水溶性耐高温防辐射涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种水溶性耐高温防辐射涂料，它包括以下重量份的原料：铝溶胶8～12份、膨胀石墨10～15份、碳纳米管5～10份、钛白粉1～5份、羟丙基甲基纤维素0.5～3份、玻璃粉8～14份、滑石粉5～10份、高岭土粉10～15份、硅灰石粉10～15份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1～5份和水20～30份。本发明还提供一种上述水溶性耐高温防辐射涂料的制备方法。本发明提供的上述水溶性耐高温防辐射涂料中的各组分之间相互配合，优势互补，使得该涂料保持良好附着力的前提下，具有优异的防腐、防辐射、抗菌、阻燃、耐受高温、防龟裂、防腐、耐冷热交变性、储存稳定性等特性。
【专利说明】
水溶性耐高温防辐射涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于涂料技术领域，特别是涉及一种水溶性耐高温防辐射涂料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 防辐射材料已成为当今材料学科的一大课题，随着各种高辐射设备的出现和广泛 应用，防辐射材料的研究已引起了人们的普遍关注。2011年3月11日的日本大地震所引发的 福岛核电站危机，也引发了人们对核辐射的担忧;而人们生活中各种辐射源存在，也迫使人 们对防辐射材料的重视;辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪音之后的第四大环境 污染源，成为危害人类健康的隐形"杀手"，防护辐射已成为当务之急。
[0003] 目前，防辐射涂料大多采用的是在涂料组分中加入重金属或稀有金属粉末及其氧 化物，尤其是含Ba、Pb、U、Lu等金属化合物，或者采用复合镀层，但必然也带来施工困难，附 着力不够，同时功能不够等缺陷，因而防辐射涂料也只应用在一些特殊行业和特殊领域，而 在人们的生活等领域中应用较少。
[0004]因此开发兼具其他的附加性能的防辐射涂料成为当务之急;具有其他附加性能的 防辐射涂料既能满足涂料的基本功能，又扩宽其应用领域，也符合涂料多功能、多领域发展 的要求。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种水溶性耐高温防辐射涂料及其制备方法，以克服上 述问题。
[0006] 本发明提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶8~ 12份、膨胀石墨10~15份、碳纳米管5~10份、钛白粉1~5份、轻丙基甲基纤维素0.5~3份、 玻璃粉8~14份、滑石粉5~10份、高岭土粉10~15份、硅灰石粉10~15份、丙烯酸双环戊烯 基氧乙基酯1~5份和水20~30份。
[0007] 其中，所述铝溶胶是一种pH值为5~7的、胶粒粒径在60纳米左右的、透明性较好 的、半透明至透明的粘稠胶体，该铝溶胶中的胶粒微观结构呈羽毛状，带正电荷，无毒、无 臭，不挥发、不可燃，高温脱水后生成活性氧化铝或高纯氧化铝。所述高岭土粉优选为煅烧 高岭土。所述硅灰石粉的粒度优选为325目的较细粒级和10 μπι的微细级。
[0008] 基于上述，它包括以下重量份的原料:铝溶胶9~11份、膨胀石墨12~14份、碳纳米 管7~9份、钛白粉2~4份、羟丙基甲基纤维素1~2份、玻璃粉10~12份、滑石粉7~9份、高岭 土粉12~14份、硅灰石粉11~14份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2~3份和水23~27份。
[0009] 基于上述，它包括以下重量份的原料:铝溶胶10份、膨胀石墨17份、玻璃粉11份、滑 石粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水25份。
[0010] 本发明还提供一种上述水溶性耐高温防辐射涂料的制备方法，其包括以下步骤： 在40~80°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液； 将玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30~ 40分钟，得到第二混合溶液； 将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所 述第二混合溶液中，并在40~80°C的条件下超声搅拌1~2小时，制得所述水溶性耐高温防 车虽射涂料。
[0011] 在上述水溶性耐高温防辐射涂料，膨胀石墨不仅保留了天然石墨的耐高温、耐腐 蚀、耐辐射、导电性等优良性质，而且还具有柔软性、回弹性、自粘性、不渗透性、吸附性和低 密度等特性。碳纳米管是粒径在10~50 nm的一种一维材料，具有优良的导热导电以及电子 屏蔽等性能。钛白粉的直径在100纳米以下，产品外观为白色疏松粉末;具有抗线、抗菌、自 洁净、抗老化、耐候性等性能。膨胀石墨、碳纳米管以及钛白粉在分散剂相互作用，使得所述 环保型耐高温防辐射涂料具有阻燃、防辐射以及抗菌等功能。羟丙基甲基纤维素主要起到 分散剂的作用，此外还具有耐盐性低灰粉、PH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性、 以及广泛的耐酶性、增稠性和粘结性等特点。丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯作为成膜助剂可 以在成膜的环境下自动进行聚合与交联，成为漆膜的组成一部分，能够弥补成膜过程中体 积收缩较大、漆膜易开裂的问题。
