本发明属于不锈钢加工
技术领域：
，具体涉及一种用于不锈钢表面的耐候性涂层及其制备方法。
背景技术：
：不锈钢材料除具有优良的耐腐蚀性能外，还具有良好的耐热、耐磨及抗蠕变性能，这些优异性能使不锈钢材料在水泥热工设备中得到广泛的应用，但在800～1000℃高温的服役过程中，会受到大量飞灰、煤粉、含有较高硫分(h2s、so2、so3等)高温烟气的冲刷腐蚀，除了受到高温氧化、高温磨损的综合作用，同时还容易与飞灰中的金属氧化物(如k2o、na2o等)发生化学反应，生成低熔点的na2so4-k2so4吸附在炉管表面，并进一步与表面的fe2o3发生作用，生成的三元共晶复合熔盐[fe2(so4)3-k2so4-na2so4]，以熔融态沉积在零件表面，使零件发生电化学为主的热腐蚀，其腐蚀速率远高于一般的高温氧化或硫化，从而导致零件发生早期失效。陶瓷材料具有熔点高、抗腐蚀和抗氧化性强、耐热性和化学稳定性好、弹性模量、硬度和高温强度高的特点，因此常将陶瓷粉末喷涂或沉积在金属基体(如不锈钢材料)表面，以达到隔热、防腐蚀、耐磨和延长寿命的作用。但在使用过程中发生热循环时，高温合金基底与表面陶瓷涂层间由于热膨胀系数的差异而产生巨大的热失配应力，使得陶瓷涂层产生拉应力而脱落。因此，一般热障涂层包括三层，在合金基底与陶瓷隔热层之间的mcraly粘结层、由元素扩散氧化形成的热生长氧化物层tgo和外层陶瓷隔热层。但是，喷涂粘结底层和陶瓷工作涂层的方法工序复杂、成本较高，制约了其工业化应用进程，因此，将工作涂层和粘结底层结合的方法制备涂层，将陶瓷颗粒直接加入到粘结底层中，这样可获得与基体结合良好的涂层，并且涂层兼具高温耐热、耐磨、耐腐蚀等综合性能，满足使用的要求，但是该方法的工艺过程还是过于复杂。公开号为cn102627405a，公开了一种应用于镍基合金表面的微晶玻璃涂层，采用30-40质量份的二氧化硅、10-15质量份的氧化镁、15-25质量份的氧化铝、10-15质量份的碳酸氢钠以及0.5-1.5质量份的镍。公开号为cn101386728a，公开了一种基于304不锈钢集采的耐高温绝缘涂层材料，改材料由玻璃陶瓷粉末和有机载体组成。上述现有技术的缺点是：1)针对低镍合金不能起到良好的抗热腐蚀效果。所述涂层是针对镍基合金的高温防护涂层，不锈钢领域中200系列不锈钢属于低镍合金，其价格远低于镍基合金表面，更具市场潜力。而200系列不锈钢在600℃开始氧化，其高温防护的需求更加突出。2)使用的原料并不是矿物，增加了使用成本。综上所述，因此需要一种更好的耐候性涂层，来改善现有技术的不足，从而推动该行业的发展。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于不锈钢表面的耐候性涂层及其制备方法，本发明操作工艺简单、成本低廉，最终在不锈钢表面形成完整、光滑的涂层，改善了涂层和不锈钢的结合强度，而且能够显著改善不锈钢表面的耐磨性能，从而延长不锈钢的使用寿命。本发明提供了如下的技术方案：一种用于不锈钢表面的耐候性涂层，包括以下重量份的原料：改性氨基树脂13-17份、改性丙烯酸树脂12-16份、羟乙基纤维素8-11份、十二醇酯6-9份、凹凸棒土5-8份、珍珠岩3-6份、钛白粉4-7份、硅灰粉4-6份、滑石粉3-6份、四氯间苯二甲腈3-6份、三乙醇胺2-4份、抗氧剂2-4份、流平剂1-3份、消泡剂2-4份、钛酸酯偶联剂2-4份、分散剂3-5份、含氟表面活性剂3-5份和去离子水9-14份。优选的，所述涂层包括以下重量份的原料：改性氨基树脂15-17份、改性丙烯酸树脂12-15份、羟乙基纤维素8-10份、十二醇酯7-9份、凹凸棒土5-7份、珍珠岩4-6份、钛白粉4-6份、硅灰粉5-6份、滑石粉3-5份、四氯间苯二甲腈4-6份、三乙醇胺2-3份、抗氧剂3-4份、流平剂1-2份、消泡剂3-4份、钛酸酯偶联剂2-3份、分散剂4-5份、含氟表面活性剂3-4份和去离子水12-14份。优选的，所述涂层包括以下重量份的原料：改性氨基树脂16份、改性丙烯酸树脂14份、羟乙基纤维素9份、十二醇酯8份、凹凸棒土6份、珍珠岩5份、钛白粉5份、硅灰粉6份、滑石粉4份、四氯间苯二甲腈5份、三乙醇胺2份、抗氧剂3份、流平剂2份、消泡剂4份、钛酸酯偶联剂2份、分散剂5份、含氟表面活性剂3份和去离子水13份。