水溶性耐高溫防輻射涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水溶性耐高溫防輻射涂料，它包括以下重量份的原料：鋁溶膠8～12份、膨脹石墨10～15份、碳納米管5～10份、鈦白粉1～5份、羥丙基甲基纖維素0.5～3份、玻璃粉8～14份、滑石粉5～10份、高嶺土粉10～15份、硅灰石粉10～15份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯1～5份和水20～30份。本發(fā)明還提供一種上述水溶性耐高溫防輻射涂料的制備方法。本發(fā)明提供的上述水溶性耐高溫防輻射涂料中的各組分之間相互配合，優(yōu)勢互補，使得該涂料保持良好附著力的前提下，具有優(yōu)異的防腐、防輻射、抗菌、阻燃、耐受高溫、防龜裂、防腐、耐冷熱交變性、儲存穩(wěn)定性等特性。
【專利說明】
水溶性耐高溫防輻射涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水溶性耐高溫防輻射涂料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 防輻射材料已成為當(dāng)今材料學(xué)科的一大課題，隨著各種高輻射設(shè)備的出現(xiàn)和廣泛 應(yīng)用，防輻射材料的研究已引起了人們的普遍關(guān)注。2011年3月11日的日本大地震所引發(fā)的 福島核電站危機，也引發(fā)了人們對核輻射的擔(dān)憂;而人們生活中各種輻射源存在，也迫使人 們對防輻射材料的重視;輻射已被世界衛(wèi)生組織列為繼水源、大氣、噪音之后的第四大環(huán)境 污染源，成為危害人類健康的隱形"殺手"，防護輻射已成為當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 目前，防輻射涂料大多采用的是在涂料組分中加入重金屬或稀有金屬粉末及其氧 化物，尤其是含Ba、Pb、U、Lu等金屬化合物，或者采用復(fù)合鍍層，但必然也帶來施工困難，附 著力不夠，同時功能不夠等缺陷，因而防輻射涂料也只應(yīng)用在一些特殊行業(yè)和特殊領(lǐng)域，而 在人們的生活等領(lǐng)域中應(yīng)用較少。
[0004]因此開發(fā)兼具其他的附加性能的防輻射涂料成為當(dāng)務(wù)之急;具有其他附加性能的 防輻射涂料既能滿足涂料的基本功能，又擴寬其應(yīng)用領(lǐng)域，也符合涂料多功能、多領(lǐng)域發(fā)展 的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料及其制備方法，以克服上 述問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠8~ 12份、膨脹石墨10~15份、碳納米管5~10份、鈦白粉1~5份、輕丙基甲基纖維素0.5~3份、 玻璃粉8~14份、滑石粉5~10份、高嶺土粉10~15份、硅灰石粉10~15份、丙烯酸雙環(huán)戊烯 基氧乙基酯1~5份和水20~30份。
[0007] 其中，所述鋁溶膠是一種pH值為5~7的、膠粒粒徑在60納米左右的、透明性較好 的、半透明至透明的粘稠膠體，該鋁溶膠中的膠粒微觀結(jié)構(gòu)呈羽毛狀，帶正電荷，無毒、無 臭，不揮發(fā)、不可燃，高溫脫水后生成活性氧化鋁或高純氧化鋁。所述高嶺土粉優(yōu)選為煅燒 高嶺土。所述硅灰石粉的粒度優(yōu)選為325目的較細粒級和10 μπι的微細級。
[0008] 基于上述，它包括以下重量份的原料:鋁溶膠9~11份、膨脹石墨12~14份、碳納米 管7~9份、鈦白粉2~4份、羥丙基甲基纖維素1~2份、玻璃粉10~12份、滑石粉7~9份、高嶺 土粉12~14份、硅灰石粉11~14份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2~3份和水23~27份。
[0009] 基于上述，它包括以下重量份的原料:鋁溶膠10份、膨脹石墨17份、玻璃粉11份、滑 石粉8份、高嶺土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2份和水25份。
[0010] 本發(fā)明還提供一種上述水溶性耐高溫防輻射涂料的制備方法，其包括以下步驟： 在40~80°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶液； 將玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高嶺土粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散30~ 40分鐘，得到第二混合溶液； 將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯分別加入到所 述第二混合溶液中，并在40~80°C的條件下超聲攪拌1~2小時，制得所述水溶性耐高溫防 車雖射涂料。
[0011] 在上述水溶性耐高溫防輻射涂料，膨脹石墨不僅保留了天然石墨的耐高溫、耐腐 蝕、耐輻射、導(dǎo)電性等優(yōu)良性質(zhì)，而且還具有柔軟性、回彈性、自粘性、不滲透性、吸附性和低 密度等特性。碳納米管是粒徑在10~50 nm的一種一維材料，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電以及電子 屏蔽等性能。鈦白粉的直徑在100納米以下，產(chǎn)品外觀為白色疏松粉末;具有抗線、抗菌、自 潔凈、抗老化、耐候性等性能。膨脹石墨、碳納米管以及鈦白粉在分散劑相互作用，使得所述 環(huán)保型耐高溫防輻射涂料具有阻燃、防輻射以及抗菌等功能。羥丙基甲基纖維素主要起到 分散劑的作用，此外還具有耐鹽性低灰粉、PH穩(wěn)定性、保水性、尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的成膜性、 以及廣泛的耐酶性、增稠性和粘結(jié)性等特點。丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯作為成膜助劑可 以在成膜的環(huán)境下自動進行聚合與交聯(lián)，成為漆膜的組成一部分，能夠彌補成膜過程中體 積收縮較大、漆膜易開裂的問題。
