專利名稱：一種耐高溫防燒粘涂料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種用于高溫窯爐或其它異型、旋轉(zhuǎn)等熱カ設(shè)備的ー種耐高溫防燒粘涂料。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外エ業(yè)上所用的隔熱保溫涂料種類繁多，但在高溫窯爐或其它異型、旋轉(zhuǎn)等熱カ設(shè)備的隔熱保溫中，現(xiàn)有的保溫涂料在技術(shù)性能及使用效果上并不十分理想，如有的導熱系數(shù)高，耐高溫性差、保溫涂層厚、用料多、成本高；有的保溫材料強度不夠，施工成型后易開裂；有的在使用溫度以及粘結(jié)カ上均達不到理想的適應窯爐的應用要求，從而影響了設(shè)備的熱效率。還有的保溫涂料在出廠時為配制好的粘稠糊狀體，其水分重量占物 料重量的2-3倍以上，不但給大批量、遠距離的發(fā)運和廠家貯存帶來極大的不便，同時也增加了大量的運輸貯存費用。而且，由于糊狀體保溫涂料保存期短，一旦遠距離的發(fā)運，容易使保溫涂料產(chǎn)生變質(zhì)或出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，由此導致保溫涂料的粘結(jié)效果差或出現(xiàn)保溫層涂抹不上的弊病。吹氧管是作為煉鋼吹氧時從爐門插入熔池吹氧的ー種自耗式吹氧工具，在我國電爐和部分平爐煉鋼生產(chǎn)中，已被作為主要吹氧工具而被廣泛使用。由于煉鋼吹氧要求條件十分苛刻，通常吹氧管插入溫度高達1600°C以上的鋼水熔池表面，一座鋼水熔池通常配備兩根吹氧管，兩根吹氧管輪流使用，中間間隔30-40分鐘。吹氧管在完成一次約20-30分鐘的吹氧過程時，吹氧管的整個外表面粘滿鋼水和鋼渣，在另ー根吹氧管工作期間，通常在高溫下人エ進行快速清理，使得工人勞動強度増大，人員工作危險加大，生產(chǎn)效益降低，造成輸送氧氣的吹氧管大量消耗，使易氧化元素燒損嚴重。因此，通過改善吹氧管外表面防燒粘和防護功能，對于延長吹氧管的使用壽命，降低氧氣的消耗，具有十分重要的經(jīng)濟和現(xiàn)實意義。CN 102030501A涉及ー種室溫自干型的高溫防燒粘涂料，以解決煉鋼爐吹氧管外表面的防鋼渣燒粘問題。所述高溫防燒粘涂料的組成為硅丙乳液3. O 8. 0%、石墨15. O 25. 0%、ニ硫化鑰I. O 5. O %、稀土氟化鈰I. O 3. O %、金屬氧化物5. O 10. 0%、氣相ニ氧化硅I. O 3. 0%、焦磷酸鉀O. I O. 2%、余量為水，其中金屬氧化物選自三氧化ニ銻、氧化銅、氧化鋁中的兩種或三種任意比例的混合物。由于現(xiàn)有的涂料存在一系列問題，因此，迫切需要研發(fā)ー種能夠耐高溫、防燒粘、各方面性能優(yōu)異的涂料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粘結(jié)強度高、導熱系數(shù)低、保溫性能好、能夠在高溫環(huán)境狀態(tài)下實現(xiàn)熱保、低溫下實現(xiàn)冷保、適用范圍廣的耐高溫防燒粘涂料。本發(fā)明為我國鋼鐵エ業(yè)煉鋼吹氧管提供ー種室溫自干型的高溫防燒粘涂料，以解決煉鋼爐吹氧管外表面的防鋼渣燒粘問題。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案ー種耐高溫防燒粘涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酯1(Γ50，氟硅酸3 16，硅丙乳液2 24，磷酸3 13，鈦酸鉀晶須7 22，石墨10 25、ニ硫化鑰2 11、氟化鈰廣10、氣相ニ氧化硅2 7。本發(fā)明所述硅酸こ酯與氟硅酸反應生成改性聚硅酸酯，作為主要的成膜物質(zhì)。所述硅酸こ酯的重量份數(shù)可選擇10. 5^49,16^40,22^34,28^31,30等。所述氟硅酸的重量份數(shù)可選擇3. I 15，5 12，6 10，9等。本發(fā)明涂料還包括金屬氧化物，金屬氧化物為耐高溫填料。進ー步地，所述金屬氧化物選自三氧化ニ銻、氧化銅或氧化鋁中的ー種或至少兩 種的混合物，例如三氧化ニ鋪，氧化銅和氧化招，三氧化ニ鋪、氧化銅和氧化招的混合物。本發(fā)明所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為20 45%，例如20. 5 44%，24 40%，27 35%，32%等，進ー步優(yōu)選25 37%，最優(yōu)選30%。硅丙乳液選用進ロ特種助劑及特種功能単體，并引進特種有機硅，采用種子乳液，通過核殼包覆聚合エ藝合成。本發(fā)明選用硅丙乳液作為膠粘劑，能使防燒粘涂料對金屬底材的粘結(jié)性能、涂層的耐高溫性能和涂層在短時間內(nèi)快速固化等性能得到保證。所述硅丙乳液的固含量為30 65%，例如31 64. 5%，38 56%，42 50%，47%等，進ー步優(yōu)選42 60%，最優(yōu)選 50%ο進ー步地，pH值為6. 2 9. 3，例如6. 22 9. 2,6. 8 8. 8,7. 5 8，7. 8等，進ー步優(yōu)選為7 9，最優(yōu)選為8。更進ー步地，布氏粘度為20(Tl000cps，例如 202 995cps，350 900cps，423 780cps，500 706cps，545 630cps，600cps 等，進ー步優(yōu)選 45(T800cps，最優(yōu)選 600cps。本發(fā)明選用石墨和ニ硫化鑰為高溫防燒粘填料，能使涂料的防燒粘性能得到明顯提高，能起到潤滑作用。石墨和ニ硫化鑰的粒度小于5 μ m,例如O. 8 μ m, I. 2 μ m, 2 μ m,
