专利名称：一种耐高温防烧粘涂料及制备方法
技术领域：
本发明属于保温材料技术领域，具体涉及ー种用于高温窑炉或其它异型、旋转等热カ设备的ー种耐高温防烧粘涂料。
背景技术：
目前，国内外エ业上所用的隔热保温涂料种类繁多，但在高温窑炉或其它异型、旋转等热カ设备的隔热保温中，现有的保温涂料在技术性能及使用效果上并不十分理想，如有的导热系数高，耐高温性差、保温涂层厚、用料多、成本高；有的保温材料強度不够，施工成型后易开裂；有的在使用温度以及粘结カ上均达不到理想的适应窑炉的应用要求，从而影响了设备的热效率。还有的保温涂料在出厂时为配制好的粘稠糊状体，其水分重量占物 料重量的2-3倍以上，不但给大批量、远距离的发运和厂家贮存带来极大的不便，同时也增加了大量的运输贮存费用。而且，由于糊状体保温涂料保存期短，一旦远距离的发运，容易使保温涂料产生变质或出现脱水现象，由此导致保温涂料的粘结效果差或出现保温层涂抹不上的弊病。吹氧管是作为炼钢吹氧时从炉门插入熔池吹氧的ー种自耗式吹氧工具，在我国电炉和部分平炉炼钢生产中，已被作为主要吹氧工具而被广泛使用。由于炼钢吹氧要求条件十分苛刻，通常吹氧管插入温度高达1600°C以上的钢水熔池表面，一座钢水熔池通常配备两根吹氧管，两根吹氧管轮流使用，中间间隔30-40分钟。吹氧管在完成一次约20-30分钟的吹氧过程时，吹氧管的整个外表面粘满钢水和钢渣，在另ー根吹氧管工作期间，通常在高温下人エ进行快速清理，使得工人劳动强度増大，人员工作危险加大，生产效益降低，造成输送氧气的吹氧管大量消耗，使易氧化元素烧损严重。因此，通过改善吹氧管外表面防烧粘和防护功能，对于延长吹氧管的使用寿命，降低氧气的消耗，具有十分重要的经济和现实意义。CN 102030501A涉及ー种室温自干型的高温防烧粘涂料，以解决炼钢炉吹氧管外表面的防钢渣烧粘问题。所述高温防烧粘涂料的组成为硅丙乳液3. O 8. 0%、石墨15. O 25. 0%、ニ硫化钥I. O 5. O %、稀土氟化铈I. O 3. O %、金属氧化物5. O 10. 0%、气相ニ氧化硅I. O 3. 0%、焦磷酸钾O. I O. 2%、余量为水，其中金属氧化物选自三氧化ニ锑、氧化铜、氧化铝中的两种或三种任意比例的混合物。由于现有的涂料存在一系列问题，因此，迫切需要研发ー种能够耐高温、防烧粘、各方面性能优异的涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粘结強度高、导热系数低、保温性能好、能够在高温环境状态下实现热保、低温下实现冷保、适用范围广的耐高温防烧粘涂料。本发明为我国钢铁エ业炼钢吹氧管提供ー种室温自干型的高温防烧粘涂料，以解决炼钢炉吹氧管外表面的防钢渣烧粘问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案ー种耐高温防烧粘涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酯1(Γ50，氟硅酸3 16，硅丙乳液2 24，磷酸3 13，钛酸钾晶须7 22，石墨10 25、ニ硫化钥2 11、氟化铈广10、气相ニ氧化硅2 7。本发明所述硅酸こ酯与氟硅酸反应生成改性聚硅酸酯，作为主要的成膜物质。所述硅酸こ酯的重量份数可选择10. 5^49,16^40,22^34,28^31,30等。所述氟硅酸的重量份数可选择3. I 15，5 12，6 10，9等。本发明涂料还包括金属氧化物，金属氧化物为耐高温填料。进ー步地，所述金属氧化物选自三氧化ニ锑、氧化铜或氧化铝中的ー种或至少两 种的混合物，例如三氧化ニ铺，氧化铜和氧化招，三氧化ニ铺、氧化铜和氧化招的混合物。本发明所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为20 45%，例如20. 5 44%，24 40%，27 35%，32%等，进ー步优选25 37%，最优选30%。硅丙乳液选用进ロ特种助剂及特种功能単体，并引进特种有机硅，采用种子乳液，通过核壳包覆聚合エ艺合成。本发明选用硅丙乳液作为胶粘剂，能使防烧粘涂料对金属底材的粘结性能、涂层的耐高温性能和涂层在短时间内快速固化等性能得到保证。所述硅丙乳液的固含量为30 65%，例如31 64. 5%，38 56%，42 50%，47%等，进ー步优选42 60%，最优选 50%ο进ー步地，pH值为6. 2 9. 3，例如6. 22 9. 2,6. 8 8. 8,7. 5 8，7. 8等，进ー步优选为7 9，最优选为8。更进ー步地，布氏粘度为20(Tl000cps，例如 202 995cps，350 900cps，423 780cps，500 706cps，545 630cps，600cps 等，进ー步优选 45(T800cps，最优选 600cps。本发明选用石墨和ニ硫化钥为高温防烧粘填料，能使涂料的防烧粘性能得到明显提高，能起到润滑作用。石墨和ニ硫化钥的粒度小于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，进一步优选 I. 5 4 μ m,最优选 2 μ m。选用稀土化合物氟化铈为增强填料，能够抑制ニ硫化钥润滑剂的高温氧化，改善高温防烧粘涂料的防烧粘性能。其重量份数可选择I. 02 9. 86，I. 8 9. 2，3 8. 8,5. 5 7，6
