专利名称：金属用的高温环保型节能涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料，尤其是一种金属用的功能涂料。
背景技术：
当今世界，由于金属普遍使用，金属易腐蚀尤其是高温腐蚀的弱点愈显严重。工业发达国家每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的2～4％，我国占6％，2006年我国GDP产值是20万亿人民币，该年6％的金属腐蚀损失便是1.2万亿人民币。全世界每年金属产量的20～40％，这相当于一亿吨以上的金属被当年腐蚀损失掉，这是全世界共同关注的严重问题。究其原因，全世界对金属的腐蚀防护只停留在常温范围，如油漆、电镀、裸塑、钝化等，能耐高温的热喷涂、等离子喷涂，成本高、局限性大，在生产现场大设备难推广应用，研究者一直追求发明常温施工、常温固化耐高温的金属防护涂层。
当今世界，能源危机严重，加热耗能的设备受到节能降耗环保要求的严厉审查，才发现金属设备另一个突出的弱点它红外反射能力强，红外吸收辐射能力差，这很不利于辐射加热的效能要求，不解决这个问题，高温工作的金属设备(如锅炉、水冷壁、热交换器、省煤器、过热器、热管)以及生活常用的金属锅、金属煲等都是低效的、浪费能源的设备。
为了解决金属设备上述两大缺陷，本发明人申请了发明专利——“一种金属用的耐高温耐磨节能涂料”(ZL01130126.0)，自2001年12月申请以来，这方面研究已有了显著的进展，由此提出本发明申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属用的高温环保型节能涂料，以获得耐高温、环保、节能的金属用涂料。
本发明所述的金属用的高温环保型节能涂料，按重量百分比包括以下组分功能填料30～40％，高温粘结剂60～70％；所述的高温粘结剂，按重量百分比包括以下组分
复合改性水玻璃75～85％，复合改性硅溶胶15～25％；所述涂料的制备方法是在容器中先加入预先配好的功能填料，边搅拌边加入预先配好的复合改性水玻璃与复合改性硅溶胶，用高速分散机高速分散至少0.5小时，检测和调节粘度，检测和调节pH值至10～12，静置至少10小时，得到所述涂料；所述功能填料为粉料，按重量百分比包括以下组分SiO210～15％，TiO215～20％，增黑剂 15～25％，ZrO23～10％，SiC 15～18％，Al2O31～4％，Cr2O31～4％，Co2O31～4％，La2O31～4％，滑石粉 5～10％，钛酸钾晶须 5～10％，C 1～4％，Al 4～10％，Cr 1～4％，NH4Cl 0.5～2％，NaF 0.5～2％，尿素 1～4％，硼砂 1～4％；所述功能填料的制备方法是用粉料混合机把各组分混合，得到所述的功能填料；所述的复合改性水玻璃，按重量百分比包括以下组分水玻璃65～80％，10％浓度稀硫酸1～4％，50％浓度有机硅树脂溶液2～4％，10％浓度的松香溶液1～4％，10％浓度的有机膨润土水溶液2～4％，5％浓度的羧甲基纤维素溶液 4～8％，辛烷基酚聚氧乙烯醚1～4％，50％浓度的环氧树脂溶液2～4％，以及50％浓度的硅烷偶联剂溶液 2～4％；所述的复合改性水玻璃的制备方法是在高速分散机中先加入水玻璃，在高速分散操作中分别缓慢加入上述各改性组分，用高速分散机继续分散半小时后，边加热边高速分散，升温到50℃至60℃为止，继续高速分散半小时，自然冷却后得到所述的复合改性水玻璃；所述的复合改性硅溶胶，按重量百分比包括以下组分纳米SiO23～5％，50％浓度的硅烷偶联剂溶液 2～6％，辛烷基酚聚氧乙烯醚3～5％，磷苯二甲酸二丁酯 2～4％，
磷酸三丁酯2～4％，50％浓度的有机硅树脂溶液 3～6％，以及30％浓度的硅溶胶 70～85％；所述的复合改性硅溶胶的制备方法是用高速分散机在高速分散操作中分别缓慢加入上述各组分，加完后继续高速分散1小时，得到所述的复合改性硅溶胶。
所述功能填料中，各组分至少为工业纯300目。
所述功能填料中，增黑剂的制备方法是把典型过渡族金属氧化物在混合机上混合均匀，然后在1200℃烧结，恒温两小时，随炉冷后粉碎到300目，得到所述的增黑剂。
