本發(fā)明涉及一種耐高溫納米復(fù)合涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：耐高溫涂料是一種重要的涂料，自從上世紀(jì)四十年代有機(jī)硅工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，用其產(chǎn)品所配制的耐高溫涂料，在高溫電機(jī)，電器絕緣方面得到了廣泛應(yīng)用。例如有機(jī)硅鋁粉漆用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫防腐涂料，取得了巨大成就，有機(jī)硅陶瓷玻璃涂料，滿(mǎn)足了更高溫度防腐的要求。但是由于有機(jī)硅本身機(jī)械性能差，附著力耐磨性，耐溶劑性低，越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代電機(jī)、電器、宇航以及耐特種介質(zhì)的要求。除對(duì)純硅氧主鏈進(jìn)行改造，在主鏈中引入n、ti、p、b等外，還用有機(jī)樹(shù)脂改性，使之耐熱、耐輻射，耐油、耐水解、耐磨。盡管如此，這些新型高聚物在高溫涂料中還未能得到廣泛的應(yīng)用，絕大部分產(chǎn)品仍處于研制階段。作為納米材質(zhì)之一的納米碳酸鈣具有細(xì)膩、均勻、白度高、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛用于制漆涂料中，能使配方密度較大的粉粒懸浮，起防沉降作用。制漆涂料后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不下降，造成鈦白粉作為白色顏料的主要添加物質(zhì)已逐漸被納米碳酸鈣所替代，同時(shí)其還可大大改善涂料體系的觸變性，可顯著提高涂料的附著力，耐洗刷性，耐沾污性，提高強(qiáng)度和表面光潔度，并具有很好的防沉降作作用。然而，納米碳酸鈣作為涂料組成物質(zhì)主要被使用做顏色添加使用，作為無(wú)機(jī)納米材料其還有很多優(yōu)異特性未被發(fā)掘利用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫納米復(fù)合涂料及其制備方法，使得納米碳酸鈣材料可在耐高溫涂料中得到合理利用，擴(kuò)大了納米碳酸鈣材料的應(yīng)用范圍，顯著提高這種耐高溫納米復(fù)合涂料的使用效果。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種耐高溫阻燃復(fù)合涂料，所述涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液30-40份，納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份，偶氮二甲酰胺5-6份，潤(rùn)濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，工業(yè)用水30-40份。該涂料的制備方法如下：1)將納米改性混合初級(jí)乳液30-40份和工業(yè)用水15-20份加入反應(yīng)釜，然后依次加入納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，使用攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，升溫?0℃左右，緩慢加入作為阻燃劑的三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份和偶氮二甲酰胺5-6份；2)繼續(xù)加入剩余的工業(yè)用水15-20份，充分?jǐn)嚢?h以上；3)加入其他助劑：在充分?jǐn)嚢?h以?xún)?nèi)，按照均分四次間隔30min加入潤(rùn)濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，然后保溫80℃4h以上，得到耐高溫阻燃復(fù)合涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案創(chuàng)造性地將納米碳酸鈣粉體融入丙烯酸酯類(lèi)為主的聚合物中形成納米改性混合初級(jí)乳液，使用鈦酸酯偶聯(lián)劑(異丙基三鈦酸酯)對(duì)納米caco3粉體進(jìn)行表面改性處理，從而改善納米碳酸鈣粉體表面的濕潤(rùn)性，增強(qiáng)納米碳酸鈣粉體在介質(zhì)中的界面相容性，使得納米碳酸鈣粉體的耐高溫性能得以體現(xiàn)；然后在此納米改性混合初級(jí)乳液的基礎(chǔ)上添加其他輔料而制備耐高溫復(fù)合涂料，按照上述方法制得的耐高溫復(fù)合涂料的涂層機(jī)械穩(wěn)定性、高溫耐受性、附著力和光澤度都表現(xiàn)優(yōu)異，涂層膜白度值高應(yīng)用范圍廣泛。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的耐高溫納米復(fù)合涂料在800℃-1000℃高溫下燒結(jié)后的fe-sem圖；圖2為常規(guī)耐高溫涂料在800℃-1000℃高溫下燒結(jié)后的fe-sem圖。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種耐高溫阻燃復(fù)合涂料，所述涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液30-40份，納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份，偶氮二甲酰胺5-6份，潤(rùn)濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，工業(yè)用水30-40份。