本發(fā)明涉及電熱帶技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫防腐型電熱帶涂料及其涂覆方法。
背景技術(shù)：
電熱帶是一種自限溫加熱帶的電熱元件，是在兩根平行金屬母線之間均勻地擠包一層具有正溫系數(shù)半導(dǎo)體ptc材料制成的芯帶，可廣泛應(yīng)用于存儲輸送油、水、氣等介質(zhì)的管罐、泵閥、儀表、槽池、房屋地?zé)岬忍幍谋?、伴熱、加熱等?/p>
電熱帶按結(jié)構(gòu)一般分為并連式和串聯(lián)式兩種，按發(fā)熱量分自限式和恒功率兩種。自限式電加熱帶的線芯是一種很復(fù)雜的高分子聚合物，經(jīng)特定的化學(xué)變化和物理處理后制成的半導(dǎo)體線芯，有兩條導(dǎo)線組成一條保持連續(xù)平行的加熱電路，可隨環(huán)境溫度變化而變化。恒功率電熱帶是由兩根或兩根平行絕緣銅導(dǎo)線為電源母線，在其表面上繞纏電熱絲，其單位長度發(fā)熱量是恒定的。自限式和恒功率式電加熱帶均有多層絕緣。
電熱帶在使用過程中，因高溫著火引發(fā)的事故是最大的安全隱患，其原因包括以下幾個方面：由于使用時間過長，環(huán)境雜物污染，高溫長時間封烤，或受潮濕、腐蝕作用，絕緣老化變質(zhì)而失去絕緣能力，引起短路著火；或者電熱帶暴露在室外，由于雷擊等過電壓作用，電熱帶絕緣可能被擊穿形成瞬間短路；也可能因雷電放電電流極大，有類似短路電流但比短路電流更強的熱效應(yīng)，引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸等。為防止電熱帶在高溫狀態(tài)氧化燒斷的問題，一般在現(xiàn)有的電熱帶完刷涂一層膠，但存在以下缺點：不能噴涂，只能刷涂；高溫下結(jié)合力不好；高溫下導(dǎo)熱性不好；電氣絕緣性不好；成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種耐高溫防腐型電熱帶涂料及其涂覆方法。
本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種耐高溫防腐型電熱帶涂料，由以下重量份數(shù)的原料組成：膠水100~135份、改性酚醛樹脂25~27份、硅酸鈉35~38份、改性無機填料20~35份、納米碳化硅5~10份、納米氮化硼5~10份和二氧化硅10~15份。
一種耐高溫防腐型電熱帶涂料的涂覆方法，包括以下步驟：
步驟一、稱取有機硅樹脂，并在有機硅樹脂中加入其重量1.5~2.0倍的無機填料，攪拌得混合物，然后加入重量為混合物總重1~3%的納米改性劑，并加入相當于混合物1.5~3倍重量的去離子水，攪拌均勻后，球磨、過濾、干燥得粉末，將粉末置于反應(yīng)釜中，并加入乙醇、丙三醇和表面活性劑，在1.2~1.5個大氣壓下，將反應(yīng)釜加熱至70~85℃，反應(yīng)4~5h后，停止加熱，靜置2~3h后取出物料，利用去離子水洗滌后，干燥，制得改性無機填料，備用；
步驟二、按照1：4：3的重量比，稱取納米微膠囊粉、酚醛樹脂和無水乙醇，混合后超聲分散30~35min，然后進行抽濾，當不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中烘干后，自然冷卻至室溫，制得改性酚醛樹脂，備用；
步驟三、按照上述重量份數(shù)稱取各原料，將膠水和硅酸鈉混合均勻，然后依次加入步驟二制備的改性酚醛樹脂、納米碳化硅和納米氮化硼，混合均勻后再加入步驟一制得的改性無機填料和二氧化硅，混合攪拌30~50min，制得涂料，將該涂料盛裝在噴槍壺中對電熱帶進行重復(fù)噴涂若干層，然后在200℃下固化24~48h。
其中，步驟一中的無機填料由氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁組成，氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁三者的重量比為10~20：5~7：5~8。