2.6 μ m, 3 μ m, 3. 8 μ m, 4. 5 μ m, 4. 9 μ m 等，進一步優(yōu)選 I. 5 4 μ m,最優(yōu)選 2 μ m。選用稀土化合物氟化鈰為增強填料，能夠抑制ニ硫化鑰潤滑劑的高溫氧化，改善高溫防燒粘涂料的防燒粘性能。其重量份數(shù)可選擇I. 02 9. 86，I. 8 9. 2，3 8. 8,5. 5 7，6
坐寸ο氣相ニ氧化硅為白色蓬松粉沫，多孔性，無毒無味無污染，耐高溫。同時它具備的化學惰性以及特殊的觸變性能明顯改善橡膠制品的抗拉強度，抗撕裂性和耐磨性，橡膠改良后強度提高數(shù)十倍。液體系統(tǒng)、粘合剤、聚合物等的流變性與觸變性控制、用作防沉、增稠、防流掛的助劑、HCR與RTV-2K硅酮橡膠的補強、可用來調(diào)節(jié)自由流動和作為抗結(jié)塊劑來改善粉末性質(zhì)等。氣相ニ氧化硅的比表面積為15(T215m2/g，例如152 210m2/g，173 200m2/g, 187 193m2/g, 190m2/g等,進ー步優(yōu)選17(Tl90m2/g,最優(yōu)選180m2/g。在本發(fā)明中，氣相ニ氧化娃為增稠劑。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酯18 30，氟硅酸7 11，硅丙乳液16 20，磷酸6 9，鈦酸鉀晶須10 21，石墨13 18、ニ硫化鑰5 8、氟化鋪2 7、氣相ニ氧化娃3^5 ；作為本發(fā)明最優(yōu)選的技術(shù)方案，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酯24，氟硅酸8，硅丙乳液17，磷酸8，鈦酸鉀晶須16，石墨17、ニ硫化鑰7、氟化鈰4、氣相ニ氧化硅4。 本發(fā)明所述的“包括”，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予所述涂料不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的“包括”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。ー種如上所述涂料的制備方法，包括以下步驟I)取硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入氟硅酸水溶液，在25 80°C溫度下反應1^5h,形成無機成膜物質(zhì)A ；2 )將硅丙乳液，鈦酸鉀晶須，石墨、ニ硫化鑰、氟化鈰、氣相ニ氧化硅混合均勻，形成組分B ；
3)將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。進ー步地，步驟I)所述的溫度優(yōu)選40 60で，例如40. 5 58°C，44 55°C，48 51°C，50°C等，進ー步優(yōu)選45°C。進ー步地，步驟I)所述的反應時間為2 3. 5h，例如2. 02^3. 4h，2. 6 3h，2. 85h，最優(yōu)選3h。本發(fā)明涂料的涂敷方法用毛刷將配制好的涂料刷涂于零件表面，刷完一遍后等表干后刷涂第二遍，一般刷涂2 3遍即可。零件表面需經(jīng)預先除油、除銹等表面處理。刷涂好的的零件應在室溫放置30分鐘以上后即可使用。與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的保溫噴涂料具備了較強的熱保、冷保功能，其熱保溫度最高可達1300°C左右，冷保溫度最低可達-60°C。完全可以適應各種熱カ設(shè)備以及各種低溫設(shè)施的保溫要求，因此，拓寬了保溫噴涂料的應用范圍。從而獲得一種隔熱保溫性能好、導熱系數(shù)低、能夠在高溫環(huán)境狀態(tài)下實現(xiàn)窯爐等熱カ設(shè)備的噴涂保溫，同時還可在常溫或低溫下，用于其它保溫設(shè)施的涂抹，且適用范圍廣的保溫噴涂料。本發(fā)明所述耐高溫防燒粘涂料制備的涂層對金屬底材具有良好的粘結(jié)力、優(yōu)異的防燒粘功能和防護功能，而且涂層在室溫下能快速自干。所述高溫防燒粘涂料可在煉鋼爐吹氧管外表面使用，對吹氧管表面具有防燒粘和防護功能，可解決煉鋼爐吹氧管外表面的防鋼渣燒粘問題。下面對本發(fā)明進ー步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求書為準。
具體實施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下實施例I首先取IOkg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入16kg氟硅酸水溶液，在25°C溫度下反應5h,形成無機成膜物質(zhì)A ;將2kg娃丙乳液,7kg鈦酸鉀晶須，IOkg石墨，Ilkg ニ硫化鑰，IOkg氟化鈰，2kg氣相ニ氧化硅混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及13kg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。
