一种可形成复合结晶膜的浆料制造技术

一种可形成复合结晶膜的浆料，通过以下组分混合而成：环氧树脂35‑40重量份、聚硅硼氧烷10‑15重量份、陶瓷微粉5‑10重量份、玻璃纤维3‑5重量份、改性纳米氧化锌3‑5重量份、改性纳米二硫化钼3‑5重量份、溶剂5‑25重量份、稀释剂1‑10重量份、固化剂10‑20重量份和助剂1‑3重量份。本发明专利技术的可形成复合结晶膜的浆料通过新型材料与涂料基体、助剂等的合适选择或组合，取得了优异的协同效果，具有优良的耐高温冲蚀功能，满足了高温作业时对于换热设备、材料等的需求，具有良好的工业应用前景和实际价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可形成复合结晶膜的浆料
本专利技术涉及一种耐高温冲蚀涂膜材料，更具体地涉及一种可形成复合结晶膜的浆料，属于功能性涂膜领域。
技术介绍
腐蚀磨损被称为是材料失效的三大主要形式之一。据统计，每年约有70-80％的设备损坏以及将近50％的能源消耗归咎于各种形式的腐蚀磨损，这不仅造成了能源和材料的浪费，还造成了经济上的巨大损失，严重的甚至还危及人身安全。为避免或尽量减少腐蚀磨损而达到延长材料使用寿命、减少磨损造成损失的目的，提高材料的耐腐蚀磨损性能成为问题的关键所在。在化工、冶金、发电等行业，普遍使用燃煤、燃气或燃油锅炉，其产生的高温烟气对锅炉部件的冲蚀非常严重。烟气中夹杂有微细颗粒，微细颗粒中含有钠、钾、氯化钙、镍和钒等金属离子，这些微粒对金属管件具有显著的冲蚀、磨损和粘接作用，在金属管件外表面发生堆积，烧结，形成表面积灰结垢，降低炉管热效率，同时易形成局部高温，发生爆管等恶性事故，严重影响了锅炉运行的安全性和经济性。到目前为止，有关耐磨涂层的研究已有诸多报道，例如：CN1339619A的专利公开了一种成分比为Co:WC＝15-25％:85-75％的钴/碳化钨粉耐磨复合涂层，采用等离子喷涂方法制备，该涂层可提高钢表面的耐磨性，但其摩擦系数较大。CN94116246A公开了一种以环氧树脂为胶黏剂，二硫化钼为固体的润滑剂，二氰二胺为固化剂，丁腈40为环氧改性剂，同时添加其它改性润滑涂料，有良好的耐磨润滑性和防粘性，但其在耐温和防腐上存在明显不足。CN1401933A公开了一种以E型环氧树脂(E12、E10)和相应的固化剂组成的耐磨防腐涂层，但以E型环氧树脂为基本原料和基体构成的涂料，在长期使用中环境温度很难超过120℃。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术旨在制备一种可形成复合结晶膜的浆料，通过材料的合适选择和特定组合，使浆料涂覆到工作部件上经热处理后能够形成复合结晶膜，从而显著提高高温工作部件的寿命和安全性，具有广泛的工业化应用前景。为了制备得到耐高温冲蚀的涂膜材料，本专利技术人对此进行了深入研究，在付出了大量的创造性劳动和经过深入研究探索后，从而完成了本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种可形成复合结晶膜的浆料，通过以下组分混合而成：环氧树脂35-40重量份、聚硅硼氧烷10-15重量份、陶瓷微粉5-10重量份、玻璃纤维3-5重量份、改性纳米氧化锌3-5重量份、改性纳米二硫化钼3-5重量份、溶剂5-25重量份、稀释剂1-10重量份、固化剂10-20重量份和助剂1-3重量份。