本發(fā)明涉及耐高溫涂料，具體涉及一種變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、耐高溫涂料通常指的是可以在超過200℃時的環(huán)境下使用，而且涂層沒有發(fā)生明顯的性能改變，顏色基本上保持一致，膜層不會出現(xiàn)裂紋等缺陷，總之能將其物理機械性能維持在一穩(wěn)定水平的涂料稱之為耐高溫涂料。我國的變電站(換流站)分布位置眾多，不少處于環(huán)境惡劣的地帶，對于阻燃涂層要求具有很好的穩(wěn)定性。耐高溫涂料由于其在高溫下表現(xiàn)出的良好性能被廣泛地應用和推廣，石油裂解設備、煙囪、高溫爐、熱交換器，發(fā)動機及其排氣管、高溫蒸汽管道等方面使用較多。伴隨著全球航空、航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們越來越關注耐高溫涂料，這種涂料將會推廣至更多的產(chǎn)業(yè)和應用領域。

2、磷酸鹽涂料以水溶性磷酸鹽作為涂料粘結劑、金屬氧化物作為磷酸鹽固化劑的一類涂料。涂料的顏填料主要為無機耐高溫填料，固化劑主要為金屬氧化物。與以有機聚合物作為粘結劑的有機涂料相比，采用耐高溫磷酸鹽粘結劑的無機涂料具有耐熱性好、抗高溫氧化的優(yōu)點。通常有機聚合物耐熱性較差，不能長期在高溫下使用。當磷酸鹽涂料經(jīng)過涂裝固化后，在材料表面就能形成耐高溫的涂層，該涂層體系能夠承受高溫氣流沖刷，傳統(tǒng)上能夠耐受650℃的高溫。

3、公開號為cn112266633a的中國專利申請文獻公開了一種耐1700℃高溫的防火涂料及其制備方法，采用氫氧化鋁、二氧化硅、云母粉、氧化鎂、雙稀土鉭酸鹽和玄武巖纖維等制備得到了能在1700℃下保持20min的防火涂料，有效填補了國內(nèi)耐高溫涂料的空白。公開號為cn115093725a的中國專利申請文獻公開了一種防火涂料，由磷酸二氫鋁、氧化鋅、氧化鈰、鋯酸釓、聚硅氧烷、硼化鋯、鎬粉、鎢粉、短切高硅氧纖維、三氧化鉻、鉻酸鉀、非硅性消泡劑及去離子水組成，可耐1800℃?，F(xiàn)有磷酸鹽涂料的耐溫性能主要通過耐高溫無機填料復配協(xié)效實現(xiàn)。膨脹型防火涂料是一種涂敷在基材表面，遇火能夠反應生成厚度遠高于原涂層的炭層，從而減少熱量向基材傳導，提高被防護基材耐火極限的功能涂料。目前膨脹型阻燃涂料主要通過酸源、炭源與氣源組成的膨脹型阻燃劑實現(xiàn)炭層膨脹的效果，很少用于磷酸鹽阻燃涂料中。

4、公開號為cn115418121a的中國專利申請文獻公開了一種鐵基水性耐高溫絕緣涂料及其制備方法和應用，涂料由以下成分組成：低熔點玻璃粉30～50份，無機骨料5～20份，粘結劑0.5～5份，分散劑0.2～5份，有機硅成膜助劑0～5份，硅溶膠0.5～5份，去離子水35～60份。所述低熔點玻璃粉為lx-45、gt-50和lx-680；或，所述低熔點玻璃粉為lx-45、ty-906和g-57；或，所述低熔點玻璃粉為lx-45、ty-280、g-57和lx-680；所述低熔點玻璃粉初始熔融溫度為420℃～600℃；其僅以水作為分散介質(zhì)不含揮發(fā)性溶劑，制備方法綠色環(huán)保，燒結溫度低(540～620℃)，對基材損害小，有機組分少，避免了高溫下有機物分解造成的涂層粉化、附著力下降、涂層脫落等問題，但是其耐高溫性仍不是很理想，且固化分為三個溫度階段固化，固化程序較為復雜。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題在于如何改善磷酸鹽涂料的耐高溫性能。

2、本發(fā)明通過以下技術手段實現(xiàn)解決上述技術問題：

3、一種變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料，其原料按照質(zhì)量份數(shù)包括：磷酸鹽30-50份、改性玻璃粉10-20份、無機阻燃劑5-20份、填料3-20份、固化劑5-10份、助劑3-10份；

4、其中，所述改性玻璃粉為500℃熔點的玻璃粉、700℃熔點的玻璃粉中的一種或兩種與350℃熔點的玻璃粉混合后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性而成。

5、優(yōu)選地，所述磷酸鹽為磷酸二氫鋁。

6、優(yōu)選地，所述無機阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鎂、堿式碳酸鎂、堿式碳酸銅中的一種或多種的混合物。

7、優(yōu)選地，所述無機阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或多種的混合物。

8、優(yōu)選地，所述填料為納米二氧化鈦、納米氧化鋁、碳化硅、高嶺土、云母粉、滑石粉中的一種或多種的混合物。

9、優(yōu)選地，所述固化劑為mgo、zno、cuo中的一種或多種的混合物。

10、優(yōu)選地，所述固化劑為mgo。

11、優(yōu)選地，所述助劑為消泡劑、附著力促進劑中的一種或兩種的混合物。

12、優(yōu)選地，所述消泡劑為消泡劑ys-t118。

13、優(yōu)選地，所述附著力促進劑為sn?6797附著力促進劑、5140b水性附著力促進劑中的一種或兩種的混合物。

14、優(yōu)選地，所述改性玻璃粉為350℃熔點的玻璃粉、500℃熔點的玻璃粉、700℃熔點的玻璃粉混合后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性而成。