該耐高溫阻燃復(fù)合涂料的制備過(guò)程為，1)將納米改性混合初級(jí)乳液30-40份和工業(yè)用水15-20份加入反應(yīng)釜，然后依次加入納米鈦白粉15-20份，磷酸氫二銨25-30份，雙季戊四醇35-40份，使用攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，升溫?0℃左右，緩慢加入作為阻燃劑的三聚氰胺10-15份，氫氧化鋁10-15份和偶氮二甲酰胺5-6份；2)繼續(xù)加入剩余的工業(yè)用水15-20份，充分?jǐn)嚢?h以上，3)加入其他助劑：在充分?jǐn)嚢?h以?xún)?nèi)，按照均分四次間隔30min加入潤(rùn)濕劑0.5-1份，流平劑0.2-0.3份，消泡劑0.2-0.4份，防腐劑0.1-0.2份，分散劑2-3份，然后保溫80℃4h以上，得到耐高溫阻燃復(fù)合涂料。其中納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯15-20份，甲基丙烯酸月桂酯10-16份，甲基丙烯酸甲酯10-12份，甲基丙烯酸丁酯20-25份，丙烯酸樹(shù)脂3-5份，二異丙基萘磺酸鈉5-6份，過(guò)硫酸銨0.35-0.5份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體5-8份，工業(yè)用水70-80份。納米改性混合初級(jí)乳液的配制具體過(guò)程為，按照上述原料比重配方，首先將二異丙基萘磺酸鈉5-6份和工業(yè)用水加入反應(yīng)釜中，使用攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，升溫?0℃以上，在2h以?xún)?nèi)連續(xù)加入丙烯酸丁酯15-20份，甲基丙烯酸月桂酯10-16份，甲基丙烯酸甲酯10-12份，甲基丙烯酸丁酯20-25份，丙烯酸樹(shù)脂3-5份和過(guò)硫酸銨0.35-0.5份，添加完畢后加熱保溫至70-80℃左右，經(jīng)過(guò)冷卻、中和、過(guò)濾后，待聚合反應(yīng)開(kāi)始后加入經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體5-8份，繼續(xù)攪拌15min左右，從而形成納米改性混合初級(jí)乳液。其中，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體是指使用鈦酸酯偶聯(lián)劑(異丙基三鈦酸酯)對(duì)納米caco3粉體進(jìn)行表面改性處理，具體是將鈦酸酯偶聯(lián)劑與納米caco3粉體混合攪拌分散處理30min以上，隨后用超聲波儀器處理20min。此是為了使得具有極性表面的納米碳酸鈣粉體通過(guò)改性表面結(jié)合了非極性有機(jī)官能團(tuán)，從而改善納米碳酸鈣粉體表面的濕潤(rùn)性，增強(qiáng)納米碳酸鈣粉體在介質(zhì)中的界面相容性，使得納米碳酸鈣粉體粒子更容易在混合介質(zhì)中分散，改善復(fù)合體系的流動(dòng)性。本發(fā)明的耐高溫阻燃復(fù)合涂料的主要成膜物質(zhì)是納米改性混合初級(jí)乳液，其乳液合成和原材料的選擇至關(guān)重要，按照上述方法制得的初級(jí)乳液機(jī)械穩(wěn)定性、高溫耐受性、鈣離子穩(wěn)定性和酸堿度穩(wěn)定性良好。選用二異丙基萘磺酸鈉作為乳化劑，是針對(duì)丙烯酸酯類(lèi)為主的乳化環(huán)境，可提高乳膠的機(jī)械穩(wěn)定性，其用量為3-5％為最佳，當(dāng)超出此范圍時(shí)乳液穩(wěn)定性較差。選用水溶性過(guò)硫酸鹽作為引發(fā)劑的用量也很重要，當(dāng)引發(fā)劑含量較高時(shí)，聚合反應(yīng)速度太快，難以進(jìn)行控制，凝膠含量較大，引發(fā)劑含量過(guò)低時(shí)，實(shí)現(xiàn)引發(fā)效果。納米碳酸鈣粉體作為高分子材料的阻燃助劑，其主要優(yōu)點(diǎn)是分解溫度高，可避免在高溫時(shí)因阻燃劑分解而引起聚合物變化，納米碳酸鈣粉體經(jīng)過(guò)表面改性之后，比較容易分散且穩(wěn)定性較好，與丙烯酸酯類(lèi)乳液結(jié)合更容易穩(wěn)定不致發(fā)生分離，實(shí)現(xiàn)了更好的耐高溫效果，圖1和圖2分別為本發(fā)明的耐高溫納米復(fù)合涂料和常規(guī)常見(jiàn)的耐高溫涂料(有機(jī)硅鋁粉漆)分別在800℃-1000℃高溫下燒結(jié)2小時(shí)后的fe-sem圖，可以看出，本發(fā)明的復(fù)合涂料在高溫下煅燒未發(fā)生明顯的大范圍脫落分離現(xiàn)象。下面按照本發(fā)明的技術(shù)方法分別實(shí)驗(yàn)若干組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)施例1耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液30份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤(rùn)濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1份，分散劑2份，工業(yè)用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯15份，甲基丙烯酸月桂酯10份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹(shù)脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過(guò)硫酸銨0.4份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體5份，工業(yè)用水70份。制備方法如前所述。