其中，所述聚硅硼氧烷分子示性式为：HO((C6H5)2SiO)nBOO((CH3)2SiO)mOH，通过以下步骤制得：在反应器中加入20重量份去离子水、然后加入1-1.5重量份乙酸、然后分别滴加1.5-2重量份二甲基二甲氧基硅烷和3-5重量份二苯基二甲氧基硅烷，30～50min滴加完毕，保温80℃搅拌反应2h，产生硅醇或低聚硅氧烷，用布氏漏斗移除水分，加适量溶剂二甲苯，加1-2重量份硼酸，100℃反应5～7h，冷却，去离子水洗涤二甲苯溶液，真空脱溶剂，得白色固体产品，研磨成粉末。本专利技术创造性地在涂膜浆料中引入聚硅硼氧烷，聚硅硼氧烷在150-200℃的热处理温度下，能够形成具有一定流动性的硼硅玻璃，从而与浆料中的陶瓷微粉、玻璃纤维、改性纳米氧化锌、改性纳米二硫化钼等骨料形成一种高强高硬的复合结晶膜。其中，所述陶瓷微粉为纳米氮化钛和纳米碳化硅的混合物，混合物的重量比例为0.5-1.5:1。其中，所述改性纳米氧化锌采用如下步骤制备：将1-1.5L去离子水加入到反应器中，边搅拌边加入硼砂2-3g，升温至70-90℃左右，保温搅拌30-35分钟左右，加入纳米氧化锌90-110g，继续保温搅拌60-80分钟左右获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在115-125℃下干燥至干即得改性纳米氧化锌。其中，所述改性纳米二硫化钼采用如下步骤制备：将改性剂加入无水乙醇中，混合均匀后加入纳米MoS2细粉，搅拌或球磨2-4h，最后经过滤、干燥，粉碎后备用，其中，改性剂与纳米MoS2细粉的质量比为2:1，改性剂与无水乙醇的质量/体积比为1:4-6，改性剂选用硅烷偶联剂、乳化剂OP-10中的一种或其组合。本专利技术中的环氧树脂具体可为双酚A-环氧树脂或苯酚酚醛环氧树脂。为了进一步提高涂层的使用寿命，专利技术人选取用1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)聚氨酯预聚体来改性环氧树脂。NDI-PTMG体系聚氨酯弹性体中NDI分子的刚性、规整性、对称性高，PTMG强度、耐磨性好，使得NDI-PTMG体系可以从根本上提高聚氨酯体系的相分离程度，获取更为优异的机械性能和物理性能，制品具有高耐磨、高耐热、高强度、高回弹、内生热小、动态性能优异、耐油、耐腐蚀、耐辐射、寿命长等特性，可以说是聚氨酯中性能最优异的材料。但由于NDI体系的预聚体稳定性差而影响此类聚氨酯的应用。把NDI-PTMG体系的优异性能引入到环氧体系并利用环氧体系强度高、模量大的特点可以获取一种综合性能优异的耐磨涂层的基础料，同时又解决了NDI体系不能贮存的缺点。其中，NDI-PTMG改性环氧树脂的过程如下：将PTMG投料入反应釜加热抽真空，然后投入熔融的NDI，在80～110℃充分反应，再投入计量好的环氧树脂，使NCO基团与环氧树脂分子链上的部分羟基反应交联，从而得到环氧值为0.2-0.3的NDI-PTMG改性环氧树脂，其中NDI、PTMG与环氧树脂的配料比优选为摩尔比1.3-3.1:1:2-4。其中，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇、二甲苯、丙酮中的一种或多种。所述稀释剂为季戊四醇三丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。所述固化剂为二乙烯三胺、3-二甲氨基丙胺、六亚甲基二胺的一种或几种组合。所述助剂由促进剂、流平剂和消泡剂所组成，以重量比计，所述促进剂、流平剂和消泡剂的比例为1:1-2:1-2。其中，所述促进剂为本领域中公知的任何促进剂，例如可为γ-氯丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。其中，所述流平剂选自为本领域中公知的任何流平剂，例如可为氟改性丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯共聚物中的至少一种。