一種阻燒延耐高溫車間底漆及其製備方法
2023-06-21 05:29:41 1
專利名稱：一種阻燒延耐高溫車間底漆及其製備方法
技術領域：
本發明屬於塗料領域，特別涉及一種阻燒延耐高溫車間底漆及其製備方法。
背景技術：
自20世紀50年代初，車間底漆就作為超級遊船、海上石油鑽井平臺等大型鋼鐵結構件的預處理底塗。車間底漆為適應流水線作業，需滿足乾燥快、防鏽性能優異、可焊接性與機械性能好等要求。目前使用較廣的車間底漆是以聚乙烯醇縮丁醛和矽酸乙酯水解物為基料，復配鋅粉的預塗底漆，其缺點是在室外保養時間短(一般只有3個月)，熱加工時燒損面積較大，耐較負的陰極保護點位性能較差，不適合裝有陰極保護的系統的船體水下部位。故其應用受到一定的限制。還有一種是環氧富鋅車間底漆，是由鋅粉、環氧樹脂、聚醯胺固化劑等配製而成，在國內已經有幾十年的發展歷史，廣泛地應用於船舶製造行業。其優點是具有優異的陰極保護防腐蝕性能、耐機械磨損性、耐熱性和焊割時漆膜燒損面小等。如幹膜的厚度控制在20 μ m左右，則對鋼材的焊接工藝和焊接質量無不良影響，並能和常用的防鏽漆、面漆配套。但環氧富鋅車間底漆由於鋅粉含量較多，在進行電焊、切割等熱加工時，會釋放較多的氧化鋅煙塵，對人體健康帶來影響，易導致「鋅熱病」，且對切割速度和質量有一定影響。針對普通的車間底漆不耐熱、在400°C以上就會氣化的缺陷，上海船舶工藝研究所近期研製出一種耐高溫車間底漆，可以忍耐800°C高溫，使得鋼板切割焊接後的燒損面積降低50%以上，大大降低重新塗漆的消耗。
發明內容
本發明的目的是提供一種阻燒延耐高溫的車間底漆，該車間底漆克服了傳統車間底漆防護壽命短、不耐高溫、切焊時產生大量氧化鋅煙霧、塗層燒損面寬、修復重塗量大的缺陷。具體的技術方案如下一種阻燒延耐高溫車間底漆，由A組分和B組分組成所述A組分的原料組成及質量份數為10 15份聚矽酸乙酯Si-40 ；2 5份95%乙醇；2 5份異丙醇；1 2份5%磷酸-丁醇溶液；所述B組分的原料組成及質量份數為10 15份95%乙醇；6 10份正丁醇；2 5份聚乙烯醇縮丁醛；3 5份醇溶性有機矽樹脂；1 3份環氧樹脂；20 25份高溫成膜材料；2 5份塗料助劑；4 8份1000-1500目的超細磷鐵粉；20 25份1000-1500目的超細鋅粉；所述A組分和B組分的重量份配比為15 25 60 100。優選地，所述高溫成膜材料由高溫二次成膜材料和高溫三次成膜材料組成所述高溫二次成膜材料的原料組成及重量百分含量為28 32%;B203 2 5% ；Al2O3 1 3% ；Li2O 5 8% ；Na2O 15 18% ；K2O 10 14% ；MgO 1 2% ；BaO 1 2 % ；V2O5 :5 10 % ；P2O5 :1 2 % ；Sb2O3 2 ~ 5 % ；TiO2 :15 20 % ；ZnO :1 2 % ；CeO2 :2 5% ；MoO3 :0. 5 ；上述原料的總和為100% ；所述高溫三次成膜材料的原料組成及重量百分含量為15 20% ;B203 10 15% ；Al2O3 20 25% ；Li2O :2 5% ；Na2O 20 25% ;K20 :2 6% ；V2O5 :5 10% ；P2O5 12 15% ；Nd2O3 1 4% ；NaF 2 5% ；上述原料的總和為 100% ；所述高溫二次成膜材料和高溫三次成膜材料的重量份配比為50 100 50 100。優選地，所述高溫二次成膜材料的原料中Li20+Na20+K20與Si&+B203+Al203+Ti02+Sb203+Zn0+Ba0+Ce02質量比為0. 50 0. 60，該高溫二次成膜材料的熔點範圍在480 490 "C。優選地，所述高溫三次成膜材料的原料中Li20+Na20+K20與SiA+B203+Al203+Nd203質量比為0. 50 0. 60，該高溫三次成膜材料的熔點範圍在680 700°C。