所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為20%。所述硅丙乳液的固含量為65%，pH值為6. 2，布氏粘度為200cps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為4 μ m。氣相ニ氧化硅的比 表面積為215m2/g。實施例2首先取50kg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入3kg氟硅酸水溶液，在80°C溫度下反應Ih,形成無機成膜物質(zhì)A ;將24kg娃丙乳液,22kg鈦酸鉀晶須,25kg石墨,2kg ニ硫化鑰，Ikg氟化鈰，7kg氣相ニ氧化硅混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及3kg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為45%。所述硅丙乳液的固含量為30%，pH值為9. 3，布氏粘度為lOOOcps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為3 μ m。氣相ニ氧化硅的比表面積為170m2/g。實施例3首先取18kg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入Ilkg氟硅酸水溶液，在45°C溫度下反應3h,形成無機成膜物質(zhì)A ;將16kg娃丙乳液,6kg三氧化ニ鋪，IOkg鈦酸鉀晶須，13kg石墨,8kg ニ硫化鑰,2kg氟化鋪,3kg氣相ニ氧化娃混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及9kg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為25%。所述硅丙乳液的固含量為60%，pH值為7，布氏粘度為800cps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為I. 5 μ m。氣相ニ氧化硅的比表面積為150m2/g。實施例4首先取30kg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入7kg氟硅酸水溶液，在40°C溫度下反應3. 5h,形成無機成膜物質(zhì)A ;將20kg娃丙乳液，15kg氧化招,21kg鈦酸鉀晶須，18kg石墨,5kg ニ硫化鑰,7kg氟化鋪,5kg氣相ニ氧化娃混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及6kg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為37%。所述硅丙乳液的固含量為42%，pH值為9，布氏粘度為450cps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為4. 6 μ m。氣相ニ氧化硅的比表面積為190m2/g。實施例5首先取24kg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入8kg氟硅酸水溶液，在60°C溫度下反應2h,形成無機成膜物質(zhì)A ;將17kg娃丙乳液,16kg鈦酸鉀晶須，17kg石墨,7kg ニ硫化鑰，4kg氟化鈰，4kg氣相ニ氧化硅混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及8kg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為30%。所述硅丙乳液的固含量為50%，pH值為8，布氏粘度為600cps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為2 μ m。
氣相ニ氧化硅的比表面積為180m2/g。實施例6首先取20kg硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入9kg氟硅酸水溶液，在25°C溫度下反應5h,形成無機成膜物質(zhì)A ;將17kg娃丙乳液,12kg氧化銅，15kg鈦酸鉀晶須，15kg石墨，7kg ニ硫化鑰,3kg氟化鋪,4kg氣相ニ氧化娃混合均勻，形成組分B ;將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及IOkg磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為42%。所述硅丙乳液的固含量為54%，pH值為 . 1，布氏粘度為730cps。石墨和ニ硫化鑰的粒度為2 μ m。氣相ニ氧化硅的比表面積為200m2/g。對比實施例將CN 102030501A中公開的技術(shù)方案作為本發(fā)明的對比實施例稱取800.0克石墨、170. O克ニ硫化鑰、100. O克氟化鈰、310. O克金屬氧化物(120. O克三氧化ニ銻、190. O克氧化銅)和氣相ニ氧化硅90. O克和6. O克的焦磷酸鉀放入球磨罐中，再加入300. O克的蒸餾水進行研磨；分散均勻后再加入500克的硅丙乳液和余量的蒸餾水分散均勻即為5kg的高溫防燒粘涂料。將本發(fā)明實施例1-6與對比實施例進行檢測I、檢測方法涂層外觀和表干時間采用目測，涂層附著力GB/T1720_89，儲存穩(wěn)定性儲存2年以上性能不變。