专利名称：：一种具有润滑、导热功能的高温防氧化环保涂层的制作方法
技术领域：
：本发明涉及环保涂层领域，特别是一种用于金属热成形表面的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层及其制备方法。
背景技术：
：统计资料表明，全世界每年因金属腐蚀造成的损失在7000亿美元以上；中国2000年因金属腐蚀造成的损失达5000亿元，约占国民生产总值的5%，目前仍有加重的趋势。金属高温氧化是金属腐蚀与防护领域研究重点之一。在高温下，由于氧的亲和力作用，金属易失去电子被氧化，而在其表面形成粗糙、疏松、发脆、易脱落的氧化层，使金属失去应有的性状。这不但缩短了金属产品的使用寿命，而且影响了金属的回收，污染环境。如何防止金属高温氧化腐蚀成为困扰人们的一个难题。目前，国内外生产的金属防护涂料，使用温度大多在500。C以下，远远不能满足耐高温防腐的要求如耐热钢制作的金属镁还原罐,长期在1200。C下操作；高合金钢、硅钢等轧制前要加热到120CTC;金属烟囱、各种高温回转窑以及化工、石油、环保等行业的一些设备管道等，工作温度常常在1000。C左右。国外一些耐高温金属防护涂料可以在1000。C以上使用，但都有很严格的技术壁垒，价格昂贵。为了相关民族产业的顺利发展，为了节约能源、实现可持续发展，国内相关方面的专家做了许多努力。中国专利CN1244655C公开了一种耐900~1200。C高温的有机硅-陶瓷涂料。这种涂料以有机硅树脂为基料，配以耐高温颜料、金属氧化物和硅酸盐填料，在高温下由有机型转变为无机型从而实现对基体的高温保护。这种涂料的缺点是需要加入有机溶剂二曱苯，污染较大，造成施工和使用的不^f更。中国专利CN101058696A公开了一种金属用的高温环保节能涂料。这种涂料包括功能填料和高温粘结剂两部分，其中功能填料由多种金属氧化物及一些盐类组成；高温粘结剂有由复合改性水玻璃和复合改性硅溶胶组成。这种金属涂料可以在1000。C以上长期使用，然而，其使用的原料非常多，而且需要烧结才能形成坚硬的薄膜，生产工艺比较复杂，不利于工业化推广使用。由以上分析可以看出，目前国内在金属高温防氧化技术方面还有许多问题亟待解决。
发明内容本发明的目的是针对目前国内外金属热成形加工用高温防氧化涂层方面的问题和不足，而提出的一种具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层及其制备方法。本发明提出的高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层各原料的重量百分比如下水性环氧树脂胶粘剂20~60%;纳米耐高温材料5~30%;高导热材料10~20%;其它功能填料10-25%;水20~30%，各组分的重量和为100%。本发明中的水性环氧树脂胶粘剂，是一种自主开发的新产品，其中的固化剂为多乙烯多胺经柔性链段扩链而成的同时具有乳化作用和固化作用的水性环氧固化剂。这种胶粘剂具有附着力强、耐腐蚀、机械性能优良等特性，且属于无毒无污染的环保产品。本发明中的纳米耐高温材料包括纳米胶体二氧化硅溶液。选择纳米胶体二氧化硅基于以下三点考虑a.纳米胶体二氧化硅具有良好的耐温性，一般可耐1200。C以上，完全可以满足耐高温的要求；b.纳米胶体二氧化硅具有较好的亲水性，可以和水性环氧树脂胶粘剂互溶，简化涂料组成及生产工艺，环保实用；c.高温下，纳米二氧化硅可以在被保护表面形成致密的二氧化硅薄膜层，起到隔绝氧气的作用。本发明中高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层制备和4吏用方法如下①制备水性环氧树脂胶粘剂水性环氧树脂胶粘剂是由环氧树脂A和环氧固化剂B组成，A组分为环氧树脂128、6002、828等中的一种或lt种混合而成；B组分是通过柔性链段对多乙烯多胺进行扩链反应而制得的水性环氧固化剂；②涂层材料的微纳米化处理首先将纳米耐高温材料5~30%;高导热材料10-20%;其它功能填津+:10~25%;水20~30%,配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨l~2h，研磨完成后颗粒粒径达到微米级；为了得到小粒径的颗粒，将初次研磨后的浆料放到超细磨研磨机中再次研磨，使粒径达到微纳米范围(一般为100~300nm)。(D将②中制备的纳米颗粒浆料和①中制备的水性环氧树脂胶粘剂20~60%混合搅拌。为了保证纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂能够完全地杂化融合，我们提出了先糅合再捏合的混合过程具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合，接着放入三辊研磨机上捏合2~3次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。④涂装前对金属基体表面作清洁预处理，清除掉油污等，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备高温防氧化环保涂料涂装在金属工件表面，室温下千燥25h即可使用。所述的耐高温材料除了纳米胶体二氧化硅外，还包括一些金属氧化物如二氧化钛、三氧化二硼、氧化锌，三氧化二4^等中的一种或几种组成的混合物；所述的高导热材料为铝粉，镁粉，锌粉，铜粉等金属颗粒中的一种或几种的混合物；所述的其它功能材料可以根据不同的工况环境、使用条件来调整选用的种类和比例，如可以添加耐磨材料，润滑材料等，其中耐磨材料可以是白刚玉粉，棕刚玉4分，红柱石粉中的一种或几种的混合物；其中润滑材料可以是石墨、碳黑、石蜡等中的一种或几种的混合物。本发明中水性环氧树脂和纳米胶体二氧化硅优势互补，使本环保涂层在很广的温度范围(室温~1200。C)内都可以使用，且具有优异的性能。由于有环氧树脂粘胶剂的存在，高温防氧化环保涂层可实现室温固化，施工工艺简便。当使用温度低于环氧树脂的玻璃化温度时，环氧树脂可以为涂层提供优良的机械性能、出色的附着力、优良的耐腐蚀性能。随着温度逐渐升高，环氧树脂逐渐熔融、分解挥发，纳米胶体二氧化硅颗粒在界面张力作用下，流动填补环氧树脂留下的空穴，保持了涂层的防氧化效果；当环氧树脂全部分解挥发后，由于纳米尺度效应，纳米胶体二氧化硅在IOO(TC以上开始熔融，这样在基材表面形成密实的包含二氧化硅、其它耐高温材料、导热材料、高温润滑材料组成的复合薄膜，隔绝空气，起到了防氧化、导热、润滑等作用。采用上述方法制备的基本性能如表1所示。表l高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层主要性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>与国内外现有的高温防氧化涂料相比，本发明具有如下优点:(1)优异的高温润滑性能。本发明中润滑材^f的加入使涂层具有优异的高温润滑性能，95(TC下，摩擦系数0.13，能够很好满足金属部件高温精密成形的需要。(2)优异的导热性。克服了目前国内现有的金属用耐高温防氧化涂层导热性差的问题，本发明实现了基体、涂层和模具的等温性，便于工件在高温条件下，通过模具强制冷却方式，对工件实施模具内淬火硬化等处理，实现工件精密成形与淬火>^更化一体化工艺。