本發(fā)明制得的改性酚醛樹脂，若電熱帶發(fā)生拉伸等破壞，膠囊粉破裂，作為其芯材的酚醛樹脂與膠水耦合，增強涂層與電熱帶之間的結(jié)合力，避免涂層剝落，進而能夠最大限度的防止因電熱帶絕緣層破壞導(dǎo)致的短路現(xiàn)象。
本發(fā)明加入氧化鎂，能夠增加膠水的定伸應(yīng)力，提高耐熱耐老化性能，還能使膠水具有較高的塑性和比較好的儲存穩(wěn)定性；氧化鋅可以提高耐熱、耐老化性能，氧化鎂和氧化鋅同時使用，提高涂料的交聯(lián)強度。本發(fā)明的原料中通過氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅為助劑，在受高溫作用后，自身能分解出無毒惰性氣體和受熱分解、相變吸收消耗熱量，表層能逐漸形成碳化層進而形成膨脹的發(fā)泡層，阻燃主體和熱源隔開，從而延緩或終止聚合物分解，有效地減少熱量的傳導(dǎo)，降低阻燃主體溫度升高的速率。
本發(fā)明的納米氮化硼、改性無機填料和納米碳化硅能夠均勻地分散在樹脂基體和膠水中，使涂覆后的涂料表面呈現(xiàn)出較低的表面能，可以使水汽等與涂覆后的涂料表面處于不潤濕狀態(tài)，避免電熱帶受潮濕等腐蝕作用造成絕緣老化變質(zhì)的現(xiàn)象。同時，氮化硼的高溫絕緣性好，25℃為1014ω·cm，2000℃還可以達到103ω·cm。
本發(fā)明制得的涂料中含有si-o鍵，其極性大、鍵能高，在高溫下不易斷裂，提高了涂層的熱穩(wěn)定性。同時，添加的硅酸鈉能夠增強硅氧鍵，硅酸鈉在沒到其熔點之前呈分散的片狀結(jié)構(gòu)，在其熔點附近的高溫條件下，硅酸鈉熔融成膜，起著高溫防護的作用，具有一定的防腐性。
本發(fā)明利用硅酸鈉和金屬氧化物作為成膜物質(zhì)，通過水分蒸發(fā)和分子間硅氧鍵的結(jié)合所形成的無機高分子聚合物來實現(xiàn)成膜，對光、熱具有良好的穩(wěn)定性，具有良好的耐熱、耐老化性能和附著力。
本發(fā)明制得的涂料可以采用噴槍噴涂，與現(xiàn)有人工刷涂相比，提高了涂層的均勻性；涂覆的涂層在高溫下結(jié)合力好，不脫落；高溫下電氣絕緣性好，1000v一小時不擊穿；導(dǎo)熱性好，熱導(dǎo)率可達20w/m·k；成本低。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
一種耐高溫防腐型電熱帶涂料，由以下重量份數(shù)的原料組成：膠水100~135份、改性酚醛樹脂25~27份、硅酸鈉35~38份、改性無機填料20~35份、納米碳化硅5~10份、納米氮化硼5~10份和二氧化硅10~15份。
實施例1
一種耐高溫防腐型電熱帶涂料的涂覆方法，包括以下步驟：
步驟一、稱取有機硅樹脂，并在有機硅樹脂中加入其重量2.0倍的無機填料，攪拌得混合物，然后加入重量為混合物總重2.5%的納米改性劑，并加入相當于混合物3倍重量的去離子水，攪拌均勻后，球磨、過濾、干燥得粉末，將粉末置于反應(yīng)釜中，并加入乙醇、丙三醇和表面活性劑，在1.3個大氣壓下，將反應(yīng)釜加熱至85℃，反應(yīng)4h后，停止加熱，靜置2.5h后取出物料，利用去離子水洗滌后，干燥，制得改性無機填料，備用；無機填料由氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁組成，氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁三者的重量比為15：6：7。
步驟二、按照1：4：3的重量比，稱取納米微膠囊粉、酚醛樹脂和無水乙醇，混合后超聲分散35min，然后進行抽濾，當不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中烘干后，自然冷卻至室溫，制得改性酚醛樹脂，備用；
步驟三、按照以下重量份數(shù)稱取各原料：膠水125份、步驟二制備的改性酚醛樹脂26份、硅酸鈉37份、步驟一制得的改性無機填料30份、納米碳化硅8份、納米氮化硼7份和二氧化硅12份；將稱取的膠水和硅酸鈉混合均勻，然后依次加入步驟二制備的改性酚醛樹脂、納米碳化硅和納米氮化硼，混合均勻后再加入步驟一制得的改性無機填料和二氧化硅，混合攪拌30min，制得涂料，將該涂料盛裝在噴槍壺中對電熱帶進行噴涂一層，然后在200℃下固化24h。