優選地，所述高溫二次成膜材料的製備方法包括如下步驟(1)按重量百分含量稱取各原料，研細混勻，於900 1200°C熔制60 90分鐘後水淬、烘乾，得到半透明狀乳白色熔塊；(2)將步驟(1)得到的乳白色熔塊粉碎後，過100 200目篩，再加工至1000 1500目的微細粉體，即得所述高溫二次成膜材料；所述高溫三次成膜材料的製備方法與高溫二次成膜材料的製備方法相同。優選地，所述超細磷鐵粉和超細鋅粉的目數為1000-1500目。本發明的另一目的是提供上述車間底漆的製備方法。具體的技術方案如下上述車間底漆的製備方法，包括如下步驟(I)A組分按質量份數順序稱取聚矽酸乙酯Si_40、95%乙醇、異丙醇和氧化鋅置於反應器中，在攪拌的條件下緩慢滴加5%磷酸-丁醇溶液進行酸化水解24h後即得A組分；(》B組分按質量份數稱取95%乙醇、正丁醇置於容器中，攪拌狀態下緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛至聚乙烯醇縮丁醛完全溶解成透明狀液體，再向容器中加入醇溶性有機矽樹脂、環氧樹脂、高溫成膜材料和塗料助劑，經高速分散、研磨後加入超細磷鐵粉和超細鋅粉，再經分散、過濾，即得B組分；(3)將A組分與B組分按重量份配比15 25 60 100的比例混合攪拌均勻，即得所述車間底漆。本領域的技術人員都知道，無論是有機矽樹脂還是無機矽聚合物，最高耐熱極限不超過400°C溫度。因此，傳統的無機富鋅底漆或無機矽酸鋅車間底漆的耐熱性只能達到400°C。在工況環境下的氧焰切割和焊接作業，由於塗層無法耐受如此高溫，必然產生損毀現象，其燒損面並向四周擴延；同時，由於鋅的化學性質比較活潑。當溫度達到225°C後，鋅氧化激烈。鋅在空氣中燃燒是因為鋅表面有一層氧化鋅，燃燒時冒出白煙。這種白色煙霧被人長期吸入，就會患上一種「鋅熱病」，危害人體健康。本發明的優點是其關鍵技術在於使用了高溫成膜材料。配方中復配有兩種高溫成膜材料，其熔點分別在480 490°C、680 700°C範圍，由此可以接續一次膜材料在高溫熱失重尚未完全失效前形成第二次、三次連續膜，以保證塗層的膜性能；同時，二次、三次高溫成膜材料在溫度達到其熔點時開始熔融，可以有效地包覆鋅粉粒子免於暴露在空氣當中，以達到隔絕空氣、防止氧化的目的。從而使塗層的耐熱性達到800°C以上，燒損面積極小，切割或焊接作業過程中幾乎不產生煙霧。此外，對矽酸乙酯進行水解，現有技術中所使用的酸催化劑均採用鹽酸，其缺點是水解反應激烈，水解物很容易膠化，貯放期短，不易儲存；水解物中還殘留有Cl—離子，對鋼鐵基材有一定的腐蝕作用，因此會縮短車間底漆的防護壽命。本發明中的主劑(A組分)水解時，選用的酸催化劑是磷酸，其優點是水解反應溫和，水解物不易膠化，可長期貯存；水解物中殘留的PC^離子，對鋼鐵基材有磷化作用，可以提高塗層的防護壽命。經試驗結果表明，使用鹽酸作催化劑的水解液(A組分)配合漆料(B組分)製備的塗層，鹽霧試驗達不到250h,而試驗磷酸作催化劑的水解液配合漆料製備的塗層，鹽霧試驗超過500h，表面看不到鏽跡，防腐蝕性能非常好；塗層的物理性能也極其優異，各方面技術指標均達到優秀。
具體實施例方式本發明實施例中使用的原料如下聚矽酸乙酯(Si-40)由南京曙光化工集團有限公司出品；聚乙烯醇縮丁醛(10%乙醇溶液的粘度為10 15mPa. s)由湖南維尼綸廠出品；醇溶性有機矽樹脂由深圳市恆潤納米材料有限公司出品；環氧樹脂由廣州東風化工廠出品；塗料助劑包括分散劑、防沉劑、消泡劑、流平劑、有機膨潤土等，由佛山市順德區賽富龍化工材料有限公司出品。以下通過實施例對本發明做進一步的闡述。