專利名稱：一種硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重防腐納米復(fù)合涂層技術(shù)，具體為一種硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
高溫高壓酸性環(huán)境中金屬材料腐蝕十分嚴(yán)重，一直沒有高效的防腐材料和防護(hù)措 施解決腐蝕問題。一般的耐溫防腐涂層在高溫高壓酸性環(huán)境中極易分解，與基材的附著力 差，機(jī)械強(qiáng)度低，在高溫高壓酸性環(huán)境中使用壽命很短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)石化行業(yè)高溫高壓酸性環(huán)境中金屬材料的長(zhǎng)效耐溫、耐壓和 防腐等問題，提供一種新型高效硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層及制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，分為兩組分，涂料配方按重量份 數(shù)計(jì)如下(1)甲組分(按重量份數(shù)計(jì))改性硼酚醛聚合物30_35份，改性硼酚醛聚合物為100%固體含量的硼酚醛樹 脂；納米復(fù)合母液4_8份；其中，重量比納米二氧化鈦納米二氧化硅有機(jī)溶劑= (30-50) (10-30) (30-40)，偶聯(lián)劑占上述納米粒子(納米二氧化鈦和納米二氧化硅) 總重量的1-10%、高分子分散劑占上述納米粒子(納米二氧化鈦和納米二氧化硅)總重量 的1-10%、聚合物占上述納米粒子(納米二氧化鈦和納米二氧化硅)總重量的3-12% ；增強(qiáng)碳纖維5_8份；金紅石型鈦白粉20-25份；碳化硅陶瓷粉5_8份；鎳基合金粉4_7份；阻燃劑2-4份；混合溶劑15-22份。(2)乙組分(按重量份數(shù)計(jì))固化劑80份；固化劑為線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂的混合 物，線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂重量比為1 (0.5-1)；混合溶劑20份；甲組分乙組分重量比為1-3 1。本發(fā)明中，偶聯(lián)劑為硅氧烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。本發(fā)明中，高分子分散劑為聚羧酸鹽或聚氨酯高分子分散劑。本發(fā)明中，納米復(fù)合母液中的聚合物為改性硼酚醛聚合物，改性硼酚醛聚合物為100%固體含量的硼酚醛樹脂。本發(fā)明中，鈦白粉為金紅石型鈦白粉；碳化硅陶瓷粉的粒度為1-5微米；鎳基合金粉為牌號(hào)FZNCr-60A的鎳基合金粉；所述阻燃劑為三氧化二銻或十溴聯(lián)苯醚；所述混合溶 劑為重量比環(huán)己酮正丁醇=(2-3) 1組成的溶劑。本發(fā)明中，有機(jī)溶劑為環(huán)己酮或正丁醇。本發(fā)明中，增強(qiáng)碳纖維為浙青級(jí)碳纖維。上述硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層的制備方法，具體步驟如下1)改性硼酚醛聚合物的制備按重量份數(shù)計(jì)，20-35份硼酸或三氧化二硼、1-4份納米二氧化鈦、0. 5-2. 5份正鈦 酸丁酯與60-80份苯酚在KOH催化劑作用下在90-110°C回流6-8小時(shí)，再升溫到160-180°C 反應(yīng)，蒸出水后生成不同反應(yīng)程度的硼酸酚酯混合物；然后冷卻至80°C以下，30-50份硼 酸酚酯混合物加50-70份多聚甲醛或三聚甲醛或甲醛水溶液，在80-110°C反應(yīng)2-4小 時(shí)，PH值控制在9-10，脫去水和低沸點(diǎn)產(chǎn)物，使產(chǎn)物凝膠時(shí)間達(dá)到60-80S/160°C，熔點(diǎn)為 70-900C，硼含量大于4wt %，鈦含量大于3wt %，最終得到的黃色固體預(yù)聚物為改性硼酚醛 聚合物。2)納米復(fù)合液的制備按重量份數(shù)計(jì)，將30-50份納米二氧化鈦和10-30份納米二氧化硅加入30_50份 有機(jī)溶劑中，進(jìn)行超聲波分散10-30分鐘，溫度T = 30-40°C ；再在其中分別加入占上述納米 粒子總重量1-10%的偶聯(lián)劑、1-10%的高分子分散劑和3-12%聚合物進(jìn)行超聲波分散1-2 小時(shí)，溫度T = 50-600C ；最后在(1-3) X IO4轉(zhuǎn)/分鐘下離心2-3次，制得納米復(fù)合母液。