述无铬磷酸盐高温涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0029]
在一容器中依次加入无水乙醇和硅烷，搅拌下加入球形铝粉，匀速搅拌使硅烷在铝粉表面均匀包覆，烘干制得包覆铝粉；
[0030]
在另一容器中加入去离子水、氢氧化铝以及金属氧化物，采用超声方式进行混合使之成为均匀的悬浮液；
[0031]
在另一容器中加入磷酸，在搅拌状态下加入制备好的悬浮液进行反应，悬浮液加入完成后冷却至室温制成反应液；
[0032]
在反应液中依次加入包含六次甲基四胺、双氧水和钼酸锌的复配钝化剂，超声混合均匀制成混合液；
[0033]
混合液在搅拌状态下加入制备好的包覆铝粉以及耐高温颜料、填充剂和去离子水，超声混合均匀后，即得所述无铬磷酸盐高温涂料。
[0034]
进一步的：
[0035]
在一容器中依次加入无水乙醇和硅烷，搅拌下加入球形铝粉，匀速搅拌使硅烷在铝粉表面均匀包覆的步骤中，所述匀速搅拌其搅拌时间不少于2小时；
[0036]
在另一容器中加入去离子水、氢氧化铝以及金属氧化物，采用超声方式进行混合使之成为均匀的悬浮液的步骤中，所述超声方式进行混合其超声时间不低于30分钟；
[0037]
在另一容器中加入磷酸，在搅拌状态下加入制备好的悬浮液进行反应的步骤中，
悬浮液的加入速度为能够控制反应温度维持在50℃以内、ph值控制在3.0～4.0为准；
[0038]
混合液在搅拌状态下加入制备好的包覆铝粉、以及耐高温颜料、填充剂和去离子水，超声混合均匀的步骤中，所述超声时间不少于30分钟。
[0039]
更进一步的，本发明还提供一种上述无铬磷酸盐高温涂料的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
[0040]
将需要涂布所述无铬磷酸盐高温涂料的金属板或金属物件表面按sa2.5级的除锈标准进行喷砂除锈；
[0041]
将所述无铬磷酸盐高温涂料用滤网进行过滤，然后将滤过后的所述无铬磷酸盐高温涂料涂布于已完成sa2.5级除喷砂除锈的所述金属板或所述金属物件的表面上；
[0042]
将表面已涂布了所述无铬磷酸盐高温涂料的所述金属板或所述金属物件先进行常温干燥，然后再进行高温干燥，使所述无铬磷酸盐高温涂料在所述金属板或所述金属物表面形成无铬磷酸盐高温涂料覆膜。
[0043]
进一步的：
[0044]
所述滤网其孔径为200目；
[0045]
所述无铬磷酸盐高温涂料涂布于已完成sa2.5级喷砂除锈的所述金属板或所述金属物件的表面上时，其涂布方式为喷涂；
[0046]
所述常温干燥其干燥时间为15～30分钟；
[0047]
所述高温干燥其温度控制在550
±
20℃
[0048]
与现有技术相比，本发明有益效果及显著进步在于：
[0049]
1)本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料，其配方中除了磷酸、氢氧化铝、金属氧化物、复配钝化剂、包覆铝粉、耐高温颜料、填充剂和去离子水外，不包含包括三价铬和/或六价铬在内的各种铬元素，因此，本发明从源头上克服了三价铬和/或六价铬对生产和施工人员身体可能造成的损害，并且，也是从源头上保护了环境，为绿色可持续发展作出了贡献；
[0050]
2)本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料，通过对铝粉进行包覆，提高了铝粉在酸性体系中的稳定性，并通过复配钝化剂进一步保护了涂料中的铝粉以及本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料所要涂布保护的金属底材，使金属底材不与磷酸发生化学反应，从而对金属底材进行有效的保护，并与金属底材产生较好的附着力，获得硬度高、抗高温盐雾交变性能优越的涂料覆膜，能够长期应用于600℃左右的环境中对金属底材进行保护；
[0051]
3)本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料，保留了现有含铬磷酸盐高温涂料的基本生产方式，但在铝粉的保护和加入对所要涂布的金属底材进行保护的复配钝化剂方面进行了创造性的改变，从而既不必对现有生产设备进行大规模的改动，又可得到本发明所提供的新型无铬磷酸盐高温涂料，节约了生产成本，能够获得较好的社会效益和经济效益；
[0052]