2、檢測結(jié)果本發(fā)明實施例1-6的涂層外觀平整光滑，無裂紋；在30min內(nèi)快速自干，而對比例需要3(T40min時間才能夠自干；涂層附著力為ー級以上；在儲存2年后，各項性能不變，而對比例的儲存穩(wěn)定時間僅為I年。本發(fā)明涂料的熱保溫度可達1300°C左右，冷保溫度為_60°C左右，因此具有較好的耐高溫性能。申請人:聲明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在上述實施例的基礎(chǔ)上，將上述實施例某組分的具體含量點值，與發(fā)明內(nèi)容部分的技術(shù)方案相組合，從而產(chǎn)生的新的數(shù)值范圍，也是本發(fā)明的記載范圍之一，本申請為使說明書簡明，不再羅列這些數(shù)值范圍。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的制備步驟，但本發(fā)明并不局限于上述制備步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述制備步驟才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種耐高溫防燒粘涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酷10 50，氟硅酸Γ16，硅丙乳液2 24，磷酸Γ13，鈦酸鉀晶須7 22，石墨10 25，ニ硫化鑰2 11，氟化鈰f 10，氣相ニ氧化硅2 I。
2.如權(quán)利要求I所述的涂料，其特征在于，還包括金屬氧化物； 優(yōu)選地，所述金屬氧化物選自三氧化ニ銻、氧化銅或氧化鋁中的一種或至少兩種的混合物。
3.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征在于，所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量為20 45%，進ー步優(yōu)選25 37%，最優(yōu)選30%。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述硅丙乳液的固含量為30飛5%，進一步優(yōu)選42 60%，最優(yōu)選50% ； 優(yōu)選地，pH值為6. 2 9. 3，進ー步優(yōu)選為7 9，最優(yōu)選為8 ； 優(yōu)選地，布氏粘度為20(Tl000cps，進ー步優(yōu)選45(T800cps，最優(yōu)選600cps。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述石墨和ニ硫化鑰的粒度小于5 μ m,進一步優(yōu)選I. 5 4 μ m,最優(yōu)選2 μ m。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述氣相ニ氧化硅的比表面積為150 215m2/g，進ー步優(yōu)選 17(Tl90m2/g，最優(yōu)選 180m2/g。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酯18 30，氟硅酸疒11，硅丙乳液16 20，磷酸6 9，鈦酸鉀晶須10 21，石墨13 18，ニ硫化鑰5 8，氟化鈰2 7，氣相ニ氧化硅3飛； 或，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硅酸こ酯24，氟硅酸8，硅丙乳液17，磷酸8，鈦酸鉀晶須16，石墨17，ニ硫化鑰7，氟化鈰4，氣相ニ氧化硅4。
8.—種如權(quán)利要求1-7之一所述涂料的制備方法，包括以下步驟 1)取硅酸こ脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入氟硅酸水溶液，在25 80°C溫度下反應1^5h,形成無機成膜物質(zhì)A ； 2)將硅丙乳液、鈦酸鉀晶須、石墨、ニ硫化鑰、氟化鈰、氣相ニ氧化硅混合均勻，形成組分B ； 3)將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟I)所述的溫度優(yōu)選4(T60°C，進ー步優(yōu)選 45°C。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，步驟I)所述的反應時間為2 3.5h，最優(yōu)選3h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐高溫防燒粘涂料及制備方法。所述涂料由硅酸乙酯，氟硅酸，硅丙乳液，磷酸，鈦酸鉀晶須，石墨，二硫化鉬，氟化鈰，氣相二氧化硅制成。首先取硅酸乙脂投入反應釜中攪拌，緩緩加入氟硅酸水溶液，形成無機成膜物質(zhì)A；將硅丙乳液、鈦酸鉀晶須、石墨、二硫化鉬、氟化鈰、氣相二氧化硅混合均勻，形成組分B；將無機成膜物質(zhì)A，組分B以及磷酸，適量水混合，攪拌均勻，得到耐高溫防燒粘涂料。本發(fā)明的保溫噴涂料具備了較強的熱保、冷保功能，其熱保溫度最高可達1300℃左右，冷保溫度最低可達-60℃。完全可以適應各種熱力設(shè)備以及各種低溫設(shè)施的保溫要求，同時其他各方面性能良好。
文檔編號C09D7/12GK102690598SQ20121019466
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者管偉 申請人:天長市銀狐漆業(yè)有限公司