實施例1一種阻燒延耐高溫車間底漆，由A組分和B組分組成所述A組分的原料組成及質量份數為15份聚矽酸乙酯Si-40 ；3份95wt%工業乙醇；2份異丙醇；2份5%磷酸-丁醇溶液；所述B組分的原料組成及質量份數為10份95wt%工業乙醇；10份正丁醇；3份聚乙烯醇縮丁醛；5份醇溶性有機矽樹脂；1份環氧樹脂；25份高溫成膜材料；5份塗料助劑(其中塗料分散劑1份、塗料防沉劑1份、塗料消泡劑和流平劑各1份、有機膨潤土 1份)；4份1000-1500目的超細磷鐵粉；23份1000-1500目的超細鋅粉；所述A組分和B組分的重量份配比1 4。其中高溫成膜材料由高溫二次成膜材料和高溫三次成膜材料組成所述高溫二次成膜材料的原料組成及重量百分含量為28% ;B203:3 % ；Al2O3 3% ；Li2O 5% ；Na2O 15% ；K2O 12% ；MgO 2% ；BaO 2% ；V2O5 2% ；P2O5 2% ；Sb2O3 3% ；TiO2 15% ；ZnO 2% ；CeO2 5% ；MoO3 1% ；上述原料的總和為 100% ；其中Li20+Na20+K20 與 Si02+&03+Al203+Ti02+Sb203+ai0+Ba0+CeA 質量比為 0. 52 ；熔點範圍在480 490°C ；所述高溫三次成膜材料的原料組成及重量百分含量為15% ；B2O3 10% ；Al2O3 25% ；Li2O 3% ；Na2O 20% ；K2O 6% ；V2O5 5% ；P2O5 13% ；Nd2O3 1% ；NaF 2% ；上述原料的總和為100% ；其中Li20+Na20+K20 與 Si02+&03+Al203+Nd203 質量比為 0. 57，熔點範圍在 680 700 "C。所述高溫二次成膜材料和高溫三次成膜材料的重量份配比為1 1。上述高溫二次成膜材料的製備方法包括如下步驟(1)按重量百分含量稱取各原料，研細混勻，裝入剛玉坩堝，置於高溫爐內，於900 1200°C熔制60 90分鐘，然後經過水淬、烘乾，得到半透明狀乳白色熔塊；(2)將步驟(1)得到的乳白色熔塊經初步粉碎後，過100 200目篩得初級粉體，再經氣流粉碎機加工至1000 1500目的微細粉體，烘乾即得所述高溫二次成膜材料；所述高溫三次成膜材料的製備方法與高溫二次成膜材料的製備方法相同。上述車間底漆的製備方法，包括如下步驟(I)A組分按質量份數順序稱取聚矽酸乙酯Si-40、95wt%工業乙醇、異丙醇和氧化鋅置於反應器中，在攪拌的條件下緩慢滴加5%磷酸-丁醇溶液進行酸化，水解程度視氯化鋅在溶液中是否完全溶解，水解24h後即得A組分；組分按質量份數稱取95wt%工業乙醇、正丁醇置於容器中，攪拌狀態下緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛至聚乙烯醇縮丁醛完全溶解成透明狀液體，再向容器中加入醇溶性有機矽樹脂、環氧樹脂、高溫成膜材料和塗料助劑，經高速分散、研磨至細度達到20 μ m後加入超細磷鐵粉和超細鋅粉，再經分散、過濾，即得B組分；(3)將A組分與B組分以重量份配比1 4的比例混合攪拌均勻，即得所述車間底漆。本實施例的產品應符合GB 6747-86標準，其特徵指標見表1與表2。表1阻燒延耐高溫車間底漆技術指標
項目單位技術指標備註主外觀目測清澈透明，無雜質施工配比劑酸鹼度PH5.0-5.5A組B組A
J;=1 4 (wt)漆外觀目測灰或深灰、綠灰色料粘度(塗-4杯)S100B 組 ----細度(刮板細度計)μιη40 表2阻燒延耐高溫車間底漆塗層性能技術指標
權利要求
1.一種阻燒延耐高溫車間底漆，其特徵在於，由A組分和B組分組成所述A組分的原料組成及質量份數為10 15份聚矽酸乙酯Si-40 ；2 5份95%工業乙醇；2 5份異丙醇；1 2份5%磷酸-丁醇溶液；所述B組分的原料組成及質量份數為10 15份95%乙醇；6 10份正丁醇；2 5份聚乙烯醇縮丁醛；3 5份醇溶性有機矽樹脂；1 3份環氧樹脂；20 25份高溫成膜材料；2 5份塗料助劑；4 8份超細磷鐵粉；20 25份超細鋅粉；所述A組分和B組分的重量份配比為15 25 60 100。
