耐高温涂料及其制备方法与流程

本发明涉及新材料领域，尤其涉及一种耐高温涂料及其制备方法。

背景技术：

耐高温涂料是指长期高温(≥1000h)条件仍能保持一定的物理化学性能，从而使被保护对象正常运转的功能性涂料。耐高温涂料的研究由来已久，根据其具体使用温度的不同，涂料成膜树脂和颜料也有所变化。当使用温度超过1000℃时，一般采用热喷涂金属/非金属氧化物的方式涂装；低于1000℃时，以有机改性有机硅或者纯硅树脂为成膜物是最为常见的。

有机硅耐高温涂料一个无法回避的缺点是在高温条件下，伴随有机硅树脂的分解及二次成膜，涂层的防腐蚀性能大幅度下降。选用不锈钢作为基材，可以延缓涂层防腐蚀性能下降所带来的腐蚀问题。在目前的技术方案中，不锈钢大多需要经过喷砂处理来增加有机硅耐高温涂层在基材上的附着力，进而提高涂层的耐高温上限。然而，喷砂所带来的能耗问题、环境污染问题、效率低下问题以及基材变形问题都亟待解决的。因此，降低不锈钢基材的前处理要求成为有机硅耐高温涂料研发的一个重要目标。

目前使用温度在500～1000℃的有机硅耐高温涂料以黑色或者金属色为主。红色是最鲜艳的颜色，相比黑色和金属色具有更好的区别度。镉红是耐温最高的红色无机颜料，然而在有机硅树脂中，镉红高温下容易失去颜色，现有研究尚未明晰镉红在高温下的失色机理。此外，不锈钢喷涂耐高温涂层后经常涉及后加工的问题。大幅提高硅树脂中无机物的含量会导致涂层变脆，在未经喷砂的不锈钢板表面进行后加工过程中容易开裂和起皮，这也是研究需要注意的问题。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是：提供一种新型免喷砂不锈钢耐高温涂料。该涂料以镉红为主要颜料，在打磨的不锈钢上涂层最高耐温达900℃且具有良好的颜色保持能力。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种耐高温涂料，所述耐高温涂料为双组份；

所述组分a包括有机硅树脂、镉红、分散剂、助剂和溶剂，将所述原料混合分散制得组分a；其中，所述有机硅树脂中无机成分质量含量不低于60％；

所述组分b为醇溶性硅溶胶；

a组分和b组分混合形成所述耐高温涂料。

作为本发明的进一步改进，所述组分a组成以质量份计，包括：有机硅树脂30～50份，镉红10～30份，溶剂20～35份，无机填料5～38份，分散剂1～5份，助剂0.1～1份，其它无机颜料0～10份。

作为本发明的进一步改进，所述无机填料为云母、滑石粉、高岭土、硅微粉、玻璃鳞片、沉淀硫酸钡、低熔点玻璃粉的一种或多种混合。

作为本发明的进一步改进，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁醇、二甲苯中的一种或多种混合。

作为本发明的进一步改进，所述助剂包括流平剂、润湿剂。

作为本发明的进一步改进，所述a组分和b组分按照3～6:1的质量配比混合形成所述耐高温涂料。

本发明的组分a中还可添加其它无机耐高温颜料，所述其它无机耐高温颜料为钛铬棕、钛镍黄、钴蓝、钴绿、铜铬黑等、以及各种特种功能颜料如耐高温珠光颜料、金属颜料调配色浆中的一种或一种以上的混合物。

本发明的第二个目的是：提供一种耐高温涂料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

①分别准备a组分和b组分的各个原料；

②组分a的制备:按照组分a中的配比，首先将去溶剂、无机颜料、分散剂和其它助剂混合搅拌后，加入耐高温硅树脂，在研磨机中高速研磨、分散至细度≤25μm，过滤出料即得组分a；

