一种阶梯熔融耐高温隔热防火涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于涂料领域，旨在提供一种阶梯熔结耐高温隔热防火涂料。该涂料由A组分和B组分组成，其中A组分包括硅酸盐、熔融填料、阻隔填料及各类助剂，B组分中包括隔热填料、纤维材料。本发明专利技术提供的防火涂料高温灼烧冲击，涂层仍完整、不开裂、不脱落、不变色、不碳化、无起烟、无燃烧等现象，且具有很好的隔热性能。本发明专利技术制备的耐高温隔热防火涂料可以应用于常用管道或设备的防护，尤其适用于高温条件下的防护，高温管道、工业锅炉、金属基材、发动机等。发动机等。

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯熔融耐高温隔热防火涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种阶梯熔融耐高温隔热防火涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高温隔热涂料被广泛应用于核电、交通运输、航空航天等国民经济领域，是高端装备制造业必须的关键功能结构一体化材料，也是战略性新兴产业发展急需的关键材料。发动机作为机器最核心的部分，其安全性和功能性最为关键，在正常运行条件下，发动机温度较高，需要隔热保证周围元器件的正常工作，而在某些极端、恶劣的情况下，譬如起火的情况下，发动机内部存在大量的燃油，此时，发动机有效的隔热及防火不仅可以保护发动机本身不受损，还能延长救援时间，降低重大事故发生的可能性。因此开发具有耐高温隔热同时又防火的涂料对于发动机等特殊部位的防护十分重要。
[0003]隔热涂料主要通过三种方式实现隔热，第一种是阻隔性隔热，即通过低热导高热阻的填料实现，如海泡石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、气凝胶等；第二种是反射隔热，选择合适的树脂，以及热反射填料，如玻璃微珠、钛白粉、硫化锌、氧化铁红、氧化铁黄、铜铬黑、镍钛黄、钴蓝等，多用于建筑涂料及日光反射隔热领域；第三种是辐射隔热，主要依靠氧化铁、氧化锰、氧化钴等辐射填料实现。实际操作中，多以两种或多种隔热机理协同作用。
[0004]鉴于隔热涂层在各领域的重大作用，国内外已经研发了多种配方和用途的隔热涂料。目前常用的耐高温隔热涂料根据成膜物质主要分为两大类：一类是以树脂等有机物为成膜物的有机隔热涂料，该类型的涂料耐受的最高温度在600℃，并且会伴随碳化、缩厚、分解等结构或组成而变化，如中国专利CN102453427A、中国专利CN106046910A、中国专利CN101875805A和中国专利CN104231917A等专利中所介绍的。另一类是以硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、磷酸盐等为成膜物的无机隔热涂料，这类涂料根据使用需求选用不同的耐高温填料，可耐受800℃以上的温度，如中国专利CN103289467A、中国专利CN10643335A、中国专利CN104788076A等专利。无机涂料不仅能够在高温(800℃以上)隔热领域占据重要地位，并且由于体系中不含有机物，在阻燃方面、耐紫外老化、抗氧化、耐介质腐蚀等方面也拥有优异的性能。除此之外，无机隔热涂料大多以水作为分散剂，无VOC，是环保型的涂料。
[0005]虽然无机耐高温隔热涂料拥有众多的优点，但是无机耐高温隔热涂料也存在致命的弱点，这主要是成膜物所导致的，无机成膜物相较于有机成膜物韧性小、发脆、易开裂，尤其在体系中含有大量隔热填料、涂层厚度较大的情况下，漆膜强度、韧性都会急剧下降；另一方面，无机涂料与金属基材膨胀系数难以匹配，一旦受到骤冷骤热，内应力过大容易引起涂层开裂、脱落。针对这种情况，目前主要采用的是有机物掺杂的方式，如中国专利CN107201067A中以硅酸钠锂复合液为成膜物，并辅以水性酚醛树脂充当填料；中国专利CN104910713A专利技术了一种热反射隔热无机阻燃涂料，在配方中加入了有机硅树脂和高分子聚合物；中国专利CN106349769A中复配硅溶胶和苯丙乳液等制备了膨胀型阻燃涂料。但是有机物的加入会影响涂层的阻燃效果、耐热效果，尤其在遇到明火的情况下，有机物会迅速
分解，同时破坏涂层结构、降低涂层强度。

