一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料及其制备方法与应用

本发明涉及涂料，具体涉及一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在高温环境中，金属材质氧化腐蚀速度加快，严重影响工业设备的机械性能和使用寿命。因此，需要使用耐高温涂料来改善此种情况。而耐高温涂料按照组分分为有机和无机两大类，其中有机耐高温涂料应用更为广泛。使用有机耐高温涂料可大幅提升高温环境下基材的防腐蚀效果，延长设备的使用寿命和维修周期，节约维修成本，在石化、管道、冶金、电器、航空航天等领域都有广阔的应用前景。

2、目前，制备有机耐高温涂料的方法主要有三种：a)环氧化改性法：赵桥桥等以环氧改性有机硅树脂为基体树脂，以云母粉、玻璃粉、滑石粉、锰铁黑、铝粉为盐填料，以气相二氧化硅为触变剂，制备出了一种改性有机耐高温涂料。对涂料的膜性能测试结果表明，当颜基比为2、玻璃粉用量为20g、铝粉用量为5g、绢云母用量为12g、触变剂用量为2g、滑石粉用量为8g时，在高温下形成si-o-al交联网络，涂层可长期耐500℃高温；b)邹铭等以硅羟基有机硅树脂为基体树脂，以自制聚硅氮烷为固化剂，选用玻璃粉和碳化硅为耐热颜填料，制备出了一种可常温固化的有机硅-聚硅氮烷耐高温涂料。对涂膜的性能测试与表征结果显示，当m(聚硅氮烷)＝32.5％时，室温混合72小时后固化成膜，柔韧性1级，附着力0级。固化物在400℃时的失质量率为0.76％，在500℃时的失质量率为5％。实现了有机硅树脂的常温固化，聚硅氮烷使有机硅树脂的耐热性明显提高；c)甲基苯基化法：陈方成以苯代三氯硅烷、二氧二甲基硅和甲基三氯硅烷为原料，以四甲基氢氧化铵为催化剂，合成固化活性优异的加急苯基硅树脂。然后以甲基苯基硅树脂为基体树脂，以云母粉、二氧化钛、低熔点玻璃粉、氧化铝、纳米二氧化硅、纳米碳化硅和滑石粉为耐温颜填料，制备出了一种甲基苯基硅树脂耐高温涂料。性能测试结果表明，配方优化后固化涂层的附着力为3.5mpa，硬度为81hd，高温下硅树脂中si-o-si键断裂生成二氧化硅，涂层硬度增加。填料间反应产物在更高温度下生成熔融的氧化物使涂层保持良好，可耐800℃高温。

3、综上所述，现有用于制备有机防火涂料的方法中所采用的原料成本皆较高，并且技术较为复杂，大大地限制了有机防火涂料的发展及工业应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料及其制备方法与应用。本发明的制备方法具有简洁、高效、原料易得等特点，能避免生产成本较高的问题，并且所得有机防火涂料在测试的基础上耐温效果极好。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明第一个目的是提供一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、取基料与改性粉煤灰微珠混合均匀，加入消泡剂和流平剂继续搅拌，得到所述防火涂料；所述陶瓷微球的表面覆盖有沸石薄层；所述陶瓷微球的内部含有聚电解质。

5、在本发明的一个实施例中，所述基料选自有机硅树脂和/或氨基树脂。

6、在本发明的一个实施例中，所述改性粉煤灰微珠通过以下方法制备得到：

7、s1、将直径为5μm～80μm，球壳厚度为2μm～4μm的粉煤灰微球在聚电解质溶液中吸附，得到吸附后的粉煤灰微球；

8、s2、将步骤s1所得吸附后的粉煤灰微球在沸石胶体溶液中吸附，洗涤，干燥后得到晶种修饰微球；

9、s3、将步骤s2所得晶种修饰微球与碱性溶液反应，洗涤、干燥后得到所述改性粉煤灰微珠。所述反应是在密封的条件下进行的，由于碱液吸水会降低浓度。

10、在本发明的一个实施例中，步骤s1中，所述聚电解质溶液为pdda溶液和pss溶液。

11、在本发明的一个实施例中，步骤s1中，所述粉煤灰微球分别在质量分数为0.2％的pdda溶液和质量分数为0.1％的pss溶液中吸附，按pdda/pss的顺序交替吸附。

12、在本发明的一个实施例中，步骤s2中，所述沸石胶体溶液通过以下方法制备得到：

13、将铝酸钠加入碱溶液中搅拌，加入硅溶胶搅拌，水热法晶化，制备得到分子筛；将分子筛固液分离取固相，分散去离子水中，得到沸石胶体溶液。

14、在本发明的一个实施例中，步骤s3中，所述碱性溶液为naoh、naalo2和h2o的混合溶液；所述naoh、naalo2的摩尔比为3：1～10：1，水是碱的25倍。

15、在本发明的一个实施例中，所述基料与改性粉煤灰微珠的摩尔比为1～7：10。

16、在本发明的一个实施例中，所述搅拌的时间为1min～60min；所述搅拌的转速为10r/s～8000r/s。

17、本发明的第二个目的是提供所述的制备方法得到的基于改性粉煤灰微珠的防火涂料。

18、在本发明的一个实施例中，将防火涂料涂覆于预处理过的基材上，固化。

19、在本发明的一个实施例中，所述基材选自铝板和/或石膏。

20、在本发明的一个实施例中，所述预处理过的基材为经过去污和抛光后的基材。

21、在本发明的一个实施例中，所述固化的时间为6h～48h。

22、本发明的第三个目的是所述的防火涂料在涂料领域中的应用。

23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

24、(1)本发明提供了一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料及其制备方法与应用。通过本发明的技术方案有效解决/避免了原料成本高、过程冗杂等问题，且所得有机耐高温涂料产品性能好。本发明使制备过程成本大大降低，所得的有机耐高温涂料在工业领域得到广泛的应用。

25、(2)本方法由于采用工业三废之一的粉煤灰制成的微珠为原料，有效解决了工业废渣处理问题。

技术特征：

1.一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基料选自有机硅树脂和/或氨基树脂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性粉煤灰微珠通过以下方法制备得到：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚电解质溶液为pdda溶液和pss溶液。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述沸石胶体溶液通过以下方法制备得到：

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述碱性溶液为naoh和naalo2的混合溶液；所述naoh与naalo2的摩尔比为3：1～10：1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基料与改性粉煤灰微珠的摩尔比为1～7：10。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1min～60min；所述搅拌的转速为10r/s～8000r/s。

9.由权利要求1～8任一项所述的制备方法得到的基于改性粉煤灰微珠的防火涂料。

10.根据权利要求9所述的防火涂料在涂料领域中的应用。

技术总结
本发明涉及一种基于改性粉煤灰微珠的防火涂料及其制备方法与应用，属于涂料技术领域。本发明涉及一种由粉煤灰微珠改性的有机防火涂料及其制备方法，主要解决现有制备方法中存在的原料不易得、成本较高的问题。本发明通过采用在基料中加入由粉煤灰制备成的陶瓷微珠的技术方案，较好地解决了该高成本问题，可用于有机耐高温涂料的工业生产中。

技术研发人员：宋东来,吴帅凡,赵楦
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12