(3)优异的防氧化性。本发明将无机的耐高温材料与有机的水性环氧树脂胶粘剂结合，在1200。C以内都具有优异的防氧化功能，能适应不同工况条下防氧化的需要。(4)环保健康。本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，不含任何有机溶剂，实现了水性化制备，没有任何异味和污染，有利于施工人员健康和环境清洁。(5)施工工艺简单。本发明制备的高温防氧化环保涂层涂装方便，室温固化，无需高温煅烧等步骤。为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对本发明描述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层的制备方法附图说明。图1为具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层的制备方法流程图。具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的解释，但是应当明确的是本发明保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1(l)制备水性环氧树脂胶粘剂水性环氧树脂胶粘剂是由环氧树脂A和环氧固化剂B组成i.A组分为环氧树脂128、6002"t要照1:1的比例混合而成；ii.B组分是通过柔性链段对多乙烯多胺进行扩链反应而制得的水性环氧固化剂，具体过程如下在通有氮气的的四口瓶中依次加入50ml丙二醇曱醚、0.3mol二乙烯三胺、0.15mol聚乙二醇二缩水甘油醚。其中，聚乙二醇二缩水甘油醚的力口入方式为滴加，速度为lml/min,滴力口10min后停止通氮气并保温2h。保温结束后，以lml/min的速度滴加0.15mol环氧树脂618与30ml的丙二醇甲醚的混合液并保温3h。反应完成后冷却到室温出料，减压蒸馏除去丙二醇甲醚。其它的实施例中水性环氧树脂胶粘剂的制备与此类同，不再写出具体过程。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液18g;二氧化钛、三氧化二硼、氧化锌组成的混合物10g;铝粉8g;镁粉2g;石墨6克；石蜡5g;白刚玉粉2g;水30g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h，再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(l)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合，接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对超高强钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在超高强钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例2(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液20g;二氧化钛、三氧化二硼、三氧化二铬组成的混合物8g;铝粉10g;碳黑5克；石蜡2g;白刚玉粉2g;水30g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(1)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合2-3次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对45#钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在45#钢一反表面，室温下干燥2h即可4吏用。实施例3(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液15g;二氧化钛、三氧化二硼、氧化锌组成的混合物5g;镁粉10g;石墨6克；石蜡4g;棕刚玉粉2g;水35g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1-2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(1)中制备的水性环氧树脂胶粘剂35g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B組分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对Q235钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在Q235钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例4(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液20g;二氧化钬、三氧化二硼、氧化锌、三氧化二4各组成的混合物5g;铝粉12g;石墨4克；碳黑2g;石蜡3g;白刚玉粉lg;棕刚玉粉lg;水40g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(1)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对40Cr钢钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在40Cr钢钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例5(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液25g;二氧化钛、三氧化二铬组成的混合物3g;铝粉6g;镁粉5g;炭黑5克；石蜡3g;白刚玉粉2g;棕刚玉粉lg;水25g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨l~2h，再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(l)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合，接着放入三辊研磨机上捏合2~3次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对T8钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在T8钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例6(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液18g;氧化锌5g;铝粉13g;石墨6g;炭黑2g;石蜡5g;，棕刚玉粉lg;红柱石粉2g;水30g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