3)硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層制備將步驟1)制備的改性硼酚醛聚合物、步驟2)制備的納米復(fù)合液、增強(qiáng)碳纖維、 碳化硅陶瓷粉、鎳基合金粉、金紅石型鈦白粉、阻燃劑、混合溶劑按所述比例配好，經(jīng)分 散、研磨到粒徑為40μπι以下，再加入復(fù)合固化劑和混合溶劑制成的乙組分，將混合物在 80-180°C下固化60-120分鐘制備成耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂層。所述步驟3)中，加料過程為在50°C下加入改性硼酚醛聚合物到混合溶劑中，進(jìn) 行溶解后，加入納米復(fù)合母液、碳化硅陶瓷粉、鎳基合金粉、增強(qiáng)碳纖維、阻燃劑、金紅石型 鈦白粉，最后加入復(fù)合固化劑。所述步驟3)中，分散、研磨為先用高速攪拌分散機(jī)在800-1000rpm高速分散20-30 分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨1. 5-3小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下1、本發(fā)明利用材料復(fù)合技術(shù)、表面改性技術(shù)和納米改性技術(shù)等制備含有納米二氧 化鈦、納米二氧化硅的納米復(fù)合液，再將它們和聚合物、增強(qiáng)碳纖維、碳化硅陶瓷粉、鎳基合 金粉、金紅石型鈦白粉、阻燃劑、混合溶劑等按比例復(fù)配制備成可長(zhǎng)期在高溫高壓酸汽環(huán)境 中使用的耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂層，該納米復(fù)合涂層在高溫高壓條件下仍與基材附著 力好，涂膜能長(zhǎng)期承受高溫酸汽的腐蝕破壞，貯存穩(wěn)定，施工較方便的優(yōu)點(diǎn)。2、石化、電力、航天和礦山冶金行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，石油鉆采設(shè)備、煉油廠的煉化裝置、石化的鼓風(fēng)機(jī)、礦山釬鉆設(shè)備、冶煉廠的冶煉裝置和電廠脫硫裝置等許多生產(chǎn)設(shè) 備腐蝕十分嚴(yán)重，尤其在高溫高壓酸性環(huán)境中使用的生產(chǎn)設(shè)備一直沒有有效的防護(hù)措施。酸性介質(zhì)包括硫化氫、硫酸、二氧化碳和氯化物，高溫高壓將會(huì)大大增強(qiáng)酸性物質(zhì)對(duì)金屬材 料的破壞，必須有有效的防腐材料對(duì)其保護(hù)。常用的耐溫涂層(如有機(jī)硅涂料、改性環(huán)氧 涂料和氟碳聚氨酯涂料等)在高溫酸性條件下極易降解，與金屬基材結(jié)合力差，機(jī)械強(qiáng)度 低，使用壽命很短。所以，即耐溫耐壓又高效重防腐的復(fù)合涂料研制迫在眉捷。該納米復(fù)合 涂層可廣泛應(yīng)用在石油化工、冶金、電力、煤炭、航空航天等行業(yè)。該納米復(fù)合涂料的研制成 功是耐高溫重防腐涂料領(lǐng)域中一次革命性飛躍，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)高溫高壓酸汽環(huán)境中長(zhǎng)效使用的 空白。耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂料將伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、節(jié)約型社會(huì)的需要，將越 來越多發(fā)揮它的作用。3、本發(fā)明可采用噴涂或刷涂，成為金屬基材底面合一的表面涂層。它采用改性硼 酚醛聚合物為基料，線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂的混合物為復(fù)合固化 齊U，增強(qiáng)碳纖維和納米粒子為涂層的增強(qiáng)劑，形成硼酚醛-鈦的高耐腐蝕體系。所得耐溫 耐壓重防腐納米復(fù)合涂層在金屬表面形成的涂層厚度在0. 1-2. 0mm，可長(zhǎng)期耐100_18(TC、 5_15MPa、含有硫化氫、二氧化碳和氯化物等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的腐蝕破壞。