坐寸ο气相ニ氧化硅为白色蓬松粉沫，多孔性，无毒无味无污染，耐高温。同时它具备的化学惰性以及特殊的触变性能明显改善橡胶制品的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性，橡胶改良后强度提高数十倍。液体系统、粘合剤、聚合物等的流变性与触变性控制、用作防沉、增稠、防流挂的助剂、HCR与RTV-2K硅酮橡胶的补强、可用来调节自由流动和作为抗结块剂来改善粉末性质等。气相ニ氧化硅的比表面积为15(T215m2/g，例如152 210m2/g，173 200m2/g, 187 193m2/g, 190m2/g等,进ー步优选17(Tl90m2/g,最优选180m2/g。在本发明中，气相ニ氧化娃为增稠剂。作为本发明的优选技术方案，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酯18 30，氟硅酸7 11，硅丙乳液16 20，磷酸6 9，钛酸钾晶须10 21，石墨13 18、ニ硫化钥5 8、氟化铺2 7、气相ニ氧化娃3^5 ；作为本发明最优选的技术方案，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酯24，氟硅酸8，硅丙乳液17，磷酸8，钛酸钾晶须16，石墨17、ニ硫化钥7、氟化铈4、气相ニ氧化硅4。 本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。ー种如上所述涂料的制备方法，包括以下步骤I)取硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入氟硅酸水溶液，在25 80°C温度下反应1^5h,形成无机成膜物质A ；2 )将硅丙乳液，钛酸钾晶须，石墨、ニ硫化钥、氟化铈、气相ニ氧化硅混合均匀，形成组分B ；
3)将无机成膜物质A，组分B以及磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。进ー步地，步骤I)所述的温度优选40 60で，例如40. 5 58°C，44 55°C，48 51°C，50°C等，进ー步优选45°C。进ー步地，步骤I)所述的反应时间为2 3. 5h，例如2. 02^3. 4h，2. 6 3h，2. 85h，最优选3h。本发明涂料的涂敷方法用毛刷将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。零件表面需经预先除油、除锈等表面处理。刷涂好的的零件应在室温放置30分钟以上后即可使用。与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果本发明的保温喷涂料具备了较强的热保、冷保功能，其热保温度最高可达1300°C左右，冷保温度最低可达-60°C。完全可以适应各种热カ设备以及各种低温设施的保温要求，因此，拓宽了保温喷涂料的应用范围。从而获得一种隔热保温性能好、导热系数低、能够在高温环境状态下实现窑炉等热カ设备的喷涂保温，同时还可在常温或低温下，用于其它保温设施的涂抹，且适用范围广的保温喷涂料。本发明所述耐高温防烧粘涂料制备的涂层对金属底材具有良好的粘结力、优异的防烧粘功能和防护功能，而且涂层在室温下能快速自干。所述高温防烧粘涂料可在炼钢炉吹氧管外表面使用，对吹氧管表面具有防烧粘和防护功能，可解决炼钢炉吹氧管外表面的防钢渣烧粘问题。下面对本发明进ー步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I首先取IOkg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入16kg氟硅酸水溶液，在25°C温度下反应5h,形成无机成膜物质A ;将2kg娃丙乳液,7kg钛酸钾晶须，IOkg石墨，Ilkg ニ硫化钥，IOkg氟化铈，2kg气相ニ氧化硅混合均匀，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及13kg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。