所述的复合改性水玻璃中，水玻璃为模数m≥3的水玻璃。
所述的复合改性硅溶胶中，纳米SiO2为20～35nm范围的SiO2。
与包括本发明人的在先发明专利(ZL01130126.0)在内的现有产品比较，本发明所述的金属用的高温环保型节能涂料具有以下优点(1)对于高温粘结剂，用有机硅树脂、环氧树脂改性无机粘结剂取代了用丙稀酸、甘油和水溶性硅油改性无机粘结剂，这样便较稳定地克服了龟裂、气泡现象的发生，致密度和强度亦有明显提高。
(2)对于功能填料，增加了增黑剂(过渡族金属氧化物烧结而成的粉碎物)、催化离渗剂(过渡族金属粉末铝、铬、铁和氧化铵、氧化钠的高温反应物)、应力缓冲剂(金属粉、晶须、滑石粉的高温组合物)、烧结助剂(氧化铝、氧化铬的组合物)和自修复功能(碳化硅和碳在高温的平衡反应)，使得涂层在高温状态下服役愈久，反而结合愈牢，并且把金属基体表面亦改性合金化、致密化，界面彼此渗透固溶整体化，涂层辐射能力进一步提高，节能效果更好。
(3)采用本涂料在金属表面上干固烧结而成的坚硬薄膜，可长期工作在1000℃以上，可长期服役于1200℃，耐高温、耐腐蚀、耐磨损、黑体系数0.9以上，提高辐射加热效率15％以上(即节能率提高到15％以上)，还可缓冲消除热应力、具有自修复功能。本发明所述涂料是水溶性的，无废气、废水、废物排出，无毒、无放射性污染等，因此是“环保型”涂料。
具体实施例方式
实施例一用于A3钢板的高温环保型节能涂料涂料100kg＝高温粘结剂65kg+功能填料35kg1.配制高温粘结剂65kg高温粘结剂65kg＝复合改性水玻璃48.75kg+复合改性硅溶胶16.25kg①复合改性水玻璃48.75kg水玻璃(优选模数m≥3) 39.00kg10％浓度的稀硫酸液 0.4875kg50％浓度的有机硅树脂液 1.95kg10％浓度的松香液 0.4875kg10％浓度有机膨润土液 1.95kg5％浓度羧甲基纤维素水溶液2.4375kg辛烷基酚聚氧乙烯醚 0.4875kg50％浓度环氧树脂液 0.975kg50％浓度硅烷偶联剂液 0.975kg在高速分散机中先加入水玻璃，在高速分散操作中分别缓慢加入上述各改性组分，用高速分散机继续分散半小时后，边加热边高速分散，升温到50℃至60℃为止，继续高速分散半小时，自然冷却后得到所述的复合改性水玻璃。
②复合改性硅溶胶液16.25kg纳米SiO2(优选为20～35nm范围的SiO2) 0.49kg50％浓度有机硅树脂溶液0.32kg辛烷基酚聚氧乙烯醚0.49kg磷苯二甲酸二丁脂 0.32kg磷酸三丁脂0.32kg50％浓度硅烷偶联剂液 0.49kg30％浓度硅溶胶13.81kg用高速分散机在高速分散操作中分别缓慢加入上述各组分，加完后继续高速分散1小时，得到所述的复合改性硅溶胶。
2.配制功能填料35kg(优选为至少工业纯300目)
全部粉料在粉体混合机中混合均匀。
增黑剂的制备方法是把典型过渡族金属氧化物在混合机上混合均匀，然后在1200℃烧结，恒温两小时，随炉冷后粉碎到300目，得到所述的增黑剂。
3.配制A3钢板高温节能涂料100kg在容器中，先放进配制好的功能填料35kg，边搅拌边加入复合改性水玻璃48.75kg，使用高速分散机边分散边加入复合改性硅溶胶16.25kg，在高速分散机分散工作至少0.5小时后，检测和调节粘度，检测和调节pH值，静置至少10小时，便是所制的100kg金属高温节能涂料。
实施例二用于不锈钢的的高温环保型节能涂料涂料100kg＝高温粘结剂70kg+功能填料30kg1.配制高温粘结剂70kg高温粘结剂70kg＝复合改性水玻璃56kg+复合改性硅溶胶14kg①配制复合改性水玻璃56kg水玻璃(优选模数m≥3) 36.40kg10％浓度的稀硫酸液2.24kg50％浓度的有机硅树脂液2.24kg10％浓度的松香液 2.24kg10％浓度有机膨润土液 1.68kg5％浓度羧甲基纤维素水溶液 4.48kg辛烷基酚聚氧乙烯醚2.24kg50％浓度环氧树脂液2.24kg50％浓度硅烷偶联剂液 2.24kg在高速分散机中先加入水玻璃，在高速分散操作中分别缓慢加入上述各改性组分，用高速分散机继续分散半小时后，边加热边高速分散，升温到50℃至60℃为止，继续高速分散半小时，自然冷却后得到所述的复合改性水玻璃。