[0012] 玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉主要用作上述水溶性耐高温防辐射涂料的 填充物。玻璃粉为白色粉末，具有透明度好、硬度高、粒径分布均匀、分散性好等优点，而且 漆膜不带蓝光、重涂性好，提高漆膜的抗刮伤性能，具有消光作用，可提高漆膜的耐候性。滑 石粉线膨胀系数很大，接近所述水溶性耐高温防辐射涂料的刷涂基材的膨胀系数，但其体 积膨胀稀释很小，因此滑石粉的添加可以改变涂料的线膨胀系数，提高涂料的冷热交变性 能和高温下的防龟裂性能，同时可减缓涂料储存时的沉降，并可防止涂膜流挂，提高涂膜的 耐水性、耐磨性。高岭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盖、增量作用，可以降低漆的成本，同时还具有防腐、防锈、使白漆 保持长久明壳的色调等功能。
[0013] 因此，本发明提供的水溶性耐高温防辐射涂料中的各组分之间相互配合，优势互 补，使得该涂料保持良好附着力和环保性能的前提下，具有优异的防腐、防辐射、抗菌、阻 燃、耐受高温、防龟裂、耐冷热交变性、储存稳定性等特性，在石油石化、冶金、电力、国防等 特殊领域应用前景广阔。本发明提供的上述水溶性耐高温防辐射涂料的制备方法操作简 便，容易实现。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0015] 实施例1 本发明实施例1提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶 8份、膨胀石墨10份、碳纳米管5份、钛白粉1份、羟丙基甲基纤维素0.5份、玻璃粉8份、滑石粉 5份、高岭土粉10份、硅灰石粉10份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯1份和水20份，其中，该实施 例中的各原料均为工业级。
[0016] 制备方法:在40°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶 液;将玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30分 钟，得到第二混合溶液;将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙 基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在40°C的条件下超声搅拌1小时，制得本实施例所 述的水溶性耐高温防辐射涂料。
[0017] 实施例2 本发明实施例2提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶 9份、膨胀石墨12份、碳纳米管7份、钛白粉2份、轻丙基甲基纤维素1份、玻璃粉10份、滑石粉7 份、高岭土粉12份、硅灰石粉11份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水23份，其中，该实施 例中的各原料均为工业级。
[0018] 制备方法:在50°c的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶 液;将玻璃粉、滑石粉、硅灰石粉和高岭土粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30分 钟，得到第二混合溶液;将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙 基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在50°C的条件下超声搅拌1.5小时，制得本实施例 所述的水溶性耐高温防辐射涂料。
[0019] 实施例3 本发明实施例3提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶 10份、膨胀石墨13份、碳纳米管8份、钛白粉3份、羟丙基甲基纤维素1.5份、玻璃粉11份、滑石 粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份和水25份，其中，该实 施例中的各原料均为工业级。
[0020] 制备方法:在60°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶 液;将玻璃粉、高岭土粉、硅灰石粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散35分 钟，得到第二混合溶液;将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙 基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在60°C的条件下超声搅拌1.5小时，制得本实施例 所述的水溶性耐高温防辐射涂料。
[0021] 实施例4 本发明实施例4提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶 11份、膨胀石墨14份、碳纳米管9份、钛白粉4份、羟丙基甲基纤维素2份、玻璃粉12份、滑石粉 9份、高岭土粉14份、硅灰石粉14份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯3份和水27份，其中，该实施 例中的各原料均为工业级。