一种用于不锈钢表面的耐候性涂层的制备方法，包括以下制备步骤：a、将凹凸棒土、珍珠岩、钛白粉、硅灰粉和滑石粉混合导入球磨机中，球磨1.5-1.6h，得到混合物一；b、将改性氨基树脂、改性丙烯酸树脂、羟乙基纤维素和十二醇酯混合导入反应釜中，在103-105℃下加热并搅拌反应0.8-1.1h，搅拌速度为80-100r/min，反应结束后，再加入四氯间苯二甲腈、钛酸酯偶联剂，保持搅拌速度不变，在87-90℃下搅拌反应0.6-0.8h，反应结束后，在50-55℃下保温，得到混合物二；c、将混合物一加入到混合物二中，再加入分散剂、含氟表面活性剂和去离子水，在380-420r/min的转速下搅拌0.8-1h，得到混合物三；d、向混合物三中加入三乙醇胺、抗氧剂、流平剂和消泡剂，在65-68℃下，以300-350r/min的转速，加热并搅拌反应20-24min，再置于干燥机中，脱水至固含量在70-75%，即可得到成品。优选的，所述步骤b的改性氨基树脂的制备方法为：将脲醛树脂导入反应釜中，升温至75℃，加热35min，再加入三聚氰胺、聚乙二醇，保持温度不变，缓慢搅拌反应22min，之后冷却至常温，调节ph值至9，在85℃下经蒸馏、干燥、冷却，即可得到改性氨基树脂。优选的，所述步骤b的改性丙烯酸树脂的制备方法为：将甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙醇混合加入反应釜中，在70℃下加热15min，再加入十二烷基磺酸钠、丙烯酸丁酯和水，保持温度不变，在250r/min的转速下搅拌22min，反应结束后，再加入纳米二氧化钛、过硫酸钠，降温至58℃，反应0.6h，之后冷却至常温，即可得到改性丙烯酸树脂。优选的，所述步骤c的分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯按质量比2:1:3混合而成。优选的，所述步骤c的含氟表面活性剂为全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠和含氟聚氧乙烯磺酸钠按质量比1:1:2混合而成。优选的，所述步骤d的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:2:2:2混合而成。优选的，所述步骤d的流平剂为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂按质量比1:3混合而成。本发明的有益效果是：本发明操作工艺简单、成本低廉，最终在不锈钢表面形成完整、光滑的涂层，改善了涂层和不锈钢的结合强度，而且能够显著改善不锈钢表面的耐磨性能，从而延长不锈钢的使用寿命。本发明中的改性氨基树脂和改性丙烯酸树脂的协同作用下，可以使得涂层具有良好的光泽度、良好的抗静电能力、较好的力学性能、耐老化性能及耐磨性能，加入的凹凸棒土、珍珠岩、钛白粉、硅灰粉，可有效提升涂层的耐候性能，而且还具有价格和环保优势，附着力强、延展性好、耐高温，从而延长其使用寿命。本发明中的分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯的配比，在该比例下，相较于传统的单一成分的分散剂，三者的协同作用，可以有效包覆在固体颗粒的表层，使其具有更好的润滑性，从而提高其在混合物体系中的分散效果。本发明中的含氟表面活性剂为全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠和含氟聚氧乙烯磺酸钠的配比，在该比例下，相较于传统的单一成分的活性剂，其具有改善涂层表面性能的作用，改善涂层表面的成膜后的分子间张力，从而提高涂层的耐沾污性能。本发明中的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076和抗氧剂168的配比，相较于传统的单一成分的抗氧剂，其抗氧化的作用更加显著，并且效果持久。本发明中的流平剂为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂的配比，同样的，在本发明多次调和出的比例下，其比单一的流平剂的效果要显著。