[0012] 玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高嶺土粉主要用作上述水溶性耐高溫防輻射涂料的 填充物。玻璃粉為白色粉末，具有透明度好、硬度高、粒徑分布均勻、分散性好等優(yōu)點，而且 漆膜不帶藍光、重涂性好，提高漆膜的抗刮傷性能，具有消光作用，可提高漆膜的耐候性?；?石粉線膨脹系數(shù)很大，接近所述水溶性耐高溫防輻射涂料的刷涂基材的膨脹系數(shù)，但其體 積膨脹稀釋很小，因此滑石粉的添加可以改變涂料的線膨脹系數(shù)，提高涂料的冷熱交變性 能和高溫下的防龜裂性能，同時可減緩?fù)苛蟽Υ鏁r的沉降，并可防止涂膜流掛，提高涂膜的 耐水性、耐磨性。高嶺土粉能提高涂料的不透明性、涂膜的牢固性、耐洗刷性和抗粉化性。硅 灰石粉在涂料中主要起遮蓋、增量作用，可以降低漆的成本，同時還具有防腐、防銹、使白漆 保持長久明殼的色調(diào)等功能。
[0013] 因此，本發(fā)明提供的水溶性耐高溫防輻射涂料中的各組分之間相互配合，優(yōu)勢互 補，使得該涂料保持良好附著力和環(huán)保性能的前提下，具有優(yōu)異的防腐、防輻射、抗菌、阻 燃、耐受高溫、防龜裂、耐冷熱交變性、儲存穩(wěn)定性等特性，在石油石化、冶金、電力、國防等 特殊領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明提供的上述水溶性耐高溫防輻射涂料的制備方法操作簡 便，容易實現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0014] 下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0015] 實施例1 本發(fā)明實施例1提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠 8份、膨脹石墨10份、碳納米管5份、鈦白粉1份、羥丙基甲基纖維素0.5份、玻璃粉8份、滑石粉 5份、高嶺土粉10份、硅灰石粉10份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯1份和水20份，其中，該實施 例中的各原料均為工業(yè)級。
[0016] 制備方法:在40°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶 液;將玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高嶺土粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散30分 鐘，得到第二混合溶液;將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙 基酯分別加入到所述第二混合溶液中，并在40°C的條件下超聲攪拌1小時，制得本實施例所 述的水溶性耐高溫防輻射涂料。
[0017] 實施例2 本發(fā)明實施例2提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠 9份、膨脹石墨12份、碳納米管7份、鈦白粉2份、輕丙基甲基纖維素1份、玻璃粉10份、滑石粉7 份、高嶺土粉12份、硅灰石粉11份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2份和水23份，其中，該實施 例中的各原料均為工業(yè)級。
[0018] 制備方法:在50°c的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶 液;將玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高嶺土粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散30分 鐘，得到第二混合溶液;將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙 基酯分別加入到所述第二混合溶液中，并在50°C的條件下超聲攪拌1.5小時，制得本實施例 所述的水溶性耐高溫防輻射涂料。
[0019] 實施例3 本發(fā)明實施例3提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠 10份、膨脹石墨13份、碳納米管8份、鈦白粉3份、羥丙基甲基纖維素1.5份、玻璃粉11份、滑石 粉8份、高嶺土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2份和水25份，其中，該實 施例中的各原料均為工業(yè)級。
[0020] 制備方法:在60°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶 液;將玻璃粉、高嶺土粉、硅灰石粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散35分 鐘，得到第二混合溶液;將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙 基酯分別加入到所述第二混合溶液中，并在60°C的條件下超聲攪拌1.5小時，制得本實施例 所述的水溶性耐高溫防輻射涂料。
[0021] 實施例4 本發(fā)明實施例4提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠 11份、膨脹石墨14份、碳納米管9份、鈦白粉4份、羥丙基甲基纖維素2份、玻璃粉12份、滑石粉 9份、高嶺土粉14份、硅灰石粉14份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯3份和水27份，其中，該實施 例中的各原料均為工業(yè)級。