(1)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均勻，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合，接着放入三辊研磨机上捏合2~3次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对Crl2钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在Crl2钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例7(l)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液15g;三氧化二铬、三氧化二硼、氧化锌组成的混合物12g;铝粉13g;石墨5克；石蜡3g;红柱石4分2g;水35g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(l)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂泮牛的制备。(4)涂装前对GH2036钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在GH2036钢纟反表面，室温下干燥2h即可使用。实施例8(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液25g;铝粉3g;镁粉8g;碳黑6克；石蜡3g;棕刚玉粉3g;水25g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨1~2h，再力丈到超细磨研磨才几中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(1)中制备的水性环氧树脂胶粘剂35g混合搅拌均匀，具体操作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂泮牛的制备。(4)涂装前对8MnSi钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后釆用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在8MnSi钢板表面，室温下干燥2h即可使用。实施例9(1)制备水性环氧树脂胶粘剂。(2)涂层材料的微纳米化处理首先将纳米胶体二氧化硅溶液20g;三氧化二铬5g;铝粉10g;石墨6克；碳黑2g;石蜡4g;白刚玉粉3g;水25g配成混合浆料，然后将此浆料放入搅拌球磨机中研磨l2h,再放到超细磨研磨机中研磨。(3)将(2)中制备的微纳米颗粒浆料和(l)中制备的水性环氧树脂胶粘剂30g混合搅拌均匀，具体揭:作是先将纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂B组分放入高功能搅拌器进行糅合,接着放入三辊研磨机上捏合23次，然后再与A组分进行充分搅拌混合均匀。至此，就完成了本发明具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料的制备。(4)涂装前对GCrl5钢板表面做清洁处理，保证无油污，然后采用刷涂或喷涂的方法将本发明制备的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料涂装在GCrl5钢板表面，室温下干燥2h即可使用。权利要求1、一种具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，涂层各原料的重量百分比如下水性环氧树脂胶粘剂20～60％；纳米耐高温材料5～30％；高导热材料10～20％；其它功能填料10～25％；水20～30％，各组分的重量和为100％。2、根据权利要求1所述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，首先将包括耐高温材料、高导热材料、其它功能填料、水等在内的混合浆料依次进行搅拌球磨和超细研磨，使混合浆料中的颗粒达到微纳米级U00300nm)，然后与水性环氧树脂胶粘剂B组分进行先糅合'再捏合的充分混合，过后再与A组分混合均匀，使纳米颗粒浆料和水性环氧树脂胶粘剂能够完全地杂化融合。至此，就制成了具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂料。3、根据权利要求1所述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，所述的水性环氧树脂胶粘剂的A、B组分分别为A组分是由环氧树脂128、6002、828等中的一种或数种混合而成；B组分是通过柔性链段对多乙烯多胺进行扩链反应而制得的水性环氧固化剂。4、根据权利要求1所述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，所述的纳米耐高温材料包括纳米胶体二氧化硅溶液和几种金属氧化物。5、根据权利要求1所述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，所述的高导热材料为微米级的金属颗粒，优选铝粉，镁粉，锌粉等金属粉中一种或几种的混合物。6、根据权利要求4所述的金属氧化物，其特征在于，所述的金属氧化物为二氧化钛、三氧化二硼、氧化锌，三氧化二铬等中的一种或几种组成的混合物。7、根据权利要求1所述的具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层，其特征在于，所述的其它功能填料可以根据不同的工况环境、-使用条件来调整选用的种类和比例，如可以添加耐磨材料，润滑材料等。其中耐磨材料可以是白刚玉粉，棕刚玉4分，红柱石粉中的一种或几种的混合物；其中润滑材料可以是石墨、碳黑、石蜡等中的一种或几种的混合物。全文摘要本发明涉及一种具有高温润滑、优异导热功能的高温防氧化环保涂层及其制备方法。高温防氧化环保涂层各原料所占百分比为水性环氧树脂胶粘剂20～60％；纳米耐高温材料5～30％；高导热材料10～20％；其它功能填料10～25％；水20～30％。其中，耐高温材料为纳米胶体二氧化硅溶液和几种金属氧化物；高导热材料为微米级的金属颗粒。涂层材料经两步研磨，使颗粒达到微纳米级大小后，再经过糅合、捏合的混合过程，达到各组分充分杂化、融合的效果。采用水性环氧树脂胶粘剂，涂层可以实现室温固化，高温使用，长期使用温度可达1200℃。在高温下，水性环氧树脂胶粘剂可以起到防氧化牺牲保护剂的作用，随着环氧树脂的分解挥发，涂层由有机-无机杂化融合型转化成密实的熔合了润滑材料、导热材料、耐高温材料的复合薄膜，起到很好的润滑、导热、防氧化作用。文档编号C09D163/00GK101643614SQ20091016262公开日2010年2月10日申请日期2009年8月14日优先权日2009年8月14日发明者任明伟,周永松,超姜,范广宏申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心