②复合改性硅溶胶液14kg纳米SiO2(优选为20～35nm范围的SiO2) 0.70kg50％浓度硅烷偶联剂溶液0.84kg辛烷基酚聚氧乙烯醚0.70kg磷苯二甲酸二丁醇 0.56kg磷酸三丁脂0.56kg50％浓度有机硅树脂溶液0.84kg30％浓度的硅溶胶 9.80kg用高速分散机在高速分散操作中分别缓慢加入上述各组分，加完后继续高速分散1小时，得到所述的复合改性硅溶胶。
2.配制功能填料30kg(优选为至少工业纯300目)
全部粉料在粉体混合机中混合均匀。
增黑剂的制备方法是把典型过渡族金属氧化物在混合机上混合均匀，然后在1200℃烧结，恒温两小时，随炉冷后粉碎到300目，得到所述的增黑剂。
3.制金属高温节能涂料100kg在容器中，先放进配制好的功能填料30kg，边搅拌边加入复合改性水玻璃56kg，使用高速分散机边分散边加入复合改性硅溶胶14kg，在高速分散机分散工作至少0.5小时后，检测和调节粘度，检测和调节pH值，静置至少10小时，便是所制的100kg金属高温节能涂料。
实施例三用于锅炉钢的的高温环保型节能涂料涂料100kg＝高温粘结剂60kg+功能填料40kg
1.配制高温粘结剂60kg高温粘结剂60kg＝复合改性水玻璃51kg+复合改性硅溶胶9kg①配制复合改性水玻璃51kg水玻璃(优选模数m≥3) 35.70kg10％浓度的稀硫酸液2.04kg50％浓度的有机硅树脂液1.02kg10％浓度的松香液 2.04kg10％浓度有机膨润土液 1.02kg5％浓度羧甲基纤维素水溶液 3.06kg辛烷基酚聚氧乙烯醚2.04kg50％浓度环氧树脂液2.04kg50％浓度硅烷偶联剂液 2.04kg在高速分散机中先加入水玻璃，在高速分散操作中分别缓慢加入上述各改性组分，用高速分散机继续分散半小时后，边加热边高速分散，升温到50℃至60℃为止，继续高速分散半小时，自然冷却后得到所述的复合改性水玻璃。
②复合改性硅溶胶液9kg纳米SiO2(优选为20～35nm范围的SiO2) 0.36kg50％浓度硅烷偶联剂溶液0.27kg辛烷基酚聚氧乙烯醚0.36kg磷苯二甲酸二丁醇 0.27kg磷酸三丁脂0.27kg50％浓度有机硅树脂溶液0.45kg30％浓度的硅溶胶 7.02kg用高速分散机在高速分散操作中分别缓慢加入上述各组分，加完后继续高速分散1小时，得到所述的复合改性硅溶胶。
2.配制功能填料40kg(优选为至少工业纯300目)
全部粉料在粉体混合机中混合均匀。
增黑剂的制备方法是把典型过渡族金属氧化物在混合机上混合均匀，然后在1200℃烧结，恒温两小时，随炉冷后粉碎到300目，得到所述的增黑剂。
3.制金属高温节能涂料100kg在容器中，先放进配制好的功能填料40kg，边搅拌边加入复合改性水玻璃51kg，使用高速分散机边分散边加入复合改性硅溶胶9kg，在高速分散机分散工作至少0.5小时后，检测和调节粘度，检测和调节pH值，静置至少10小时，便是所制的100kg金属高温节能涂料。
实施例四性能实验1、将本发明所述的高温环保型节能涂料样品A与用丙烯酸、甘油和水溶性硅油改性无机粘结剂涂料样品B进行对比检测，发现A的硬度比B高，高约100Hv；在样品A上滴水，水不渗进涂层，而在样品B上滴水，水即渗干，可见样品A的致密度高于样品B。
2、将本发明所述的高温环保型节能涂料样品A与在先专利ZL01130126.0所述涂料样品C进行对比检测，样品A有催化离渗剂，易产生正离子Al3+、Cr3+，渗进金属基体，高温时间越长，界面交叉互渗、结合更牢，并使金属界面得到调质、改性、致密合金化的效果。
3、将本发明所述的高温环保型节能涂料样品A与在先专利ZL01130126.0所述涂料样品C进行对比检测，取一个铝煲，装300ml水，用电炉加热，电度表量度耗电、用秒表计算升温时间铝煲无涂料测试30℃～100℃，耗电0.13度，耗时472秒；煲底涂涂料样品C30℃～100℃，耗电0.11度，耗时410秒，节电15％，节时13％；煲底涂涂料样品A30℃～100℃，耗电0.095度，耗时354秒，节电26％，节时25％。