4)本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料，其使用方法与现有含铬磷酸盐高温涂料的使用方法基本相同，因此，使用本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料，施工人员无需进行特殊的培训，也不必配备特殊的装备，因而可以避免增加施工成本，方便了涂布施工，因此，极具推广和应用价值。
附图说明
[0053]
为更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对发明的实施例所使用的附图作一简
单介绍。
[0054]
显而易见地：
[0055]
下面描述中的附图仅是本发明中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本发明实施例所需使用的附图之内。
[0056]
图1为本发明提供的一种无铬磷酸盐高温涂料涂布于金属底板后的效果图；
[0057]
图2为市售磷酸盐涂料涂布于金属底板后的效果图。
具体实施方式
[0058]
为使本发明的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将对本发明提供的实施例和案例进行清楚、完整的描述，显然，所有描述的这些实施例和案例仅是本发明的部分实施例和案例，而不是全部；
[0059]
基于本发明所提供的实施例或案例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例或案例，都属本发明所要保护的范围。
[0060]
需要说明的是：
[0061]
本发明的说明书和权利要求书中的术语“首先”、“其次”、“再次”等，仅是用于区别不同的对象，而非用于描述特定的顺序；
[0062]
此外，术语“包括”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0063]
还需要说明的是：
[0064]
以下的具体实施例和案例可以相互结合，对于其中相同或相似的概念或过程可能在某些实施例和案例中不再赘述；且
[0065]
以下实施例和案例中所涉及的反应装置、化合物、有机溶剂等均市售可得。
[0066]
下面，以具体的实施例和案例对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0067]
实施例一
[0068]
本实施例通过以下几个具体的案例提供一种无铬磷酸盐高温涂料。
[0069]
案例1
[0070]
在一容器中依次加入工业级的无水乙醇50克和工业级的γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(简称kh560)20克，搅拌下加入粒径范围为1～20微米的工业级球形铝粉30克，匀速搅拌2小时，使硅烷在铝粉表面均匀包覆，烘干制得包覆铝粉；
[0071]
在另一容器中加入10克的工业级去离子水、0.5克的分析纯氢氧化铝、0.3克的分析纯氧化锌、0.3克的分析纯氧化镁，超声30分钟至溶液呈均匀的悬浮液；
[0072]
在一个容器中加入8克重量百分比浓度为85％的分析纯磷酸，开启搅拌器，边搅拌边加入制备好的悬浮液，控制悬浮液的加入速度使反应温度控制在50℃以内、ph值控制在3.0～4.0左右，悬浮液滴加完后冷却至室温，制得反应液；
[0073]
在冷却后的反应液中边搅拌边加入1克分析纯的六次甲基四胺、50克重量百分比浓度为35％的工业级双氧水与3克的分析纯钼酸锌，超声至混合均匀，得到混合液；
[0074]
在混合液中继续加入已经制得的包覆铝粉10克、钴绿10克、亲水性改进型膨润土0.5克，再加入工业级去离水6.4克，超声30分钟，即得本发明所述的无铬磷酸盐高温涂料。
[0075]
案例2
[0076]
在一容器中依次加入工业级的无水乙醇50克和20克的工业级甲基三甲氧基硅烷，搅拌下加入粒径范围为1～20微米的工业级球形铝粉30克，匀速搅拌2小时，使硅烷在铝粉表面均匀包覆，烘干制得包覆铝粉；
[0077]
在另一容器中加入5克的工业级去离子水、0.5克的分析纯氢氧化铝、0.1克的分析纯氧化锌、0.1克的分析纯氧化镁，超声30分钟至溶液呈均匀的悬浮液；
[0078]