4、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)家大力提倡新材料研發(fā)應(yīng)用和環(huán)保節(jié)能意識(shí)的加 強(qiáng)，耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂料將會(huì)很好的服務(wù)于石油化工、電力、航天和礦山冶金等行 業(yè)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)耐高溫高壓重防腐涂層的空白，為國(guó)家?guī)砭薮蟮纳鐣?huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式1、改性硼酚醛聚合物的制備改性硼酚醛聚合物具有熱固性高聚物的性質(zhì)，柔性較大的-B-O-鍵可改善涂層的 脆性和機(jī)械強(qiáng)度。硼和鈦的三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)提高涂層的耐熱性。按重量份數(shù)計(jì)，20-35份硼酸或三氧化二硼、1-4份納米二氧化鈦、0. 5-2. 5份正鈦 酸丁酯與60-80份苯酚在KOH催化劑作用下在90-110°C回流6-8小時(shí)，再升溫到160-180°C 反應(yīng)，蒸出水后生成不同反應(yīng)程度的硼酸酚酯混合物；然后冷卻至80°C以下，30-50份硼酸 酚酯混合物加50-70份多聚甲醛或三聚甲醛或甲醛水溶液，在80-110°C反應(yīng)2-4小時(shí)，脫去 水和低沸點(diǎn)產(chǎn)物，使產(chǎn)物凝膠時(shí)間達(dá)到60-80S/160°C，得到黃色固體預(yù)聚物。2、納米復(fù)合母液的制備經(jīng)表面改性的納米復(fù)合母液均勻分散和儲(chǔ)存穩(wěn)定后，不僅可大大提高涂層的防腐 性能，而且可提高涂膜的機(jī)械性能。對(duì)于溶劑型涂料，納米粒子相的引入可以通過在樹脂合成階段加入，也可以在涂 料配制時(shí)加入。本發(fā)明先在樹脂合成階段加入一部分，再在涂料配制過程中加入一部分。后 者的分散方法可以是超聲波、高速攪拌、球磨或高速噴嘴分散。不管哪一種制備方法，單靠 機(jī)械力的方法來分散納米粒子的效果是非常有限的，因此必須對(duì)納米粒子表面改性，以改 善其與單體、聚合物樹脂或有機(jī)溶劑之間的相容性。表面改性所采用的改性劑有偶聯(lián)劑、 高分子分散劑、聚合物等。在選擇表面改性劑時(shí)，除了其易與納米粒子鍵合外，最關(guān)鍵是要 使其與所選用的涂料體系相容。按重量份數(shù)計(jì)，將30-50份納米二氧化鈦和10-30份納米二氧化硅加入30_50份 有機(jī)溶劑中，超聲波(溫度T = 30-40°C，功率P = 100% )分散10-30min ；再在其中分別 加入占上述納米粒子總重量1-10%的偶聯(lián)劑，1-10%的高分子分散劑和3-12%聚合物，超聲波(τ = 50-60°C,P = 100% )分散l-2h ；最后在(1-3) X IO4轉(zhuǎn)/分鐘下離心2-3次，制
得納米復(fù)合母液。3、硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層制備將改性硼酚醛聚合物、納米復(fù)合液、增強(qiáng)碳纖維、碳化硅陶瓷粉、鎳基合金粉、金紅石型鈦白粉、阻燃劑、混合溶劑按下述比例(重量份數(shù))配好，經(jīng)過分散、研磨到粒徑為 40 μ m以下，制備成耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂料，其中分散、研磨可以先用高速攪拌分散 機(jī)在800-1000rpm高速分散20-30分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨1. 5-3小時(shí)。(1)甲組分(按重量份數(shù)計(jì))改性硼酚醛樹脂30_35份，改性硼酚醛聚合物為100%固體含量的硼酚醛樹脂；納米復(fù)合母液4_8份，其中重量比納米二氧化鈦納米二氧化硅有機(jī)溶劑= (30-50) (10-30) (30-40)，偶聯(lián)劑占上述納米粒子總重量的1-10%、高分子分散劑占 上述納米粒子總重量的1_10%、聚合物占上述納米粒子總重量的3-12% ；增強(qiáng)碳纖維5_8份；金紅石型鈦白粉20-25份；碳化硅陶瓷粉5_8份；鎳基合金粉4_7份阻燃劑2-4份；混合溶劑15-22份。