其中，所述消泡剂为本领域中公知的消泡剂，例如可选自改性聚硅氧烷类，优选为聚二甲基硅氧烷。其中，改性纳米氧化锌的粒度为100-500nm，改性纳米二硫化钼的粒度为100-500nm，陶瓷微粉粒度为100-500nm。所添加的玻璃纤维单丝直径50μm以下，长度在0.5-2mm时，所形成的复合结晶膜在耐大颗粒冲击的工况下，其作用尤为显著。在本专利技术的优选实施例中，所述可形成复合结晶膜的浆料中还可以添加5-10重量份的石墨烯改性聚苯醚。树脂合金聚苯醚无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性，但缺点是抗冲击韧性较差，本专利技术采用石墨烯对聚苯醚进行改性，具体改性过程为：以氧化石墨烯和聚苯醚为原料，加热条件下在有机溶剂中溶解或高度分散，然后在形成的体系中加入还原剂，原位还原氧化石墨烯，利用氧化石墨烯与聚苯醚之间的非键作用力抑制还原过程中石墨烯团聚，过滤还原石墨烯和聚苯醚分散液，清洗滤饼，干燥，粉碎即得石墨烯改性聚苯醚粉末。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可形成复合结晶膜的浆料，通过以下组分混合而成：环氧树脂35‑40重量份、聚硅硼氧烷10‑15重量份、陶瓷微粉5‑10重量份、玻璃纤维3‑5重量份、改性纳米氧化锌3‑5重量份、改性纳米二硫化钼3‑5重量份、溶剂5‑25重量份、稀释剂1‑10重量份、固化剂10‑20重量份和助剂1‑3重量份。

【技术特征摘要】
1.一种可形成复合结晶膜的浆料，通过以下组分混合而成：环氧树脂35-40重量份、聚硅硼氧烷10-15重量份、陶瓷微粉5-10重量份、玻璃纤维3-5重量份、改性纳米氧化锌3-5重量份、改性纳米二硫化钼3-5重量份、溶剂5-25重量份、稀释剂1-10重量份、固化剂10-20重量份和助剂1-3重量份。2.根据权利要求1所述可形成复合结晶膜的浆料，其中，所述聚硅硼氧烷分子示性式为：HO((C6H5)2SiO)nBOO((CH3)2SiO)mOH，通过以下步骤制得：在反应器中加入20重量份去离子水、然后加入1-1.5重量份乙酸、然后分别滴加1.5-2重量份二甲基二甲氧基硅烷和3-5重量份二苯基二甲氧基硅烷，30～50min滴加完毕，保温80℃搅拌反应2h，产生硅醇或低聚硅氧烷，用布氏漏斗移除水分，加适量溶剂二甲苯，加1-2重量份硼酸，100℃反应5～7h，冷却，去离子水洗涤二甲苯溶液，真空脱溶剂，得固体产品，研磨成粉末。3.根据权利要求1所述可形成复合结晶膜的浆料，其中，所述陶瓷微粉为纳米氮化钛和纳米碳化硅的混合物，混合物的比例为0.5-1.5:1。4.根据权利要求1所述可形成复合结晶膜的浆料，其中，所述改性纳米氧化锌采用如下步骤制备：将1-1.5L去离子水加入到反应器中，边搅拌边加入硼砂2-3g，升温至70-90℃左右，保温搅拌30-35分钟左右，加入纳米氧化锌90-110g，继续保温搅拌60-80分钟左右获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在115-125℃下干燥至干即得改性纳米氧化锌。5.根据权利要求1所述可形成复合结晶膜的浆料，其中，所述改性纳米二硫化钼采用如下步骤制备：将改性剂加入无水乙醇中，混合均匀后加入纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：周召朋，周希斌，
申请(专利权)人：北京希柯节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11