所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为20%。所述硅丙乳液的固含量为65%，pH值为6. 2，布氏粘度为200cps。石墨和ニ硫化钥的粒度为4 μ m。气相ニ氧化硅的比 表面积为215m2/g。实施例2首先取50kg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入3kg氟硅酸水溶液，在80°C温度下反应Ih,形成无机成膜物质A ;将24kg娃丙乳液,22kg钛酸钾晶须,25kg石墨,2kg ニ硫化钥，Ikg氟化铈，7kg气相ニ氧化硅混合均匀，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及3kg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为45%。所述硅丙乳液的固含量为30%，pH值为9. 3，布氏粘度为lOOOcps。石墨和ニ硫化钥的粒度为3 μ m。气相ニ氧化硅的比表面积为170m2/g。实施例3首先取18kg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入Ilkg氟硅酸水溶液，在45°C温度下反应3h,形成无机成膜物质A ;将16kg娃丙乳液,6kg三氧化ニ铺，IOkg钛酸钾晶须，13kg石墨,8kg ニ硫化钥,2kg氟化铺,3kg气相ニ氧化娃混合均勻，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及9kg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为25%。所述硅丙乳液的固含量为60%，pH值为7，布氏粘度为800cps。石墨和ニ硫化钥的粒度为I. 5 μ m。气相ニ氧化硅的比表面积为150m2/g。实施例4首先取30kg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入7kg氟硅酸水溶液，在40°C温度下反应3. 5h,形成无机成膜物质A ;将20kg娃丙乳液，15kg氧化招,21kg钛酸钾晶须，18kg石墨,5kg ニ硫化钥,7kg氟化铺,5kg气相ニ氧化娃混合均勻，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及6kg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为37%。所述硅丙乳液的固含量为42%，pH值为9，布氏粘度为450cps。石墨和ニ硫化钥的粒度为4. 6 μ m。气相ニ氧化硅的比表面积为190m2/g。实施例5首先取24kg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入8kg氟硅酸水溶液，在60°C温度下反应2h,形成无机成膜物质A ;将17kg娃丙乳液,16kg钛酸钾晶须，17kg石墨,7kg ニ硫化钥，4kg氟化铈，4kg气相ニ氧化硅混合均匀，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及8kg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为30%。所述硅丙乳液的固含量为50%，pH值为8，布氏粘度为600cps。石墨和ニ硫化钥的粒度为2 μ m。
气相ニ氧化硅的比表面积为180m2/g。实施例6首先取20kg硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入9kg氟硅酸水溶液，在25°C温度下反应5h,形成无机成膜物质A ;将17kg娃丙乳液,12kg氧化铜，15kg钛酸钾晶须，15kg石墨，7kg ニ硫化钥,3kg氟化铺,4kg气相ニ氧化娃混合均勻，形成组分B ;将无机成膜物质A，组分B以及IOkg磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。所述硅酸こ酯中二氧化硅的含量为42%。所述硅丙乳液的固含量为54%，pH值为 . 1，布氏粘度为730cps。石墨和ニ硫化钥的粒度为2 μ m。气相ニ氧化硅的比表面积为200m2/g。对比实施例将CN 102030501A中公开的技术方案作为本发明的对比实施例称取800.0克石墨、170. O克ニ硫化钥、100. O克氟化铈、310. O克金属氧化物(120. O克三氧化ニ锑、190. O克氧化铜)和气相ニ氧化硅90. O克和6. O克的焦磷酸钾放入球磨罐中，再加入300. O克的蒸馏水进行研磨；分散均匀后再加入500克的硅丙乳液和余量的蒸馏水分散均匀即为5kg的高温防烧粘涂料。