(2)乙組分(按重量份數(shù)計(jì))固化劑80份，固化劑為線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂的混合 物，線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂重量比為1 (0.5-1);混合溶劑20份；甲組分乙組分重量比為(1-3) 1 ；其制備方法為按重量百分比計(jì)，將改性硼酚醛聚合物在50°C下加入到混合溶劑中，進(jìn)行溶解后， 加入納米復(fù)合母液、增強(qiáng)碳纖維、金紅石型鈦白粉、碳化硅陶瓷粉，鎳基合金粉、阻燃劑等其 它組分，用分散機(jī)進(jìn)行分散后，用球磨機(jī)進(jìn)行研磨至均勻制成甲組分。將線性苯酚甲醛環(huán)氧 樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂按1 0.5-1配比制成復(fù)合固化劑，加入混合溶劑，制成乙組 分。將甲組分和乙組分按1-3 1的比例混合后，在100-160°C下加熱固化2-3小時(shí)制備納 米復(fù)合涂料。本發(fā)明中，納米二氧化鈦和納米二氧化硅選自舟山納米材料公司。本發(fā)明中，混合溶劑為重量比環(huán)己酮正丁醇=(2-3) 1組成的溶劑。本發(fā)明中，有機(jī)溶劑為環(huán)己酮或正丁醇。本發(fā)明中，增強(qiáng)碳纖維為浙青級(jí)碳纖維。本發(fā)明中，偶聯(lián)劑為硅氧烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。如KH560、KH570型硅氧烷偶 聯(lián)劑，NDZ-311型鈦酸酯偶聯(lián)劑等。本發(fā)明中，高分子分散劑為聚羧酸鹽類或聚氨酯鹽類高分子分散劑。如英國(guó)ICI 公司的 Solsperse-2000、Solsperse-4000，德國(guó)畢克化學(xué)公司的 Disperbykl80 等。本發(fā)明中，納米復(fù)合母液中的聚合物可以為改性硼酚醛聚合物，改性硼酚醛聚合物為100%固體含量的硼酚醛樹脂。實(shí)施例11、納米復(fù)合母液的制備按重量份數(shù)計(jì)，將50份納米二氧化鈦和10份納米二氧化硅加入50份丙酮中超聲 波(溫度T = 40°C)分散lOmin;再在其中加入占上述納米粒子總重量1.5%的KH570型 硅氧烷偶聯(lián)劑、占上述納米粒子總重量1. 5%的DisperbyklSO高分子分散劑和占上述納米 粒子總重量的8%的改性硼酚醛聚合物，進(jìn)行超聲波(T = 60°C)分散lh ；最后在2X104轉(zhuǎn) /分鐘下離心3次，制得納米復(fù)合母液。2、改性硼酚醛聚合物的制備按重量份數(shù)計(jì)，35份硼酸、4份納米二氧化鈦、1. 5份正鈦酸丁酯與61份苯酚在 K0H催化劑作用下在100°C回流8小時(shí)，再升溫到180°C反應(yīng)，蒸出水后生成不同反應(yīng)程度的 硼酸酚酯混合物。然后冷卻至80°C以下，40份硼酸酚酯混合物加60份多聚甲醛水溶液，在 95°C反應(yīng)3小時(shí)，pH值控制在9. 5，脫去水和低沸點(diǎn)產(chǎn)物，使產(chǎn)物凝膠時(shí)間達(dá)到70s/160°C， 熔點(diǎn)為90°C，硼含量大于4wt %，鈦含量大于3wt %，最終得到黃色固體預(yù)聚物為改性硼酚
醛聚合物。
3、硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防奪涂層制備
(1)甲組分
改性硼酚醛樹脂32份；
納米復(fù)合母液8份；
增強(qiáng)碳纖維7份；
金紅石型鈦白粉21份；
碳化硅陶瓷粉6份；
鎳基合金粉(合金牌號(hào)為FZNCr-60A):5份;
阻燃劑(三氧化二銻)2份；
混合溶劑20份。
(2)乙組分
固化劑(其中線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二二酚甲醛環(huán)氧樹脂為1
混合溶劑:20份;
甲組分乙組分重量比為1.5 1。
所述混合溶劑為重量比環(huán)己酮正丁醇=21組成的溶劑。
將以上材料按比例配好，先用高速攪拌分散機(jī)在lOOOrpm高速分散20
0. 5) 80 份；
