一種硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)涂料的生產(chǎn)制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]戶(hù)外鋼構(gòu)材料包含大型工程機(jī)械、橋梁、公共設(shè)施等，對(duì)戶(hù)外鋼構(gòu)材料進(jìn)行防腐措施是必要的，在各類(lèi)防腐技術(shù)和措施中，采用涂料防腐是一種最簡(jiǎn)單，而且很有效的方法；現(xiàn)有技術(shù)中也有一些用于噴涂在物體表面的涂料，但是噴涂效果不是很理想，存在外觀質(zhì)量差，易腐蝕、磨損，戶(hù)外耐候差等缺點(diǎn)，從而影響了物體的外觀質(zhì)量外觀形象。
[0003]丙烯酸面漆專(zhuān)用涂層具有耐候性好，涂裝成本低且安全方便等優(yōu)點(diǎn)，適合用于已涂底漆的鋼材、鋁合金、水泥、玻璃鋼等表面，可用于橋梁、電廠、市政工程、管道和儲(chǔ)罐、機(jī)械設(shè)備、網(wǎng)架等裝飾防護(hù)層。但是上述丙烯酸面漆專(zhuān)用涂層也存在許多不足，例如VOC排放量大，環(huán)境污染大，自然干燥慢等缺點(diǎn)。
[0004]面對(duì)未來(lái)“低碳”的發(fā)展趨勢(shì)，有機(jī)硅耐高溫涂料行業(yè)其實(shí)早有準(zhǔn)備；近年來(lái)，涂料行業(yè)一直致力于開(kāi)發(fā)低污染、高固體份或無(wú)溶劑(包括粉末、光固化)涂料、水性涂料(有機(jī)硅耐高溫漆)；開(kāi)發(fā)低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的防污技術(shù)和防污涂料；開(kāi)發(fā)非鉛、鉻的防銹顏料及替代品開(kāi)發(fā)鈦白粉、氧化鐵顏料的清潔生產(chǎn)工藝；積極制定涂料行業(yè)清潔生產(chǎn)工藝評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，以推動(dòng)涂料行業(yè)新工藝、新材料和新技術(shù)的發(fā)展。
[0005]另外，近幾年開(kāi)發(fā)的玻璃節(jié)能涂料、輻射散熱降溫涂料、防曬隔熱涂料、耐高溫封閉涂料、高效耐污損太陽(yáng)熱吸收涂料等新型涂料，也為涂料行業(yè)在“低碳”道路上帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，但耐高溫涂料中對(duì)于較高溫度如600度以上涂料的耐候性，尤其是耐腐蝕性，仍存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料及其制備方法。
[0007]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比為:A組分:35-42%，B組分:10-16%，耐熱顏填料:35—45%，助劑:
2%-4% ；
A組分中各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比為:硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂:45-58%，硅丙樹(shù)脂:10%-60%，氟化烷基硅酸酯:3-25%，環(huán)氧樹(shù)脂:10%-60%，芥酸酰胺:0.5%-8%，聚乙烯臘:0.1%_5%，聚四氟乙烯:0-5%，硅油:0.1%-2% ；
本發(fā)明中采用耐濕熱性強(qiáng)的改性聚酰胺類(lèi)固化劑，其固化過(guò)程主要是通過(guò)聚酰胺末端的伯、仲胺上的氫與環(huán)氧基反應(yīng)，易于操作，且與樹(shù)脂相容性大，避免了脂肪族胺類(lèi)固化劑由于毒性較大且受溫度和潮濕條件的限制較大，不易于操作的問(wèn)題以及芳香族胺類(lèi)固化劑由于大部分是固體，難與樹(shù)脂混合等問(wèn)題； 其中，硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂為硼酸改性有機(jī)硅樹(shù)脂或環(huán)氧改性硅硼樹(shù)脂；
氟化烷基硅酸酯的制備步驟為:取10-60份28%硅酸乙酯投入反應(yīng)釜中，攪拌緩緩?fù)度?-25份的35%氟硅酸溶液，在25-80°C范圍溫度內(nèi)反應(yīng)1_5小時(shí)，形成氟化烷基硅酸酯；
B組分為縮二脲；
耐熱顏填料包括:
納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉且納米二氧化硅、阻隔型功能填料及鋁粉的質(zhì)量比為1.5:1:1 ；
阻隔型功能填料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分:
空心玻璃微珠:2-6份，石墨:10-15份，黑碳化硅:20-35份，細(xì)晶氧化鋁:25-30份，二硫化鉬:5_10份，氧化鋅:1-5份，滑石粉:3_6份；
將石墨與二硫化鉬混合在一起使用，石墨與二硫化鉬具有良好的協(xié)同效應(yīng)，兩者以一定的比例混合使用能有效地提高涂料的耐磨性能，減小磨損失重及摩擦系數(shù)，同時(shí)在涂料中加入一定量的三氧化二銻，可有效增強(qiáng)涂料涂層的硬度，并提高涂層的耐磨性；
納米二氧化娃由于和基料的基本結(jié)構(gòu)大致相同，粒徑也較小，能夠更好地填充到樹(shù)脂基料的間隙中，甚至能夠成為樹(shù)脂基料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一部分，對(duì)尚交聯(lián)度的耐熱體型結(jié)構(gòu)有很好的補(bǔ)充作用，使得樹(shù)脂在受熱分解時(shí)可以形成一層耐熱性能優(yōu)良的Si02耐熱保護(hù)層，阻止了內(nèi)層樹(shù)脂基料的繼續(xù)分解，能夠賦予漆膜更好的熱穩(wěn)定性；