可见，本发明所述的高温环保型节能涂料的涂层辐射吸收能力更强，节能效果更显著。
权利要求
1.金属用的高温环保型节能涂料，其特征在于，按重量百分比包括以下组分功能填料30～40％，高温粘结剂60～70％；所述的高温粘结剂，按重量百分比包括以下组分复合改性水玻璃75～85％，复合改性硅溶胶15～25％；所述涂料的制备方法是在容器中先加入预先配好的功能填料，边搅拌边加入预先配好的复合改性水玻璃与复合改性硅溶胶，用高速分散机高速分散至少0.5小时，检测和调节粘度，检测和调节pH值至10～12，静置至少10小时，得到所述涂料；所述功能填料为粉料，按重量百分比包括以下组分SiO210～15％，TiO215～20％，增黑剂15～25％，ZrO23～10％，SiC 15～18％，Al2O31～4％，Cr2O31～4％，Co2O31～4％，La2O31～4％，滑石粉5～10％，钛酸钾晶须5～10％，C1～4％，Al 4～10％，Cr 1～4％，NH4Cl 0.5～2％，NaF 0.5～2％，尿素1～4％，硼砂1～4％；所述功能填料的制备方法是用粉料混合机把各组分混合，得到所述的功能填料；所述的复合改性水玻璃，按重量百分比包括以下组分水玻璃65～80％，10％浓度稀硫酸1～4％，50％浓度有机硅树脂溶液2～4％，10％浓度的松香溶液1～4％，10％浓度的有机膨润土水溶液2～4％，5％浓度的羧甲基纤维素溶液 4～8％，辛烷基酚聚氧乙烯醚1～4％，50％浓度的环氧树脂溶液2～4％，以及50％浓度的硅烷偶联剂溶液 2～4％；所述的复合改性水玻璃的制备方法是在高速分散机中先加入水玻璃，在高速分散操作中分别缓慢加入上述各改性组分，用高速分散机继续分散半小时后，边加热边高速分散，升温到50℃至60℃为止，继续高速分散半小时，自然冷却后得到所述的复合改性水玻璃；所述的复合改性硅溶胶，按重量百分比包括以下组分纳米SiO23～5％，50％浓度的硅烷偶联剂溶液2～6％，辛烷基酚聚氧乙烯醚 3～5％，磷苯二甲酸二丁酯2～4％，磷酸三丁酯 2～4％，50％浓度的有机硅树脂溶液3～6％，以及30％浓度的硅溶胶70～85％；所述的复合改性硅溶胶的制备方法是用高速分散机在高速分散操作中分别缓慢加入上述各组分，加完后继续高速分散1小时，得到所述的复合改性硅溶胶。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于所述功能填料中，各组分至少为工业纯300目。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于所述功能填料中，增黑剂的制备方法是把典型过渡族金属氧化物在混合机上混合均匀，然后在1200℃烧结，恒温两小时，随炉冷后粉碎到300目，得到所述的增黑剂。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的复合改性水玻璃中，水玻璃为模数m≥3的水玻璃。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的复合改性硅溶胶中，纳米SiO2为20～35nm范围的SiO2。
全文摘要
本发明涉及一种金属用的功能涂料。本发明所述的金属用的高温环保型节能涂料，按重量百分比包括以下组分功能填料30～40％，高温粘结剂60～70％；所述的高温粘结剂，按重量百分比包括以下组分复合改性水玻璃75～85％，复合改性硅溶胶15～25％；所述涂料的制备方法是在容器中先加入预先配好的功能填料，边搅拌边加入预先配好的复合改性水玻璃与复合改性硅溶胶，用高速分散机高速分散至少0.5小时，检测和调节粘度，检测和调节pH值至10～12，静置至少10小时，得到所述涂料。所述涂料克服了龟裂、气泡现象的发生，致密度和强度有明显提高，节能效果更好，且是环保型涂料。
文档编号C09D193/04GK101058696SQ20071002803
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者曾庆衿 申请人:曾庆衿