在球磨機(jī)中充分研磨2小時(shí)，制得耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂料，該復(fù)合涂料細(xì)度在30微 米，粘度在70-90秒(涂-4杯)。本實(shí)施例可采用噴涂、刷涂或輥涂施工。它采用耐強(qiáng)腐蝕的改性硼酚醛聚合物與 由線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合固化劑的固化產(chǎn)物為主要 成膜物質(zhì)，增強(qiáng)碳纖維和納米粒子為增強(qiáng)劑，在160°C下加熱固化2小時(shí)形成硼酚醛-鈦的 重防腐體系。所得納米重防腐復(fù)合涂料在金屬表面形成的涂層厚度為0. 3mm,可耐6MPa、 150°C酸汽的腐蝕破壞，該涂層具有優(yōu)異的重防腐性能和與金屬基材的結(jié)合力。實(shí)施例2
1、納米復(fù)合母液的制備按重量份數(shù)計(jì)，將40份納米二氧化鈦和20份納米二氧化硅加入40丙酮中超聲波 (溫度T = 40°C )分散20min ；再在其中加入占上述納米粒子總重量3%的KH560型硅氧烷 偶聯(lián)劑，占上述納米粒子總重量4%的Solsperse-2000高分子分散劑和占上述納米粒子總 重量的10%的改性硼酚醛聚合物(T = 50°C)分散lh;最后在2.5父104轉(zhuǎn)/分鐘下離心3 次，制得納米復(fù)合母液。2、改性硼酚醛聚合物的制備按重量份數(shù)計(jì)，32份三氧化二硼、3份納米二氧化鈦、1份正鈦酸丁酯與65份苯 酚在K0H催化劑作用下在100°C回流6小時(shí)，再升溫到180°C反應(yīng)，蒸出水后生成不同反 應(yīng)程度的硼酸酚酯混合物。然后冷卻至80°C以下，35份硼酸酚酯混合物加65份甲醛水 溶液，在90°C反應(yīng)3小時(shí)，pH值控制在9. 2，脫去水和低沸點(diǎn)產(chǎn)物，使產(chǎn)物凝膠時(shí)間達(dá)到 60-80s/160°C，熔點(diǎn)為70-90°C，硼含量大于4wt %，鈦含量大于3wt %，最終得到黃色固體 預(yù)聚物為改性硼酚醛聚合物。
0097]3、硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層制備
0098]甲組分
0099]改性硼酚醛樹脂30份；
0100]納米復(fù)合母液6份；
0101]增強(qiáng)碳纖維6份；
0102]金紅石型鈦白粉20份；
0103]碳化硅陶瓷粉6份；
0104]鎳基合金粉(合金牌號(hào)為FZNCr-60A) :7份；
0105]阻燃劑(十溴聯(lián)苯醚)3份；
0106]混合溶劑22份。
0107]乙組分
0108]固化劑(其中線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂為1 0. 8)80份；
0109]混合溶劑20份；
0110]甲組分乙組分重量比為1.8 1。
0111]所述混合溶劑為重量比環(huán)己酮正丁醇=3 1組成的溶劑。
0112]將以上材料按比例配好，先用高速攪拌分散機(jī)在800rpm高速分散20分鐘，然后在 球磨機(jī)中充分研磨1. 5小時(shí)，制得耐溫耐壓重防腐納米復(fù)合涂料，該涂料細(xì)度在32微米，粘 度在70-90秒(涂-4杯)。本實(shí)施例可采用噴涂、刷涂或輥涂施工。它采用耐強(qiáng)腐蝕的改性硼酚醛聚合物與 由線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合固化劑的固化產(chǎn)物為主要 成膜物質(zhì)，增強(qiáng)碳纖維和納米粒子為增強(qiáng)劑，在160°C下加熱固化2小時(shí)形成硼酚醛-鈦的 重防腐體系。所得納米重防腐復(fù)合涂料在金屬表面形成的涂層厚度在0. 35mm，可耐8MPa、 120°C酸汽的腐蝕破壞，該涂層具有優(yōu)異的重防腐性能和與金屬基材的結(jié)合力。實(shí)施例31、納米復(fù)合母液的制備按重量份數(shù)計(jì)，將30份納米二氧化鈦和30份納 二氧化硅加入40丙酮中超聲波(溫度T = 30°C )分散15min ；再在其中加入占上述納米粒子總重量2%的KH550型硅氧烷 偶聯(lián)劑、占上述納米粒子總重量2. 5%的DisperbyklSO高分子分散劑和占上述納米粒子總 重量的6%的改性硼酚醛聚合物，進(jìn)行超聲波(T = 50°C)分散讓；最后在3乂104轉(zhuǎn)/分鐘 下離心3次，制得納米復(fù)合母液。2、改性硼酚醛聚合物的制備按重量份數(shù)計(jì)，28份硼酸、2. 5份納米二氧化鈦、0. 7份正鈦酸丁酯與69. 5份苯 酚在K0H催化劑作用下在100°C回流7小時(shí)，再升溫到180°C反應(yīng)，蒸出水后生成不同反 應(yīng)程度的硼酸酚酯混合物。然后冷卻至80°C以下，30份硼酸酚酯混合物加70份三聚甲 醛水溶液，在88°C反應(yīng)2小時(shí)，pH值控制在9，脫去水和低沸點(diǎn)產(chǎn)物，使產(chǎn)物凝膠時(shí)間達(dá)到 60-80s/160°C，熔點(diǎn)為70-90°C，硼含量大于4wt %，鈦含量大于3wt %，最終得到黃色固體 預(yù)聚物為改性硼酚醛聚合物。
