一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料及其制备方法 (Inorganic high-temperature-resistant ceramic wear-resistant anticorrosive paint and preparation method thereof ) 是由 贾学明 袁婷 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料及其制备方法。该涂料由包括以下重量份的原料制备而成：无机硅树脂50-70份、二氧化钛3-10份、云母铁红粉3-10份、钨粉1-5份、改性碳化硅5-15份、磷酸盐5-15份、润湿分散剂2份。本发明的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料,添加了磷酸盐,改变了各组分的含量,使得得到的涂料的耐盐水性得到了显著的提高。本发明的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的制备方法中,添加一定量的磷酸盐到改性碳化硅过程中,对涂料的耐盐水性起到了预料不到的作用。(The invention discloses an inorganic high-temperature-resistant ceramic wear-resistant anticorrosive paint and a preparation method thereof. The coating is prepared from the following raw materials in parts by weight: 50-70 parts of inorganic silicon resin, 3-10 parts of titanium dioxide, 3-10 parts of micaceous iron oxide red powder, 1-5 parts of tungsten powder, 5-15 parts of modified silicon carbide, 5-15 parts of phosphate and 2 parts of wetting dispersant. According to the inorganic high-temperature-resistant ceramic wear-resistant anticorrosive coating, phosphate is added, the content of each component is changed, and the salt water resistance of the obtained coating is remarkably improved. In the preparation method of the inorganic high-temperature-resistant ceramic wear-resistant anticorrosive coating, a certain amount of phosphate is added into the modified silicon carbide, so that the unexpected effect on the salt water resistance of the coating is achieved.)
技术领域
本发明属于涂漆
技术领域
，具体涉及一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料及其制备方法。背景技术
汽车、飞机发动机及排气管、航空器、船舶电机、高温料传输管道等钢铁建材的耐高温防锈漆按防锈机理主要分为物理覆盖性和电化学性防腐蚀两大类。前者靠成膜基料和其中加的入无机填料、防锈颜料等，如云母、石墨、碳化硅、铁红、氧化锌、磷酸盐类等形成致密的漆膜，以阻止环境中腐蚀性物质的侵入；后者化学抑锈作用，加入磷酸盐和铁红中的亚铁组分、铝粉、锌粉等能与侵入的水、空气、二氧化碳等发生电化学作用，保护基体金属不被腐蚀。
在早期的研究了，本专利申请人的专利CN108441002A公开了一种无机耐高温涂料及无机耐高温涂料的制备方法。该无机耐高温涂料选用无机硅树脂和无毒耐高温颜料，及金属钨粉及碳化硅等填料，使得制备得到的涂料具有高硬度，附着力、耐热性、耐磨性、防腐防锈性、耐水、化学品好，可耐1650℃高温。
由于车辆发动机和飞机发动机身较大，不易于常规涂装，在应用时需要2小时内自动干燥，且涂料不能高温烧结。CN108441002A公开的无机耐高温涂料不能满足相关要求。
发明内容
本发明是对专利CN108441002A的改进，本发明提供的无机耐高温涂料，可适用于各种机动车辆的发动机、航空航天产品、石油化工储罐及输送管道、高铁、玻璃幕墙、发夹、厨具、家用电器的高温部位、烧烤用具，军工航天器等表面涂装，具有很好的耐盐水和快速干燥的性能。
本发明的第一方面在于公开一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，由包括以下重量份的原料制备而成：
无机硅树脂50-70份、二氧化钛3-10份、云母铁红粉3-10份、钨粉1-5份、改性碳化硅5-15份、磷酸盐5-15份、润湿分散剂2份。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述无机硅树脂为偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶、纳米氧化铝和二氧化钛溶胶的混合物。
在本发明的一些优选的实施方式中，由包括以下重量份的原料制备而成：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、润湿分散剂2份。
本发明的第二方面在于公开第一方面所述的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
S01，水、SiC微粉、硅烷偶联剂和磷酸盐，在氮气保护条件下反应；
趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中分散，离心洗涤；
干燥，冷却后待用；
S02，将润湿分散剂与无机硅树脂混合，第一次分散；
加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤S01得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸盐，第二次分散，得到所述涂料。
在本发明的一些优选的实施方式中，S01中，SiC微粉、硅烷偶联剂和磷酸盐的重量比例为(30-50)：(1-3)：(2-15)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，S01中，SiC微粉、硅烷偶联剂和磷酸盐的重量比例为40：2：(7.5-8.5)。
在本发明的一些优选的实施方式中，S01中，在60-80℃并搅拌反应5-7h。
在本发明的一些优选的实施方式中，S01中，所述分散为超声分散，优选为200W超声分散12-25min。
在本发明的一些优选的实施方式中，S01中，所述干燥为80-105℃烘箱中干燥9-12h。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，所述第一次分散和第二次分散均为搅拌分散；优选第一次分散为400-600rpm搅拌分散5-15min，优选第二次分散为800-1200rpm搅拌分散20-40min。
在本发明的一些优选的实施方式中，S01中，按照以下公式确定加入到SiC微粉和硅烷偶联剂中的磷酸盐的重量：
其中，a和b为权重系数，分别取值8-10和1-3,；W1为SiC微粉重量，W2为硅烷偶联剂重量，Ws为重量阈值，无量纲，取值40-60。