③涂料的制备：室温下，a组分和b组分按照3:1～6:1的比例混合，搅拌均匀，即可喷涂使用，24小时内用完。

本发明的第三个目的是：提供一种耐高温涂层，所述耐高温涂层由上述耐高温涂料干燥固化形成。

本发明的第四个目的是：提供上述耐高温涂料的应用。所述耐高温涂料作为不锈钢涂层使用，在喷涂涂料时不需要对不锈钢进行喷砂处理。

申请人研究对比了镉红自身及其在搪瓷烧结过程中颜色变化行为，推断镉红在有机硅树脂中的高温失色行为与有机硅树脂中的有机成分有直接关系，开发红色耐高温最关键的是减少树脂中的有机物含量。但是单纯的选用无机含量较高的硅树脂并不能解决镉红的高温失色问题，同时还带来涂层脆性增大，高温条件下涂层容易开裂起皮的额问题。在多次实验研究后，我们发现同时使用有机硅和醇溶性硅溶胶两种成膜树脂，结合合适的配比，形成的涂料极大改善了镉红在高温条件下的失色现象。同时，这两种树脂的组合增加了涂层在不锈钢基材的附着力，涂覆在经除油脱脂、打磨处理的不锈钢表面，最高温度可耐900℃，且不需要预先对不锈钢进行喷砂处理。本发明丰富了耐高温涂料的品种，显著降低了施工的前处理成本。

附图说明

图1为实施例中实验组1制备的涂层在900℃条件下放置30min前后的颜色。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施方式，不应视为对本发明的限制。

实施例中选用两种有机硅树脂：一种为德国mse100硅树脂，固含100％，无机物含量(68～72)％；另外一种为常州源恩合成材料有限公司的1053纯硅树脂，其无机物含量～47％。

润湿流平剂byk-331购自毕克化学，该助剂同时具备润湿和流平作用。

分散剂afcona4550购自埃夫科纳助剂公司。

其余原料均为工业级市售用品，可通过商业渠道购得。

检测涂层性能采用的方法如下：

硬度按gb/t1730-1993方法测定；附着力按gb/t9286-1998方法测定，耐高温性能测试方法：在900℃马弗炉中放置30min后取出，自然降温，观察涂层是否开裂、起皮、褪色，以此判断涂层的耐高温性能。

实施例

(1)耐高温涂料各组分制备：

a组分的制备：按照下表1所示的配比，先将溶剂、颜填料、分散剂、润湿流平剂混合搅拌后，再一次加入mse100硅树脂或者1053纯硅树脂，在高速分散机下研磨至粒径≤25微米，过滤包装。

b组分：以工业级产品为原料，按照质量比加入2％的去离子水，搅拌均匀过滤包装。

表1对照组与实验组配方

(2)涂层制备；

将a、b组分按照一定比例混合，搅拌均匀并以100目滤网过滤，用于喷涂。基材选用240目砂纸打磨、吹灰的不锈钢基材。

对照组1：

直接在打磨的不锈钢基材上喷涂a组分，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

对照组2：

按照质量比3:1把a组分和b组分混合均匀后，喷涂在打磨的不锈钢基材上，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

实验组1：

按照质量比3:1把a组分和b组分混合均匀，然后喷涂在打磨的不锈钢基材，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

实验组2：

按照质量比6:1把a组分和b组分混合均匀，然后喷涂在打磨的不锈钢基材，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

实验组3：

按照质量比5:1把a组分和b组分混合均匀，然后喷涂在打磨的不锈钢基材，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

实验组4：

按照质量比4:1把a组分和b组分混合均匀，然后喷涂在打磨的不锈钢基材，膜厚控制在35μm左右，在50℃下闪干10min后，置于200℃下固化60min。

表2对照组与实验组的涂层性能

从上表2可以看出，采用无机含量超过60％的有机硅树脂和硅溶胶两种成膜树脂，镉红在高温条件下的失色现象得到极大的改善。同时，这两种树脂的组合增加了涂层在玻璃钢基上的附着力，在打磨处理的不锈钢表面喷涂固化后，900℃下放置30min，涂层无开裂，无起皮，而仅仅采用有机硅树脂制备的耐高温涂料或者采用无机含量较低的硅树脂和硅溶胶制备的涂层在此条件下迅速燃烧，起皮，红色褪去。

新型有耐高温涂料基材前处理要求低、涂层耐高温性能突出，很大程度上解决了镉红高温下的失色现象，具有广阔的应用前景。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

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