[0022]制備方法:在70°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶 液;將玻璃粉、硅灰石粉、高嶺土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散40分 鐘，得到第二混合溶液;將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙 基酯分別加入到所述第二混合溶液中，并在70°C的條件下超聲攪拌2小時，制得本實施例所 述的水溶性耐高溫防輻射涂料。
[0023] 實施例5 本發(fā)明實施例5提供一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其包括以下重量份的原料:鋁溶膠 12份、膨脹石墨15份、碳納米管10份、鈦白粉5份、羥丙基甲基纖維素3份、玻璃粉14份、滑石 粉10份、高嶺土粉15份、硅灰石粉15份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯5份和水30份，其中，該 實施例中的各原料均為工業(yè)級。
[0024]制備方法:在80°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶 液;將玻璃粉、硅灰石粉、高嶺土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散35分 鐘，得到第二混合溶液;將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙 基酯分別加入到所述第二混合溶液中，并在80°C的條件下超聲攪拌2小時，制得本實施例所 述的水溶性耐高溫防輻射涂料。
[0025]將實施例1至實施例5所提供的水溶性耐高溫防輻射涂料涂覆在表面清潔、干燥的 薄鋼板上，然后在室溫下放置24小時固化后進行相關(guān)性能的測試。其中，該測試中使用的薄 鋼板為平整、無壓痕和麻點等機械缺陷，尺寸為50 X 120 X I mm(按國標(biāo)GB1735-79)，且經(jīng)過 除油、除銹處理，保證該薄鋼板表面清潔、干燥。
[0026] 儲存穩(wěn)定性、附著力（按國標(biāo)GB1720-89)、沖擊強度(按國標(biāo)GB/T1732-1993)、干燥 時間（按國標(biāo)GBl 728-1979)等均按照相關(guān)國家標(biāo)準進行檢驗。
[0027]耐高溫性測試:將樣板放到馬弗爐中，升溫到800度，放置10小時后取出，冷卻至室 溫，觀察樣板表面情況，如無漆膜脫落、龜裂情況，說明漆膜耐熱性能良好(按國標(biāo)GB1735-89)〇
[0028]耐冷熱交變性能測試:將樣板放到馬弗爐中，升溫到800度，保溫10小時，取出，放 入冷水中浸泡1小時，為1個周期。反復(fù)5個周期，觀察漆膜變化。如無漆膜脫落、龜裂情況，說 明漆膜耐冷熱交變性能良好。
[0029] 耐腐蝕性測試:將樣板放入鹽霧機，用5%的氯化鈉溶液做噴霧試驗，觀察樣板是否 鼓泡、生銹（按國標(biāo)GB/T1771 -91)。
[0030] 通過以上的測試方法，實施例1至實施例5試驗結(jié)果如下表所示： 測試結(jié)果表
因此，本發(fā)明實施例提供的水浴性耐高溫防輻射徐料在常溫固化、漆膜基材附看力、防 龜裂、耐冷熱交變性、高溫下耐腐蝕性，存儲性等均表現(xiàn)突出，是一種很好的耐高溫防腐涂 料；同時，膨脹石墨、碳納米管以及鈦白粉使得上述涂料還具有防輻射、阻燃、抗菌等功能。 該涂料的生產(chǎn)相對簡單，節(jié)約能源。其在石油石化、冶金、電力、國防等特殊領(lǐng)域應(yīng)用前景廣 闊。
[0031]最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然 可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換;而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種水溶性耐高溫防輻射涂料，其特征在于，它包括以下重量份的原料:鋁溶膠8~ 12份、膨脹石墨10~15份、碳納米管5~10份、鈦白粉1~5份、輕丙基甲基纖維素0.5~3份、 玻璃粉8~14份、滑石粉5~10份、高嶺土粉10~15份、硅灰石粉10~15份、丙烯酸雙環(huán)戊烯 基氧乙基酯1~5份和水20~30份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性耐高溫防輻射涂料，其特征在于，它包括以下重量份的 原料:鋁溶膠9~11份、膨脹石墨12~14份、碳納米管7~9份、鈦白粉2~4份、羥丙基甲基纖 維素1~2份、玻璃粉10~12份、滑石粉7~9份、高嶺土粉12~14份、硅灰石粉11~14份、丙烯 酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2~3份和水23~27份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的水溶性耐高溫防輻射涂料，其特征在于，它包括以下重 量份的原料:鋁溶膠10份、膨脹石墨13份、碳納米管8份、鈦白粉3份、羥丙基甲基纖維素1.5 份、玻璃粉11份、滑石粉8份、高嶺土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯2份 和水25份。4. 一種權(quán)利要求1~3任一項所述的水溶性耐高溫防輻射涂料的制備方法，其包括以下 步驟： 在40~80°C的條件下，將鋁溶膠、膨脹石墨和水均勻混合，形成第一混合溶液； 將玻璃粉、滑石粉、高嶺土粉和硅灰石粉加入到所述第一混合溶液中，并超聲分散30~ 40分鐘，得到第二混合溶液； 將碳納米管、鈦白粉、羥丙基甲基纖維素和丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯分別加入到所 述第二混合溶液中，并在40~80°C的條件下超聲攪拌1~2小時，制得所述水溶性耐高溫防 車雖射涂料。
【文檔編號】C09D5/14GK105860608SQ201610263487
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】高德峰, 牛彥鵬, 李會芹, 劉超, 劉朝中, 趙保強, 于旺堂
【申請人】黃河科技學(xué)院