15、優(yōu)選地，350℃熔點的玻璃粉、500℃熔點的玻璃粉、700℃熔點的玻璃粉的質(zhì)量比為1-2:1:1。

16、優(yōu)選地，所述改性玻璃粉為350℃熔點的玻璃粉、500℃熔點的玻璃粉混合后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性而成。

17、優(yōu)選地，350℃熔點的玻璃粉、500℃熔點的玻璃粉的質(zhì)量比為1:1-2。

18、優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh570。

19、優(yōu)選地，所述改性玻璃粉的制備過程包括以下步驟：按配比將不同熔點的玻璃粉研磨，過篩并混合球磨，與乙醇/水混合溶液混合，再加入硅烷偶聯(lián)劑攪拌均勻，加熱進行反應，干燥后得到所述改性玻璃粉。

20、優(yōu)選地，玻璃粉與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:1。

21、優(yōu)選地，加熱至60℃，進行反應12h。

22、優(yōu)選地，所述變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料的原料還包括水。

23、優(yōu)選地，磷酸鹽與水的重量比為4-5:5-6。

24、優(yōu)選地，玻璃粉熔融區(qū)間與無機阻燃劑熱分解生成氣體的溫度區(qū)間匹配。

25、優(yōu)選地，無機阻燃劑的熱解溫度區(qū)間與玻璃粉原料的熔點區(qū)間相符；例如，氫氧化鎂在300℃開始分解，350℃生成h2o(氣體)，480℃時分解結束；與350℃為起始熔點，463℃為一半熔融溫度點的玻璃粉的熔點區(qū)間相符。生成氣體的溫度符合玻璃粉開始熔融的溫度區(qū)間，且整個熱分解過程覆蓋了大部分玻璃粉熔融區(qū)間，可以在玻璃粉熔融流動時起到氣體膨脹，促進玻璃粉熔融流動以在高溫區(qū)二次成膜。且氫氧化鎂熱分解吸熱，提高涂料的耐高溫性能，同時生成的mgo，可在高溫區(qū)實現(xiàn)二次固化磷酸二氫鋁的作用。

26、本發(fā)明中，通過復配玻璃粉，將玻璃粉初始熔融溫度調(diào)整為350～700℃，利用復配玻璃粉中350～500℃的熔融區(qū)間，優(yōu)選設計無機阻燃劑，起到低溫區(qū)(350～500℃)炭層膨脹耐溫的效果，利用復配玻璃粉中500～700℃的初熔組分，起到高溫區(qū)(500～700℃)二次成膜，彌補高溫磷酸鹽無機成膜劑與基底熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，最終達到耐溫1200℃的目的。

27、本發(fā)明還提出一種所述的變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料的制備方法，包括以下步驟：

28、s1、將改性玻璃粉、無機阻燃劑、填料研磨，過篩，并球磨得到復合填料；

29、s2、配制磷酸鹽水溶液，并加入s1中的復合填料與助劑，加熱攪拌；

30、s3、在s2中的產(chǎn)物中加入固化劑攪拌后得到所述變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料。

31、優(yōu)選地，所述磷酸鹽水溶液的質(zhì)量濃度為40-50％。

32、本發(fā)明還提出一種所述的變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料在變電站或換流站中的應用。

33、本發(fā)明還提出一種涂層，采用所述的變電站或換流站用磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料制備而成。

34、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

35、本發(fā)明以磷酸鹽為成膜劑，基于熔體發(fā)泡理論，通過無機阻燃劑與玻璃粉復配協(xié)效制備磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料。耐高溫的無機填料，可進一步提高涂料的耐高溫性能。固化劑可實現(xiàn)磷酸鹽涂料的常溫固化，改善涂料的固化工藝。助劑消泡劑與附著力促進劑的加入對涂料附著力和分散性都起到一定的改善作用。本發(fā)明在磷酸鹽、改性玻璃粉、無機阻燃劑、耐高溫的填料、固化劑與助劑的協(xié)同作用下，可有效提高涂料的膨脹阻燃效果與耐高溫性能。

36、(1)本發(fā)明基于膨脹型阻燃劑原理，利用熔體發(fā)泡理論，通過匹配無機阻燃劑的熱分解溫度與玻璃粉熔點，無機阻燃劑熱解生成氣體，此時低熔點玻璃粉熔融成液體，氣體膨脹生成炭層，且不同熔點的玻璃粉可在高溫時熔融流動(350-700℃)起到二次成膜的作用，其不使用膨脹阻燃劑實現(xiàn)了磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料的制備，通過膨脹炭層提高常規(guī)磷酸鹽涂料耐高溫性能。

37、(2)本發(fā)明涂料的制備工藝簡單。通過改性玻璃粉、無機阻燃劑、耐高溫的填料研磨，過篩與球磨，使涂料所用的功能填料充分混合。并通過磷酸鹽水溶液，控制水溶液溫度，使填料與磷酸鹽之間充分反應。

38、(3)本發(fā)明制備的磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料，1200℃灼燒時，可生成膨脹阻燃炭層，能夠對基體材料起到良好的防火作用，1200℃耐溫時間達60min以上。

39、(4)本發(fā)明制備的磷酸鹽無機膨脹阻燃涂料可實現(xiàn)常溫固化，并且涂料配方中無鉻元素，提高了磷酸鹽膨脹阻燃涂料的環(huán)保性。