具体实施方式实施例1一种用于不锈钢表面的耐候性涂层，包括以下重量份的原料：改性氨基树脂13份、改性丙烯酸树脂16份、羟乙基纤维素11份、十二醇酯6份、凹凸棒土8份、珍珠岩3份、钛白粉4份、硅灰粉4份、滑石粉3份、四氯间苯二甲腈3份、三乙醇胺4份、抗氧剂4份、流平剂3份、消泡剂4份、钛酸酯偶联剂4份、分散剂3份、含氟表面活性剂3份和去离子水9份。一种用于不锈钢表面的耐候性涂层的制备方法，包括以下制备步骤：a、将凹凸棒土、珍珠岩、钛白粉、硅灰粉和滑石粉混合导入球磨机中，球磨1.6h，得到混合物一；b、将改性氨基树脂、改性丙烯酸树脂、羟乙基纤维素和十二醇酯混合导入反应釜中，在105℃下加热并搅拌反应1.1h，搅拌速度为100r/min，反应结束后，再加入四氯间苯二甲腈、钛酸酯偶联剂，保持搅拌速度不变，在90℃下搅拌反应0.8h，反应结束后，在50℃下保温，得到混合物二；c、将混合物一加入到混合物二中，再加入分散剂、含氟表面活性剂和去离子水，在420r/min的转速下搅拌1h，得到混合物三；d、向混合物三中加入三乙醇胺、抗氧剂、流平剂和消泡剂，在68℃下，以350r/min的转速，加热并搅拌反应24min，再置于干燥机中，脱水至固含量在70%，即可得到成品。步骤b的改性氨基树脂的制备方法为：将脲醛树脂导入反应釜中，升温至75℃，加热35min，再加入三聚氰胺、聚乙二醇，保持温度不变，缓慢搅拌反应22min，之后冷却至常温，调节ph值至9，在85℃下经蒸馏、干燥、冷却，即可得到改性氨基树脂。步骤b的改性丙烯酸树脂的制备方法为：将甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙醇混合加入反应釜中，在70℃下加热15min，再加入十二烷基磺酸钠、丙烯酸丁酯和水，保持温度不变，在250r/min的转速下搅拌22min，反应结束后，再加入纳米二氧化钛、过硫酸钠，降温至58℃，反应0.6h，之后冷却至常温，即可得到改性丙烯酸树脂。步骤c的分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯按质量比2:1:3混合而成。步骤c的含氟表面活性剂为全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠和含氟聚氧乙烯磺酸钠按质量比1:1:2混合而成。步骤d的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:2:2:2混合而成。步骤d的流平剂为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂按质量比1:3混合而成。实施例2一种用于不锈钢表面的耐候性涂层，包括以下重量份的原料：改性氨基树脂15份、改性丙烯酸树脂12份、羟乙基纤维素10份、十二醇酯9份、凹凸棒土7份、珍珠岩6份、钛白粉6份、硅灰粉5份、滑石粉3份、四氯间苯二甲腈4份、三乙醇胺2份、抗氧剂4份、流平剂2份、消泡剂3份、钛酸酯偶联剂3份、分散剂5份、含氟表面活性剂3份和去离子水14份。一种用于不锈钢表面的耐候性涂层的制备方法，包括以下制备步骤：a、将凹凸棒土、珍珠岩、钛白粉、硅灰粉和滑石粉混合导入球磨机中，球磨1.6h，得到混合物一；b、将改性氨基树脂、改性丙烯酸树脂、羟乙基纤维素和十二醇酯混合导入反应釜中，在105℃下加热并搅拌反应1.1h，搅拌速度为100r/min，反应结束后，再加入四氯间苯二甲腈、钛酸酯偶联剂，保持搅拌速度不变，在90℃下搅拌反应0.8h，反应结束后，在55℃下保温，得到混合物二；c、将混合物一加入到混合物二中，再加入分散剂、含氟表面活性剂和去离子水，在380r/min的转速下搅拌0.8h，得到混合物三；d、向混合物三中加入三乙醇胺、抗氧剂、流平剂和消泡剂，在65℃下，以300r/min的转速，加热并搅拌反应24min，再置于干燥机中，脱水至固含量在70%，即可得到成品。步骤b的改性氨基树脂的制备方法为：将脲醛树脂导入反应釜中，升温至75℃，加热35min，再加入三聚氰胺、聚乙二醇，保持温度不变，缓慢搅拌反应22min，之后冷却至常温，调节ph值至9，在85℃下经蒸馏、干燥、冷却，即可得到改性氨基树脂。步骤b的改性丙烯酸树脂的制备方法为：将甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙醇混合加入反应釜中，在70℃下加热15min，再加入十二烷基磺酸钠、丙烯酸丁酯和水，保持温度不变，在250r/min的转速下搅拌22min，反应结束后，再加入纳米二氧化钛、过硫酸钠，降温至58℃，反应0.6h，之后冷却至常温，即可得到改性丙烯酸树脂。