實施例2
一種耐高溫防腐型電熱帶涂料的涂覆方法，包括以下步驟：
步驟一、稱取有機硅樹脂，并在有機硅樹脂中加入其重量1.7倍的無機填料，攪拌得混合物，然后加入重量為混合物總重1%的納米改性劑，并加入相當于混合物2.0倍重量的去離子水，攪拌均勻后，球磨、過濾、干燥得粉末，將粉末置于反應(yīng)釜中，并加入乙醇、丙三醇和表面活性劑，在1.5個大氣壓下，將反應(yīng)釜加熱至75℃，反應(yīng)4.5h后，停止加熱，靜置2h后取出物料，利用去離子水洗滌后，干燥，制得改性無機填料，備用；無機填料由氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁組成，氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁三者的重量比為10：5：5。
步驟二、按照1：4：3的重量比，稱取納米微膠囊粉、酚醛樹脂和無水乙醇，混合后超聲分散30min，然后進行抽濾，當不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中烘干后，自然冷卻至室溫，制得改性酚醛樹脂，備用；
步驟三、按照以下重量份數(shù)稱取各原料：膠水100份、步驟二制備的改性酚醛樹脂25份、硅酸鈉35份、步驟一制得的改性無機填料20份、納米碳化硅5份、納米氮化硼5份和二氧化硅10份；將稱取的膠水和硅酸鈉混合均勻，然后依次加入步驟二制備的改性酚醛樹脂、納米碳化硅和納米氮化硼，混合均勻后再加入步驟一制得的改性無機填料和二氧化硅，混合攪拌45min，制得涂料，將該涂料盛裝在噴槍壺中對電熱帶進行重復(fù)噴涂兩層，然后在200℃下固化24h。
實施例3
一種耐高溫防腐型電熱帶涂料的涂覆方法，包括以下步驟：
步驟一、稱取有機硅樹脂，并在有機硅樹脂中加入其重量1.5倍的無機填料，攪拌得混合物，然后加入重量為混合物總重3%的納米改性劑，并加入相當于混合物1.5倍重量的去離子水，攪拌均勻后，球磨、過濾、干燥得粉末，將粉末置于反應(yīng)釜中，并加入乙醇、丙三醇和表面活性劑，在1.2個大氣壓下，將反應(yīng)釜加熱至70℃，反應(yīng)5h后，停止加熱，靜置3h后取出物料，利用去離子水洗滌后，干燥，制得改性無機填料，備用；無機填料由氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁組成，氧化鎂、氧化鋅和氧化鋁三者的重量比為20：7：8。
步驟二、按照1：4：3的重量比，稱取納米微膠囊粉、酚醛樹脂和無水乙醇，混合后超聲分散35min，然后進行抽濾，當不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中烘干后，自然冷卻至室溫，制得改性酚醛樹脂，備用；
步驟三、按照以下重量份數(shù)稱取各原料：膠水135份、步驟二制備的改性酚醛樹脂27份、硅酸鈉38份、步驟一制得的改性無機填料35份、納米碳化硅10份、納米氮化硼10份和二氧化硅15份；將稱取的膠水和硅酸鈉混合均勻，然后依次加入步驟二制備的改性酚醛樹脂、納米碳化硅和納米氮化硼，混合均勻后再加入步驟一制得的改性無機填料和二氧化硅，混合攪拌50min，制得涂料，將該涂料盛裝在噴槍壺中對電熱帶進行重復(fù)噴涂至少三層，然后在200℃下固化48h。
本發(fā)明的涂層既有有機硅樹脂的耐熱性，還具有酚醛樹脂的耐化學(xué)品性。本發(fā)明加入的氧化鋁，能夠與二氧化硅熔合生成si-o-al合金層，提高涂層與電熱帶基體的結(jié)合力。
將實施例1~3涂覆有涂層的電熱帶浸于水中的同時，進行120天的紫外老化試驗，對試驗后電熱帶的起泡、脫落及裂紋情況進行觀察，發(fā)現(xiàn)電熱帶無任何起泡、脫落和裂紋現(xiàn)象。
在實施例1~3涂覆有涂層的電熱帶上，用滴管分別滴加6mol/l鹽酸溶液、40%氫氧化鈉溶液各兩滴于不同位置，分別在5min和5h后觀察涂層，發(fā)現(xiàn)無失光、起泡、脫落和變黃現(xiàn)象。