0119]3、硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層制備
0120]甲組分
0121]改性硼酚醛樹脂33份；
0122]納米復(fù)合母液5份；
0123]增強(qiáng)碳纖維5份；
0124]金紅石型鈦白粉24份；
0125]碳化硅陶瓷粉6份；
0126]鎳基合金粉(合金牌號(hào)為FZNCr-60A) :4份；
0127]阻燃劑(十溴聯(lián)苯醚)2份；
0128]混合溶劑21份。
0129]乙組分
0130]固化劑(其中線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂為1 1)80份；
0131]混合溶劑20份；
0132]甲組分乙組分重量比為2. 2 1 ；
0133]所述混合溶劑為重量比環(huán)己酮正丁醇=2 1組成的溶劑。
0134]將以上材料按比例配好，先用高速攪拌分散機(jī)在lOOOrpm高速分散30分鐘，然后 在球磨機(jī)中充分研磨3小時(shí)，制得硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，該涂料細(xì)度在 28微米，粘度在70-90秒(涂-4杯)。 本實(shí)施例可采用噴涂、刷涂或輥涂施工。它采用耐強(qiáng)腐蝕的改性硼酚醛聚合物與 由線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合固化劑的固化產(chǎn)物為主要 成膜物質(zhì)，增強(qiáng)碳纖維和納米粒子為增強(qiáng)劑，在170°C下加熱固化2小時(shí)形成硼酚醛-鈦的 重防腐體系。所得納米重防腐復(fù)合涂料在金屬表面形成的涂層厚度在0. 38mm，可耐6MPa、 175°C酸汽的腐蝕破壞，該涂層具有優(yōu)異的重防腐性能和與金屬基材的結(jié)合力。
權(quán)利要求
一種硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于該涂層分為兩組分，一個(gè)組分是以硼酚醛聚合物和特殊填料組成甲組分，另一組分為由線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合固化劑乙組分；涂料配方按重量份數(shù)計(jì)如下(1)甲組分改性硼酚醛聚合物30-35份；納米復(fù)合母液4-8份；其中重量比納米二氧化鈦∶納米二氧化硅∶有機(jī)溶劑＝(30-50)∶(10-30)∶(30-40)，偶聯(lián)劑占上述納米粒子總重量的1-10％、高分子分散劑占上述納米粒子總重量的1-10％、聚合物占上述納米粒子總重量的3-12％；增強(qiáng)碳纖維5-8份；金紅石型鈦白粉20-25份；碳化硅陶瓷粉5-8份；鎳基合金粉4-7份；阻燃劑2-4份；混合溶劑15-22份；(2)乙組分固化劑80份；其中，線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂重量比為1∶(0.5-1)；混合溶劑20份；上述組分中，甲組分∶乙組分重量比為1-3∶1。
2.按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于所 述偶聯(lián)劑為硅氧烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
3.按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于所 述高分子分散劑為聚羧酸鹽或聚氨酯高分子分散劑。
4.按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于所 述納米復(fù)合母液中的聚合物為改性硼酚醛聚合物。
5.按照權(quán)利要求1所述的硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于所 述鈦白粉為金紅石型鈦白粉；所述碳纖維為浙青級(jí)碳纖維；所述阻燃劑為三氧化二銻或十 溴聯(lián)苯醚；所述混合溶劑為環(huán)己酮正丁醇重量比為2 1組成的溶劑。
6.按照權(quán)利要求1或4所述硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層，其特征在于 所述改性硼酚醛聚合物為100%固體含量的硼酚醛樹脂。