步骤c的分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯按质量比2:1:3混合而成。步骤c的含氟表面活性剂为全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠和含氟聚氧乙烯磺酸钠按质量比1:1:2混合而成。步骤d的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:2:2:2混合而成。步骤d的流平剂为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂按质量比1:3混合而成。实施例3一种用于不锈钢表面的耐候性涂层，包括以下重量份的原料：改性氨基树脂16份、改性丙烯酸树脂14份、羟乙基纤维素9份、十二醇酯8份、凹凸棒土6份、珍珠岩5份、钛白粉5份、硅灰粉6份、滑石粉4份、四氯间苯二甲腈5份、三乙醇胺2份、抗氧剂3份、流平剂2份、消泡剂4份、钛酸酯偶联剂2份、分散剂5份、含氟表面活性剂3份和去离子水13份。一种用于不锈钢表面的耐候性涂层的制备方法，包括以下制备步骤：a、将凹凸棒土、珍珠岩、钛白粉、硅灰粉和滑石粉混合导入球磨机中，球磨1.6h，得到混合物一；b、将改性氨基树脂、改性丙烯酸树脂、羟乙基纤维素和十二醇酯混合导入反应釜中，在105℃下加热并搅拌反应0.8h，搅拌速度为100r/min，反应结束后，再加入四氯间苯二甲腈、钛酸酯偶联剂，保持搅拌速度不变，在87℃下搅拌反应0.6h，反应结束后，在55℃下保温，得到混合物二；c、将混合物一加入到混合物二中，再加入分散剂、含氟表面活性剂和去离子水，在380r/min的转速下搅拌1h，得到混合物三；d、向混合物三中加入三乙醇胺、抗氧剂、流平剂和消泡剂，在65℃下，以300r/min的转速，加热并搅拌反应24min，再置于干燥机中，脱水至固含量在75%，即可得到成品。步骤b的改性氨基树脂的制备方法为：将脲醛树脂导入反应釜中，升温至75℃，加热35min，再加入三聚氰胺、聚乙二醇，保持温度不变，缓慢搅拌反应22min，之后冷却至常温，调节ph值至9，在85℃下经蒸馏、干燥、冷却，即可得到改性氨基树脂。步骤b的改性丙烯酸树脂的制备方法为：将甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙醇混合加入反应釜中，在70℃下加热15min，再加入十二烷基磺酸钠、丙烯酸丁酯和水，保持温度不变，在250r/min的转速下搅拌22min，反应结束后，再加入纳米二氧化钛、过硫酸钠，降温至58℃，反应0.6h，之后冷却至常温，即可得到改性丙烯酸树脂。步骤c的分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯按质量比2:1:3混合而成。步骤c的含氟表面活性剂为全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠和含氟聚氧乙烯磺酸钠按质量比1:1:2混合而成。步骤d的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:2:2:2混合而成。步骤d的流平剂为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂按质量比1:3混合而成。对比例1采用现有技术中的不锈钢用的普通涂层进行检测对比。检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：表一：检测项目实施例1实施例2实施例3对比例1涂层厚度（mm）2.242.252.242.58高温抗氧化性/1000℃下150h增重（mg/cm2）3.3173.3283.2933.774耐磨性能（摩擦磨损失重率/mft-3000摩擦磨损试验机）0.0058%0.0061%0.0057%0.0083%附着力（mpa）14.613.914.79.5由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12