技术实现思路

[0006]为实现无机耐高温隔热防火涂料具有更好的韧性及抗开裂能力，本专利技术利用不同熔融温度的功能填料，制备了一种随着温度变化能在涂层内部形成阶梯熔融的无机隔热防火涂料。通过合理控制熔融填料的用量，实现漆膜适量熔融、粘结，既增强了涂层抗开裂的风险，又最大程度保证了涂层结构的稳定性。
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种阶梯熔融耐高温隔热防火涂料，包括A组分和B组分，所述的A组分包括硅酸盐、熔融填料、阻隔填料，所述的B组分中包括隔热填料、纤维材料。
[0008]其中，所述的硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾中的至少一种；
[0009]所述的熔融填料选自玻璃微珠、玻璃粉、氧化钒、氧化碲、氧化铋中的至少一种；
[0010]所述的阻隔填料选自片状阻隔填料，优选选自云母片、氧化铝、膨胀蛭石中的至少一种；
[0011]所述的隔热填料为低热导率阻隔型隔热填料，选自膨胀珍珠岩、气凝胶、陶瓷微珠中的至少一种，优选选自闭孔型膨胀珍珠岩、二氧化硅气凝胶、空心陶瓷微珠中的至少一种；隔热填料的粒径为50～300目，优选为100～200目；上述隔热填料均为低热导率的无机填料，可以有效隔绝热量在涂层厚度方向上的传导，实现涂层高效隔热；
[0012]所述的纤维材料选自韧性耐高温纤维，优选选自氧化锆纤维、氧化铝纤维、石英纤维中的至少一种；纤维材料的直径为4～20μm，长度为2～5mm，优选地，直径为4～8μm，长度为2～3mm；
[0013]上述防火涂料中，以A组分中的硅酸盐用量为100质量份来计，A组分中，所述的熔融填料用量为1～15份，所述的阻隔填料用量为1～10份；B组分中，所述的隔热填料用量为4～50份，所述的纤维材料用量为1～15份；优选地，A组分中，所述的熔融填料用量为5～15份，所述的阻隔填料用量为2～5份；B组分中，所述的隔热填料用量为10～30份，所述的纤维材料用量为2～10份。
[0014]上述防火涂料中，所述的A组分中还含有分散剂、消泡剂、成膜剂、流平剂、偶联剂、水中的至少一种。其中，分散剂选自金属盐类分散剂，优选选自十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种；消泡剂选自有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、醇类聚合物消泡剂中的至少一种，优选选自聚硅氧烷、硅氧化聚醚、矿物油、聚乙二醇中的至少一种；成膜剂选自1,2-丙二醇、乙二醇丁醚、十二碳醇酯中的至少一种；流平剂选自聚酯改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、含醇有机硅氧烷、聚丙烯酸、含氟表面活性聚合物、改性纤维素中的至少一种，优选选自聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅烷、羟甲基纤维素中的至少一种；偶联剂选自硅烷偶联剂，优选选自3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
[0015]上述防火涂料A组分中，以硅酸盐用量为100质量份来计，所述的分散剂用量为0.5～2.5份，所述的消泡剂用量为0.1～0.2份，所述的成膜剂用量为0.2～1份，所述的流平剂用量为0.1～2份，所述的偶联剂用量为0.1～1份，所述的水用量为2～25份；优选地，所述的分散剂用量为1～1.5份，所述的消泡剂用量为0.1～0.2份，所述的成膜剂用量为0.5～1.5
份，所述的流平剂用量为0.5～1份，所述的偶联剂用量为0.1～0.5份，所述的水用量为5～15份。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种上述阶梯熔融耐高温隔热防火涂料的制备方法，包括：将包含有所述A组分中包含的化合物分散、研磨后得到A组分，将包含有所述B组分中包含的化合物分散均匀后得到B组分，A组分和B组分混合后即得所述的阶梯熔融耐高温隔热防火涂料。当所述A组分中的熔融填料为玻璃微珠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯熔融耐高温隔热防火涂料，包括A组分和B组分，所述的A组分包括硅酸盐、熔融填料、阻隔填料，所述的B组分中包括隔热填料、纤维材料。2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾中的至少一种；和/或，所述的熔融填料选自玻璃微珠、玻璃粉、氧化钒、氧化碲、氧化铋中的至少一种；和/或，所述的阻隔填料选自片状阻隔填料，优选选自云母片、氧化铝、膨胀蛭石中的至少一种；和/或，所述的隔热填料选自膨胀珍珠岩、气凝胶、陶瓷微珠中的至少一种，优选选自闭孔型膨胀珍珠岩、二氧化硅气凝胶、空心陶瓷微珠；和/或，所述的纤维材料选自韧性耐高温纤维材料，优选选自氧化锆纤维、氧化铝纤维、石英纤维中的至少一种。3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，以A组分中的硅酸盐用量为100质量份来计，A组分中，所述的熔融填料用量为1～15份，所述的阻隔填料用量为1～10份；B组分中，所述的隔热填料用量为4～50份，所述的纤维材料用量为1～15份；优选地，以A组分中的硅酸盐用量为100质量份来计，A组分中，所述的熔融填料用量为5～15份，所述的阻隔填料用量为2～5份；B组分中，所述的隔热填料用量为10～30份，所述的纤维材料用量为2～10份；和/或，所述的隔热填料的粒径为50～300目，优选为100～200目；和/或，所述的纤维材料的直径为4～20μm，长度为2～5mm，优选地，直径为4～8μm，长度为2～3mm。4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的A组分中还含有分散剂、消泡剂、成膜剂、流平剂、偶联剂、水中的至少一种。5.根据权利要求4所述的涂料，其特征在于，所述的A组分中，所述的分散剂选自金属盐类分散剂，优选选自十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种；和/或，所述的消泡剂选自有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、醇类聚合物消泡剂中的至少一种，优选选自聚硅氧烷、硅氧化聚醚、矿物油、聚乙二醇中的至少一种；和/或，所述的成膜剂选自1,2-丙二醇、乙二醇丁醚、十二碳醇酯中的至少一种；和或，所述的流平剂选自聚酯改性有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、含醇有机硅氧烷、聚丙烯酸、含氟表面活性聚合物、改性纤维素中的至少一种，优选选自聚二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：易敏华，王贤明，吴连锋，宁亮，万众，卢敏，刘雷雷，管琳，王飞，
申请(专利权)人：海洋化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：