7.按照權(quán)利要求1-6之一所述的硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層的制備方 法，其特征在于，具體步驟如下1)改性硼酚醛聚合物的制備按重量份數(shù)計(jì)，20-35份硼酸或三氧化二硼、1-4份納米二氧化鈦、0. 5-2. 5份正鈦酸丁 酯與60-80份苯酚在KOH催化劑作用下在90-110°C回流6_8小時(shí)，再升溫到160-180°C反 應(yīng)，蒸出水后生成不同反應(yīng)程度的硼酸酚酯混合物；然后冷卻至80°C以下，30-50份硼酸酚 酯混合物加50-70份多聚甲醛或三聚甲醛或甲醛水溶液，在80-110°C反應(yīng)2-4小時(shí)，獲得改 性硼酚醛聚合物；2)納米復(fù)合液的制備按重量份數(shù)計(jì)，將30-50份納米二氧化鈦和10-30份納米二氧化硅加入30-50份有機(jī) 溶劑中，進(jìn)行超聲波分散20-30分鐘，溫度T = 30-400C ；再在其中分別加入占上述納米粒 子總重量1-10%的偶聯(lián)劑、1-10%的高分子分散劑和3-12%聚合物進(jìn)行超聲波分散1-2小 時(shí)，溫度T = 50-600C ；最后在(1-3) X 104轉(zhuǎn)/分鐘下離心2-3次，制得納米復(fù)合母液；3)將線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂，按重量比為1 (0.5-1)混合 而成復(fù)合固化劑；4)硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層制備將步驟1)制備的改性硼酚醛聚合物、步驟2)制備的納米復(fù)合液，以及增強(qiáng)碳纖維、碳 化硅陶瓷粉、鎳基合金粉、金紅石型鈦白粉、阻燃劑、混合溶劑按所述比例配好，經(jīng)分散、研 磨到粒徑為40 μ m以下，再加入復(fù)合固化劑，將混合物在100-160°C下固化2_3小時(shí)制備成 硼酚醛_鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層。
8.按照權(quán)利要求7所述的硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層的制備方法，其特 征在于，步驟4)中加料過程為在50°C下加入改性硼酚醛聚合物到混合溶劑中，進(jìn)行溶解 后，加入納米復(fù)合母液、碳化硅陶瓷粉、鎳基合金粉、增強(qiáng)碳纖維、阻燃劑、金紅石型鈦白粉， 最后加入復(fù)合固化劑。
9.按照權(quán)利要求7所述的硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層的制備方法，其特 征在于，步驟4)中分散、研磨為先用高速攪拌分散機(jī)在800-1000rpm高速分散20-30分鐘， 然后在球磨機(jī)中充分研磨1. 5-3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及重防腐納米復(fù)合涂層技術(shù)，具體為一種硼酚醛-鈦納米復(fù)合耐溫耐壓重防腐涂層及其制備方法。涂層配方如下改性硼酚醛聚合物30-35份；納米復(fù)合液4-8份；增強(qiáng)碳纖維5-8份；金紅石型鈦白粉20-25份；碳化硅陶瓷粉5-8份；鎳基合金粉4-7份；阻燃劑2-4份；混合溶劑15-22份；將其按比例配好，經(jīng)分散、研磨到粒徑為40μm以下，再與由線性苯酚甲醛環(huán)氧樹脂和間苯二酚甲醛環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合固化劑(配比為1∶0.5-1)按1-3∶1的比例配制后在160-180℃下加熱固化2-3小時(shí)制備成重防腐納米復(fù)合涂層。本發(fā)明涂層在厚度0.1-2.0mm可耐高溫高壓(5-15MPa、100-180℃)含有硫化氫、二氧化硫、二氧化碳和氯化物等酸性強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的腐蝕破壞，且該涂層與金屬基材結(jié)合力強(qiáng)。
文檔編號(hào)C09D7/12GK101805554SQ20091030041
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者柯偉, 王震宇, 韓恩厚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所