在本发明的一些优选的实施方式中，S02中，所述第一次分散和第二次分散均为机械搅拌分散，通过以下公式确定第二次分散的搅拌速度：
其中，R1为第一次分散的转速，k为常数，取值2-2.5，b为调节因子，取值9-11。
本发明的有益效果：
(1)本发明的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，添加了磷酸盐，改变了各组分的含量，使得得到的涂料的耐盐水性得到了显著的提高。本发明的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的制备方法中，添加一定量的磷酸盐到改性碳化硅过程中，对涂料的耐盐水性起到了预料不到的作用。
(2)本发明的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，以无机硅树脂和二氧化钛为主要原料，以云母铁红粉、钨粉、改性碳化硅、磷酸盐和润湿分散剂为添加剂，得到的涂料干燥速度快，干燥时间均在2h以内。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
所述无机硅树脂为深圳市科维新材有限公司生产的KW-5009，主要成分为特种偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶、纳米氧化铝和二氧化钛溶胶的混合物，具有超强的附着力，在金属基材上可达0级，柔韧性好，固化后成膜硬度高，可达8H，耐老化性能好，使用期限可达50年，与颜填料相容性好。所述钨粉粒径为80-100目。所述超声分散在200W的超声清洗器中进行。所述润湿分散剂为VXL6212，为阳离子型高分子分散剂。
若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。
实施例1
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和2g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例2
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和4g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例3
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和6g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例4
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和8g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例5
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和10g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例6
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和15g磷酸锌，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸锌的重量，剩余的磷酸锌为磷酸锌配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸锌的重量。
实施例7
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸钾10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和8g磷酸钾，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸钾，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸钾的重量，剩余的磷酸钾为磷酸钾配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸钾的重量。
实施例8
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸铵10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉、2g硅烷偶联剂和8g磷酸铵，在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和剩余的磷酸铵，1000rpm搅拌分散30min；
其中，步骤(1)得到的改性碳化硅在计量时要扣除其中磷酸铵的重量，剩余的磷酸铵为磷酸铵配方含量减去步骤(1)得到的改性碳化硅中磷酸铵的重量
实施例9
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，S01中，按照以下公式确定加入到SiC微粉和硅烷偶联剂中的磷酸盐的重量：
其中，a和b为权重系数，分别取值8-10和1-3,；W1为SiC微粉重量，W2为硅烷偶联剂重量，Ws为重量阈值，无量纲，取值40-60。
通过本实施例的方法确定的磷酸盐的相对于SiC微粉和硅烷偶联剂的重量，磷酸盐对碳化硅的改性，产生了有利于提高耐盐水性的影响。低于或高于该重量的磷酸盐的重量，提高耐盐水性的幅度微弱，接近于0。
实施例10
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，S02中，所述第一次分散和第二次分散均为机械搅拌分散，通过以下公式确定第二次分散的搅拌速度：
其中，R1为第一次分散的转速，k为常数，取值2-2.5，b为调节因子，取值9-11。
本实施例确定的搅拌速度，可以快速的确定适宜的搅拌速度，同时可以充分的对涂料进行搅拌，使得产品得到了充分的搅拌。
对比例1
一种无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，包括以下重量份的原料：
无机硅树脂55份、二氧化钛5份、云母铁红粉5份、钨粉3份、改性碳化硅10份、磷酸锌10份、及润湿分散剂2份。
制备方法，包括以下步骤：
1碳化硅的制备
(1)在三口圆底烧瓶中加入340mL水、40g SiC微粉和2g硅烷偶联剂在氮气保护条件下升温至70℃并搅拌反应6h。
(2)反应结束后，产物趁热真空抽滤，抽滤产物溶于水中超声分散20min，离心洗涤。
(4)于100℃烘箱中干燥10h，冷却后待用。
2涂料的制备：
(1)将润湿分散剂与无机硅树脂混合，500rpm搅拌分散10min；
(2)加入二氧化钛、云母铁红粉、钨粉、步骤(1)得到的改性碳化硅，和磷酸锌，1000rpm搅拌分散30min。
实验例
取按照实施例和对比例得到的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，按照CN108441002A的方法测定耐盐水性，结果见表1。
表1无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料的耐盐水性(60℃)
耐盐水性/h
实施例1
5.0b
实施例2
4.5b
实施例3
5.0b
实施例4
6.5c
实施例5
4.5b
实施例6
4.5b
实施例7
4.5b
实施例8
5.0b
对比例1
3.0a
同一列数据中，标注不同的小写字母表示显著差异，P＜0.05
取按照实施例和对比例得到的无机耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，按照常规的方法和厚度涂布涂料，考察其干燥时间。实施例1-8的涂料，干燥时间均在2h之内。CN108441002A的实施例1的涂料，按照同样方法和厚度涂布，干燥时间超出了2h。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。