實(shí)施例2耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液40份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤(rùn)濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1-份，分散劑2份，工業(yè)用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯15份，甲基丙烯酸月桂酯10份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹(shù)脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過(guò)硫酸銨0.5份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體8份，工業(yè)用水70份。制備方法如前所述。實(shí)施例3耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液36份，納米鈦白粉18份，磷酸氫二銨28份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤(rùn)濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.3份，防腐劑0.1份，分散劑2份，工業(yè)用水35份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯16份，甲基丙烯酸月桂酯12份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯24份，丙烯酸樹(shù)脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過(guò)硫酸銨0.5份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體6.5份，工業(yè)用水70份。制備方法如前所述。實(shí)施例4耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液40份，納米鈦白粉20份，磷酸氫二銨30份，雙季戊四醇40份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁15份，偶氮二甲酰胺6份，潤(rùn)濕劑0.8份，流平劑0.3份，消泡劑0.4份，防腐劑0.2份，分散劑3份，工業(yè)用水40份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯16份，甲基丙烯酸月桂酯12份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯24份，丙烯酸樹(shù)脂3份，二異丙基萘磺酸鈉5份，過(guò)硫酸銨0.5份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體6.5份，工業(yè)用水70份。制備方法如前所述。實(shí)施例5耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液40份，納米鈦白粉20份，磷酸氫二銨30份，雙季戊四醇40份，三聚氰胺15份，氫氧化鋁15份，偶氮二甲酰胺6份，潤(rùn)濕劑0.8份，流平劑0.3份，消泡劑0.4份，防腐劑0.2份，分散劑3份，工業(yè)用水40份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯18份，甲基丙烯酸月桂酯16份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹(shù)脂4份，二異丙基萘磺酸鈉4份，過(guò)硫酸銨0.4份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體6份，工業(yè)用水80份。制備方法如前所述。實(shí)施例6耐高溫阻燃復(fù)合涂料由以下原料按照重量配比制成：納米改性混合初級(jí)乳液40份，納米鈦白粉15份，磷酸氫二銨25份，雙季戊四醇35份，三聚氰胺10份，氫氧化鋁10份，偶氮二甲酰胺5份，潤(rùn)濕劑0.5份，流平劑0.2份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1-份，分散劑2份，工業(yè)用水30份。制備方法如前所述。其中，納米改性混合初級(jí)乳液由以下原料按照重量配比預(yù)先制成：丙烯酸丁酯18份，甲基丙烯酸月桂酯16份，甲基丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯20份，丙烯酸樹(shù)脂4份，二異丙基萘磺酸鈉4份，過(guò)硫酸銨0.4份，經(jīng)表面改性處理后的納米caco3粉體6份，工業(yè)用水80份。制備方法如前所述。實(shí)施例1-6性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析表對(duì)比項(xiàng)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6涂層穩(wěn)定性合格合格優(yōu)優(yōu)合格優(yōu)優(yōu)涂層阻燃性差較好較好好好好好光澤度一般較好較好較好好好好涂層膜白度2級(jí)3-4級(jí)4級(jí)5級(jí)3-4級(jí)4級(jí)4級(jí)乳液凝膠量-無(wú)無(wú)無(wú)微量無(wú)無(wú)乳液凍融度-合格合格優(yōu)合格優(yōu)優(yōu)高溫耐受性合格優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)注：對(duì)比項(xiàng)為未使用納米改性混合初級(jí)乳液制備的涂料，其他原料方法相同。盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，重量份可以選擇為克或其他重量單位。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12