助劑為按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分:
金紅石型鈦白粉:13-25份，成膜助劑:4-15份，純凈水:14-20份，消泡劑:0.1-0.2份，分散劑;0.3-0.7份，防閃銹劑:0.1-0.2份，增稠劑:0.3-0.5份，潤(rùn)濕劑:2-6份，固化劑20-50份，消光劑:2-6份，增稠劑:5-10份，羥乙基纖維素:5_10份，pH調(diào)節(jié)劑:1 — 5份，硅烷偶聯(lián)劑:40-60份；
分散劑的作用是增濕顏料粒子，排出顏料粒子間的空氣，增大顏料間的空間位阻，調(diào)節(jié)顏料粒子的表面電荷，從而防止粒子絮聚，降低涂料黏度，對(duì)于一個(gè)良好的分散體系而言，分散劑能牢固地吸附在分散粒子的表面，并且提供良好的空間斥力，使顏填料粒子在高速攪拌下充分分散后，不會(huì)因?yàn)榉兜氯A力而再次團(tuán)聚，吸附層也不會(huì)在受到外力作用時(shí)從粒子表面剝離而導(dǎo)致體系的不穩(wěn)定，從而優(yōu)化涂層的物理與化學(xué)性能；
硅烷偶聯(lián)劑是低相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)硅化合物，通式為RnSiX (n-4)(n〈4)(其中R為非水解基團(tuán)，X為可水解的基團(tuán))，作為可水解的基團(tuán)X，能與無(wú)機(jī)物或有機(jī)物表面的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵，從而增加了漆膜附著力；
硅烷偶聯(lián)劑的第一個(gè)作用是能提高涂料的干燥速度，加大偶聯(lián)劑用量涂料的干燥速率加快，但相對(duì)涂層的韌性降低，硬度增加，反之較少的偶聯(lián)劑干燥速度較低；但涂層的韌性增高，硬度降低，所以需要選擇一個(gè)較為合適的偶聯(lián)劑量，本發(fā)明中硅烷偶聯(lián)劑含量除了對(duì)涂層的干燥時(shí)間有影響以外，硅烷偶聯(lián)劑還對(duì)納米粒子的分散有重要的作用；納米材料較強(qiáng)的表面效應(yīng)使其在有機(jī)硅樹(shù)脂中難以分散、極易團(tuán)聚而形成聚集體，為了克服這一缺點(diǎn)可對(duì)其進(jìn)行表面處理，使納米二氧化硅的表面存在著大量的活性羥基，這為使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行表面處理提供了可靠性，以實(shí)現(xiàn)納米二氧化硅粒子與有機(jī)硅樹(shù)脂化學(xué)界面的結(jié)合；
的成膜助劑為十二醇酯和二丙二醇丁醚按照十二醇酯:二丙二醇丁醚=1:1的重量比例復(fù)合制成。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
進(jìn)一步的，前述的硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料，硼酸改性有機(jī)硅樹(shù)脂的制備方法為:
選取硼酸與硅樹(shù)脂作為反應(yīng)物，硼酸與硅樹(shù)脂的質(zhì)量比為9.1:1，水用量為硅樹(shù)脂完全水解所需水用量的45%，在80-90°C下進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4h，隨后在390-410°C下受熱3h，既得到硼酸改性有機(jī)硅樹(shù)脂；
隨著溫度升高有助于硅樹(shù)脂的縮聚；溫度高于90°C時(shí)體系溫度過(guò)高，局部過(guò)熱，縮聚反應(yīng)劇烈，出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，在85°C時(shí)的剩余乙氧基含量與90°C時(shí)的含量相差不大，體系的反應(yīng)程度大致相當(dāng)，且沒(méi)有絮凝微膠化現(xiàn)象，在85°C溫度條件下，制得的樹(shù)脂在500°C時(shí)質(zhì)量損失相差0.11%，在該溫度條件下制得的樹(shù)脂的耐熱性更加。
[0009]前述的硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料，環(huán)氧改性硅硼樹(shù)脂的制備方法為: 選取環(huán)氧樹(shù)脂與有機(jī)硼硅樹(shù)脂的質(zhì)量比為25:100，選取正丁醇、環(huán)己酮和二甲為苯混合溶劑，其體積比為3.5:1:4.5，在145-155?下反應(yīng)7h既得到環(huán)氧改性硅硼樹(shù)脂。
[0010]前述的硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料，組分A的制備步驟為:
把硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂及硅丙樹(shù)脂投入釜中，開(kāi)始攪拌，然后緩緩把芥酸酰胺、聚乙烯臘分別投入釜中，攪拌1-2小時(shí)形成均勻分散漿料，然后把氟化烷基硅酸酯:3-25%，環(huán)氧樹(shù)脂:10%-60%，聚四氟乙烯:0-5%,硅油:0.1%-2%投入釜中，攪拌0.5-1小時(shí)，再經(jīng)砂磨機(jī)研磨分散至細(xì)度8U以下，制成A組份。
[0011]本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種硼改性有機(jī)硅樹(shù)脂抗磨耐高溫涂料的制備方法，包括如下具體步驟:
(1)取耐熱顏填料，充分研磨細(xì)化并混合均勻，在80°c下烘干1min;