2.根據權利要求1所述的車間底漆，其特徵在於，所述高溫成膜材料由高溫二次成膜材料和高溫三次成膜材料組成所述高溫二次成膜材料的原料組成及重量百分含量為=SiO2 28 32%;B203 :2 5%;Al2O3 1 3 % ；Li2O :5 8 % ；Na2O 15 18 % ；K2O 10 14 % ；MgO 1 2 % ；BaO 1 2% ；V2O5 2 8% ；P2O5 1 2% ；Sb2O3 2 5% ；TiO2 15 20% ；ZnO 1 2% ；CeO2 2 5% ；MoO3 :0. 5 ；上述原料的總和為100% ；所述高溫三次成膜材料的原料組成及重量百分含量為15 20% ；B2O3 10 15% ；Al2O3 20 ~ 25% ；Li2O :2 5% ；Na2O 20 ~ 25% ；K2O :2 6% ；V2O5 :2 8% ；P2O5 12 15% ；Nd2O3 1 4% ；NaF 2 5% ；上述原料的總和為100% ；所述高溫二次成膜材料和三次成膜材料的重量份配比為50 100 50 100。
3.根據權利要求2所述的車間底漆，其特徵在於，所述高溫二次成膜材料的原料中Li20+Na20+K20 與 Si02+&03+Al203+Ti02+Sb203+ai0+Ba0+CeA 質量比為 0. 50 0. 60，該高溫二次成膜材料的熔點範圍在480 490°C。
4.根據權利要求2所述的車間底漆，其特徵在於，所述高溫三次成膜材料的原料中Li20+Na20+K20與SiA+B203+Al203+Nd203質量比為0. 50 0. 60，該高溫三次成膜材料的熔點範圍在680 7000C ο
5.根據權利要求2所述的車間底漆，其特徵在於，所述高溫二次成膜材料的製備方法包括如下步驟(1)按重量百分含量稱取各原料，研細混勻，於900 1200°C熔制60 90分鐘後水淬、烘乾，得到半透明狀乳白色熔塊；(2)將步驟(1)得到的乳白色熔塊粉碎後，過100 200目篩，再加工至1000 1500目的微細粉體，即得所述高溫二次成膜材料；所述高溫三次成膜材料的製備方法與高溫二次成膜材料的製備方法相同。
6.根據權利要求1所述的車間底漆，其特徵在於，所述超細磷鐵粉和超細鋅粉的目數為 1000-1500 目。
7.權利要求1 6任一項所述車間底漆的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)A組分按質量份數順序稱取聚矽酸乙酯Si-40、95%乙醇、異丙醇和氧化鋅置於反應器中，在攪拌的條件下緩慢滴加5%磷酸-丁醇溶液進行酸化水解24h後即得A組分；(2)B組分按質量份數稱取95%乙醇、正丁醇置於容器中，攪拌狀態下緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛至聚乙烯醇縮丁醛完全溶解成透明狀液體，再向容器中加入醇溶性有機矽樹脂、環氧樹脂、高溫成膜材料和塗料助劑，經高速分散、研磨後加入超細磷鐵粉和超細鋅粉，再經分散、過濾，即得B組分；(3)將A組分與B組分按重量份配比15 25 60 100的比例混合攪拌均勻，即得所述車間底漆。
全文摘要
本發明公開了一種阻燒延耐高溫車間底漆，其關鍵技術在於使用了高溫成膜材料。配方中復配有兩種高溫成膜材料，其熔點分別在480～490℃、680～700℃範圍，由此可以接續一次膜材料在高溫熱失重尚未完全失效前形成第二次、三次連續膜，以保證塗層不開裂；同時，還能使塗層的耐熱性達到800℃以上，燒損面積極小，切割或焊接作業過程中幾乎不產生煙霧。
文檔編號C09D1/00GK102558922SQ20111043050
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者姚迪, 張中秋, 張弛, 張濤, 胡安華 申請人:廣州中國科學院工業技術研究院