将本发明实施例1-6与对比实施例进行检测I、检测方法涂层外观和表干时间采用目測，涂层附着力GB/T1720_89，储存稳定性储存2年以上性能不变。2、检测结果本发明实施例1-6的涂层外观平整光滑，无裂纹；在30min内快速自干，而对比例需要3(T40min时间才能够自干；涂层附着力为ー级以上；在储存2年后，各项性能不变，而对比例的储存稳定时间仅为I年。本发明涂料的热保温度可达1300°C左右，冷保温度为_60°C左右，因此具有较好的耐高温性能。申请人:声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的制备步骤，但本发明并不局限于上述制备步骤，即不意味着本发明必须依赖上述制备步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.ー种耐高温防烧粘涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酷10 50，氟硅酸Γ16，硅丙乳液2 24，磷酸Γ13，钛酸钾晶须7 22，石墨10 25，ニ硫化钥2 11，氟化铈f 10，气相ニ氧化硅2 I。
2.如权利要求I所述的涂料，其特征在于，还包括金属氧化物； 优选地，所述金属氧化物选自三氧化ニ锑、氧化铜或氧化铝中的一种或至少两种的混合物。
3.如权利要求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为20 45%，进ー步优选25 37%，最优选30%。
4.如权利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述硅丙乳液的固含量为30飞5%，进一步优选42 60%，最优选50% ； 优选地，pH值为6. 2 9. 3，进ー步优选为7 9，最优选为8 ； 优选地，布氏粘度为20(Tl000cps，进ー步优选45(T800cps，最优选600cps。
5.如权利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述石墨和ニ硫化钥的粒度小于5 μ m,进一步优选I. 5 4 μ m,最优选2 μ m。
6.如权利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述气相ニ氧化硅的比表面积为150 215m2/g，进ー步优选 17(Tl90m2/g，最优选 180m2/g。
7.如权利要求1-6之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酯18 30，氟硅酸疒11，硅丙乳液16 20，磷酸6 9，钛酸钾晶须10 21，石墨13 18，ニ硫化钥5 8，氟化铈2 7，气相ニ氧化硅3飞； 或，所述涂料按重量份数包括以下组分硅酸こ酯24，氟硅酸8，硅丙乳液17，磷酸8，钛酸钾晶须16，石墨17，ニ硫化钥7，氟化铈4，气相ニ氧化硅4。
8.—种如权利要求1-7之一所述涂料的制备方法，包括以下步骤 1)取硅酸こ脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入氟硅酸水溶液，在25 80°C温度下反应1^5h,形成无机成膜物质A ； 2)将硅丙乳液、钛酸钾晶须、石墨、ニ硫化钥、氟化铈、气相ニ氧化硅混合均匀，形成组分B ； 3)将无机成膜物质A，组分B以及磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤I)所述的温度优选4(T60°C，进ー步优选 45°C。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤I)所述的反应时间为2 3.5h，最优选3h。
全文摘要
本发明涉及一种耐高温防烧粘涂料及制备方法。所述涂料由硅酸乙酯，氟硅酸，硅丙乳液，磷酸，钛酸钾晶须，石墨，二硫化钼，氟化铈，气相二氧化硅制成。首先取硅酸乙脂投入反应釜中搅拌，缓缓加入氟硅酸水溶液，形成无机成膜物质A；将硅丙乳液、钛酸钾晶须、石墨、二硫化钼、氟化铈、气相二氧化硅混合均匀，形成组分B；将无机成膜物质A，组分B以及磷酸，适量水混合，搅拌均匀，得到耐高温防烧粘涂料。本发明的保温喷涂料具备了较强的热保、冷保功能，其热保温度最高可达1300℃左右，冷保温度最低可达-60℃。完全可以适应各种热力设备以及各种低温设施的保温要求，同时其他各方面性能良好。
文档编号C09D7/12GK102690598SQ20121019466
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日
发明者管伟 申请人:天长市银狐漆业有限公司