在一个容器中加入10克重量百分比浓度为85％的分析纯磷酸，开启搅拌器，边搅拌边加入制备好的悬浮液，控制悬浮液的加入速度使反应温度控制在50℃以内、ph值控制在3.0～4.0左右，悬浮液滴加完后冷却至室温，制得反应液；
[0079]
在冷却后的反应液中边搅拌边加入5克分析纯的六次甲基四胺、42克重量百分比浓度为35％的工业级双氧水与2克的分析纯钼酸锌，超声至混合均匀，得到混合液；
[0080]
在混合液中继续加入已经制得的包覆铝粉30克、钴绿5克、亲水性改进型膨润土0.1克，在加入工业级去离水0.2克，超声30分钟，即得本发明所述的无铬磷酸盐高温涂料。
[0081]
案例3
[0082]
在一容器中依次加入工业级的无水乙醇50克和20克的工业级环氧基三甲氧基硅烷，搅拌下加入粒径范围为1～20微米的工业级球形铝粉30克，匀速搅拌2小时，使硅烷在铝粉表面均匀包覆，烘干制得包覆铝粉；
[0083]
在另一容器中加入20克的工业级去离子水、1.5克的分析纯氢氧化铝、0.8克的分析纯氧化锌、0.8克的分析纯氧化镁，超声30分钟至溶液呈均匀的悬浮液；
[0084]
在一个容器中加入3克重量百分比浓度为85％的分析纯磷酸，开启搅拌器，边搅拌边加入制备好的悬浮液，控制悬浮液的加入速度使反应温度控制在50℃以内、ph值控制在3.0～4.0左右，悬浮液滴加完后冷却至室温，制得反应液；
[0085]
在冷却后的混合物中边搅拌边加入1克分析纯的六次甲基四胺、20克重量百分比浓度为35％的工业级双氧水与6克的分析纯钼酸锌，超声至混合均匀得到混合液；
[0086]
在混合液中继续加入已经制得的包覆铝粉25克、钴绿8克、亲水性改进型膨润土2克，再加入工业级去离水11.9克，超声30分钟，即得本发明所述的无铬磷酸盐高温涂料。
[0087]
从上述案例的描述中，可以看出：
[0088]
本实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，其配方中除了磷酸、氢氧化铝、金属氧化物、复配钝化剂、包覆铝粉、耐高温颜料、填充剂和去离子水外，不包含包括三价铬和/或六价铬在内的各种铬元素，因此，本实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，从源头上克服了三价铬和/或六价铬对生产和施工人员身体可能造成的损害，并且，也是从源头上保护了环境，为绿色可持续发展作出了贡献；
[0089]
此外，本实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，保留了现有含铬磷酸盐高温涂料的基本生产方式，但在铝粉的保护和加入对所要涂布的金属底材进行保护的复配钝化剂方面进行了创造性的改变，从而既不必对现有生产设备进行大规模的改动，又可得到本实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，节约了生产成本，能够获得较好的社会效益和经济效益。
[0090]
需要说明的是：
[0091]
上述案例所获得的无铬磷酸盐高温涂料中，耐高温颜料仅选用了钴绿这种惰性无铬颜料对本发明所提供的技术方案进行说明，事实上，使用如二氧化钛、硫酸钡、滑石粉、钴蓝、钛镍黄这些惰性无铬颜料中的一种或几种的组合，同样能够获得与上述案例所得产品性能基本相同的无铬磷酸盐高温涂料，区别仅在于所获得的无铬磷酸盐高温涂料颜色有所不同而已；
[0092]
由于使用如二氧化钛、硫酸钡、滑石粉、钴蓝、钛镍黄这些惰性无铬颜料中的一种或几种的组合，获取无铬磷酸盐高温涂料的步骤和方法以及与其他组分的重量配比与上述案例所描述的基本相同，故此省略了具体的案例说明，仅在此作简略的描述说明。
[0093]
实施例二
[0094]
本实施例提供一种上述实施例一所得无铬磷酸盐高温涂料的使用方法。
[0095]
首先，分别将上述案例1、案例2以及案例3所得的无铬磷酸盐高温涂料，用200目滤网过滤后，备用；
[0096]
将准备涂布无铬磷酸盐高温涂料的金属板或金属物件表面按sa2.5级的除锈标准进行喷砂除锈；
[0097]
将滤过后的上述案例1、案例2以及案例3所得的无铬磷酸盐高温涂料分别涂布于已完成sa2.5级除喷砂除锈的金属板或金属物件的表面上，涂布的厚度控制在35～75微米之间；
[0098]
将表面分别涂布了案例1、案例2以及案例3所得的无铬磷酸盐高温涂料的金属板或金属物件分别先进行常温干燥15～30分钟后，然后再进行高温干燥，高温干燥的温度控制在550
±