[0022]制备方法:在70°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶 液;将玻璃粉、硅灰石粉、高岭土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散40分 钟，得到第二混合溶液;将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙 基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在70°C的条件下超声搅拌2小时，制得本实施例所 述的水溶性耐高温防辐射涂料。
[0023] 实施例5 本发明实施例5提供一种水溶性耐高温防辐射涂料，其包括以下重量份的原料:铝溶胶 12份、膨胀石墨15份、碳纳米管10份、钛白粉5份、羟丙基甲基纤维素3份、玻璃粉14份、滑石 粉10份、高岭土粉15份、硅灰石粉15份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯5份和水30份，其中，该 实施例中的各原料均为工业级。
[0024]制备方法:在80°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶 液;将玻璃粉、硅灰石粉、高岭土粉和滑石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散35分 钟，得到第二混合溶液;将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙 基酯分别加入到所述第二混合溶液中，并在80°C的条件下超声搅拌2小时，制得本实施例所 述的水溶性耐高温防辐射涂料。
[0025]将实施例1至实施例5所提供的水溶性耐高温防辐射涂料涂覆在表面清洁、干燥的 薄钢板上，然后在室温下放置24小时固化后进行相关性能的测试。其中，该测试中使用的薄 钢板为平整、无压痕和麻点等机械缺陷，尺寸为50 X 120 X I mm(按国标GB1735-79)，且经过 除油、除锈处理，保证该薄钢板表面清洁、干燥。
[0026] 储存稳定性、附着力（按国标GB1720-89)、冲击强度(按国标GB/T1732-1993)、干燥 时间（按国标GBl 728-1979)等均按照相关国家标准进行检验。
[0027]耐高温性测试:将样板放到马弗炉中，升温到800度，放置10小时后取出，冷却至室 温，观察样板表面情况，如无漆膜脱落、龟裂情况，说明漆膜耐热性能良好(按国标GB1735-89)〇
[0028]耐冷热交变性能测试:将样板放到马弗炉中，升温到800度，保温10小时，取出，放 入冷水中浸泡1小时，为1个周期。反复5个周期，观察漆膜变化。如无漆膜脱落、龟裂情况，说 明漆膜耐冷热交变性能良好。
[0029] 耐腐蚀性测试:将样板放入盐雾机，用5%的氯化钠溶液做喷雾试验，观察样板是否 鼓泡、生锈（按国标GB/T1771 -91)。
[0030] 通过以上的测试方法，实施例1至实施例5试验结果如下表所示： 测试结果表
因此，本发明实施例提供的水浴性耐高温防辐射徐料在常温固化、漆膜基材附看力、防 龟裂、耐冷热交变性、高温下耐腐蚀性，存储性等均表现突出，是一种很好的耐高温防腐涂 料；同时，膨胀石墨、碳纳米管以及钛白粉使得上述涂料还具有防辐射、阻燃、抗菌等功能。 该涂料的生产相对简单，节约能源。其在石油石化、冶金、电力、国防等特殊领域应用前景广 阔。
[0031]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1. 一种水溶性耐高温防辐射涂料，其特征在于，它包括以下重量份的原料:铝溶胶8~ 12份、膨胀石墨10~15份、碳纳米管5~10份、钛白粉1~5份、轻丙基甲基纤维素0.5~3份、 玻璃粉8~14份、滑石粉5~10份、高岭土粉10~15份、硅灰石粉10~15份、丙烯酸双环戊烯 基氧乙基酯1~5份和水20~30份。2. 根据权利要求1所述的水溶性耐高温防辐射涂料，其特征在于，它包括以下重量份的 原料:铝溶胶9~11份、膨胀石墨12~14份、碳纳米管7~9份、钛白粉2~4份、羟丙基甲基纤 维素1~2份、玻璃粉10~12份、滑石粉7~9份、高岭土粉12~14份、硅灰石粉11~14份、丙烯 酸双环戊烯基氧乙基酯2~3份和水23~27份。3. 根据权利要求2所述的所述的水溶性耐高温防辐射涂料，其特征在于，它包括以下重 量份的原料:铝溶胶10份、膨胀石墨13份、碳纳米管8份、钛白粉3份、羟丙基甲基纤维素1.5 份、玻璃粉11份、滑石粉8份、高岭土粉13份、硅灰石粉13份、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯2份 和水25份。4. 一种权利要求1~3任一项所述的水溶性耐高温防辐射涂料的制备方法，其包括以下 步骤： 在40~80°C的条件下，将铝溶胶、膨胀石墨和水均匀混合，形成第一混合溶液； 将玻璃粉、滑石粉、高岭土粉和硅灰石粉加入到所述第一混合溶液中，并超声分散30~ 40分钟，得到第二混合溶液； 将碳纳米管、钛白粉、羟丙基甲基纤维素和丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯分别加入到所 述第二混合溶液中，并在40~80°C的条件下超声搅拌1~2小时，制得所述水溶性耐高温防 车虽射涂料。
【文档编号】C09D5/14GK105860608SQ201610263487
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】高德峰, 牛彦鹏, 李会芹, 刘超, 刘朝中, 赵保强, 于旺堂
【申请人】黄河科技学院