20℃，干燥时间在1小时左右，使无铬磷酸盐高温涂料在各自涂布的金属板或金属物表面形成无铬磷酸盐高温涂料覆膜，即完成所述无铬磷酸盐高温涂料的使用。
[0099]
从上述描述中，可以看出：
[0100]
本发明实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，通过对铝粉进行包覆，提高了铝粉在酸性体系中的稳定性，并通过复配钝化剂进一步保护了涂料中的铝粉以及本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料所要涂布保护的金属底材，使金属底材不与磷酸发生化学反应，从而对金属底材进行有效的保护，并与金属底材产生较好的附着力，获得硬度高、抗高温盐雾交变性能优越的涂料覆膜，能够长期应用于600℃左右的环境中对金属底材进行保护；
[0101]
本发明提供的无铬磷酸盐高温涂料的使用方法，与现有含铬磷酸盐高温涂料的使用方法基本相同，因此，使用本发明实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，施工人员无需进行特殊的培训，也不必配备特殊的装备，因而可以避免增加施工成本，方便了涂布施工，因此，极具推广和应用价值。
[0102]
为进一步说明本发明实施例所取得的有益效果，以下，通过具体的效果对比例实施例对此进行说明。
[0103]
需要说明的是：
[0104]
以下效果对比例中所涉及的检测仪器、检测试剂均市售可得，检测所采用的方法和标准均为可检索得到的现有技术。
[0105]
效果对比例：
[0106]
本效果对比例中选用的对照品为市售中昊北方涂料公司生产的磷酸盐涂料，参与对比的样品为从上述实施例一各案例中所得到的无铬磷酸盐高温涂料。
[0107]
从上述案例中所得到的无铬磷酸盐高温涂料以及市售所得的磷酸盐涂料分别采用实施例二所提供的使用方法涂布于试验用金属板上，即可得到如图1本发明提供的一种无铬磷酸盐高温涂料涂布于金属底板后的效果图、图2市售磷酸盐涂料涂布于金属底板后的效果图所示的涂布效果图，其中：
[0108]
图1所示为采用本发明实施例案例1中的处方配比及制备方法所获得的无铬磷酸盐高温涂料涂布于金属底板后的效果图。
[0109]
对各金属板上形成的无铬磷酸盐高温涂料覆膜和磷酸盐涂料覆膜进行外观、附着力、硬度、耐盐雾性能、耐冲击性能、耐高温性能、耐高温盐雾交变测试以及铬元素含量检测，相关检测数据见表1所示：
[0110]
表1
[0111][0112]
从图1、图2以及表1所列数据中，可以看出：
[0113]
本发明实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料，与现有技术中含铬磷酸盐涂料通过相同的方法涂布在按sa2.5级除锈标准喷砂除锈的金属板上后，其外观、附着力、硬度、耐盐雾性能、耐冲击性能、耐高温性能、耐高温盐雾交变测试的测试结果没有差别，而本发明实施例提供的无铬磷酸盐高温涂料中几乎没有铬元素含量，因此，不仅能够满足金属底材的高温防腐需要，更能保障生产和施工人员的身体健康，获得更好的社会效益和经济效益。
[0114]
在上述说明书的描述过程中：
[0115]
术语“本实施例”、“本发明实施例”、“本案例”、“进一步的”、“更进一步的”等的描
述，意指该实施例或案例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或案例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或案例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点等可以在任意一个或者多个实施例或案例中以合适的方式结合或组合；
[0116]
此外，在不产生矛盾的前提下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或案例以及不同实施例或案例的特征进行结合或组合。
[0117]
最后应说明的是：
[0118]
以上各实施例或案例仅用以说明本发明的技术方案，而非是对其的限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本发明所要求保护的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除