CN102367353A - 一种低导热系数复合保温涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低导热系数复合保温涂料及其制备方法，所述的低导热系数复合保温涂料含有酚醛环氧树脂、溶剂、固化剂、颜填料、空心玻璃微珠、气凝胶、表面活性剂、附着力促进剂、常用助剂和触变剂；其制备步骤包括：①在酚醛环氧树脂溶液中加入表面活性剂并分散均匀；②加入气凝胶进行搅拌；③加入树脂溶剂、消泡剂、附着力促进剂、触变剂进行分散；再依次加入无机填料并分散；④加入颜填料继续分散；⑤加入空心玻璃微珠，分散均匀后即得低导热系数复合保温涂料。本发明的低导热系数复合保温涂料导热系数可达0.04W/m.K，应用范围广泛，且制备方法简单，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及一种低导热系数复合保温涂料及其制备方法。
背景技术
耐温隔热涂料是一种起到隔热保温作用的功能性涂料，通常采用导热系数相对很低的材料制造。耐温隔热涂料用有专业要求的技术涂覆于高温工作的部件表面，形成保温隔热涂层，从而避免高温工作介质直接作用于金属基体表面，以良好的隔热性能降低部件表面的温度，成为高温介质加热金属基体表面的屏障，对基体形成有效的保护。耐温隔热涂料也可以涂敷于管道表面，起保温的作用，使管道中流体的温度不至于过快地降低。
随着新技术的不断发展，尤其是高速飞行的航天飞行器的发展，人们对耐温隔热涂料提出了越来越高的要求，因此，对耐温隔热涂料的研究与开发具有现实的积极意义。
如何开发出具有极低的导热系数和良好的保温隔热效果的涂料成为国内外涂料从业者和企业的研究热点。中国专利CN101230223A公开了一种“真空微珠超薄隔热涂料及其制备方法”，该涂料以氟碳树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂为成膜物，以真空微珠为填充物制备隔热涂料。刘成波等人以环氧改性有机硅树脂为成膜物，添加耐热着色颜料、硅铝陶瓷空心微珠等制备出了耐温隔热涂料。中国专利CN1990799A公开了“高温隔热涂料”，它以耐热树脂为基料，以中空微球及纳米多孔性填充物为隔热材料，制备出性能较好的隔热涂料。上述涂料在配方中都用到了中空玻璃微珠，使得漆膜的表面不平整，并且影响到涂料附着力，而且导热系数也会比较大。美国专利US0215640 A1及US0077738 公开了以丙烯酸乳液为树脂体系，添加水、颜填料及气凝胶制备出水性保温隔热涂料，它的导热系数为0.03～0.04 W/(m·K)，具有优异的保温隔热性能。但是，其涂层的耐温性能不佳，无法在温度为150℃以上的条件下使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隔热效果好、导热系数低的低导热系数复合保温涂料；本发明的第二目的是，提供所述低导热系数复合保温涂料的一种制备方法，通过选用合适的表面活性剂，利用高速分散剂高速分散的方式分散气凝胶隔热材料，制备出能在150℃以上的条件下使用的保温隔热涂料。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 30%～50%；
溶剂 10%～25%；
固化剂 10%～25%；
颜填料 7%～16%；
空心玻璃微珠 4%～12%；
气凝胶 3%～8%；
表面活性剂 1%～4%；
附着力促进剂 0.5%～2%；
分散剂 0.2%～1.5%；
消泡剂 0.01%～1.0%
触变剂 0.5%～2%。
一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 35%～45%；
溶剂 10%～25%；
固化剂 10%～25%；
颜填料 8%～14%；
空心玻璃微珠 5%～9%；
气凝胶 4%～7%；
表面活性剂 1%～4%；
附着力促进剂 0.5%～1.5%；
分散剂 0.5%～1%；
消泡剂 0.01%～0.08%
触变剂 0.5%～2%。
所述酚醛环氧树脂为酚醛树脂与环氧树脂通过反应制备出的带有环氧基的树脂，环氧值为0.53～0.57。
所述的溶剂为二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚中的一种或几种。
所述的溶剂为二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚的几种，二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚的混合比例为：二甲苯:正丁醇:乙二醇单甲醚 = 35 : 15 : 50。
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、铝酸钠、钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇及聚乙二醇中的一种。
所述气凝胶的粒径为5μm～20μm，导热系数为0.009～0.012 W/(m·K)；所述的颜填料粒径为20μm～100μm，导热系数≤0.5 W/(m·K)；所述空心玻璃微珠的粒径为30μm～60μm，导热系数为0.03～0.1 W/(m·K)。
所述的附着力促进剂为胺类固化剂；所述的固化剂为脂肪族改性胺、脂环族改性胺、腰果油改性胺中的一种；所述的颜填料为无机颜填料。
所述的无机颜填料选自硅灰石粉、钛白粉、钛酸钾晶须、钛酸钠晶须中的一种或几种。
为实现上述的第二目的，本发明采取的技术方案为：
一种低导热系数复合保温涂料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
（1）在酚醛环氧树脂溶液中加入表面活性剂并分散均匀；
（2）在步骤（1）的酚醛环氧树脂溶液中加入粒径为5μm～20μm、导热系数为0.009～0.02 W/(m·K)的气凝胶进行搅拌，用分散机高速分散30min～60min；
（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入树脂溶剂、附着力促进剂、分散剂，消泡剂进行分散；再依次加入无机填料，用分散机高速分散30min～60min；
（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再加入粒径为20μm～100μm、导热系数≤0.5 W/(m·K) 的颜填料，继续分散；
（5）最后按比加入粒径为30μm～60μm 、导热系数为0.03～0.1 W/(m·K)的空心玻璃微珠，分散均匀后即可得到低导热系数复合保温涂料。
本发明的积极效果是：
（1）采用酚醛环氧树脂，具有优良的防腐蚀、耐温和绝缘性能，对底材的附着性能好；
（2）选用气凝胶多孔性填充物为隔热材料，有效地阻隔了热量的传递，起到了较好的保温隔热作用，隔热系数可达到0.04w/（m﹒K）；
（3）本发明的低导热系数复合保温涂料具有优良的保温隔热性能，质轻、导热系数低、防腐性能良好，能在化工厂、发电厂的高温管道、油品的储存装备和运输管道外壳上进行应用；且其制备工艺简单，易于工业化生产。
具体实施方式
以下给出本发明一种低导热系数复合保温涂料的具体实施方式，给出4个实施例。但是，应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1
一种低导热系数复合保温涂料，其原料组成的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 35%；
溶剂 20%；
固化剂 12%；
表面活性剂 3.5%（采用钛酸酯偶联剂）；
气凝胶 7.0%，采用卡博特公司或埃力生亚太电子有限公司的产品；
附着力促进剂 0.5%；
分散剂 1.0%；
消泡剂 0.01%
触变剂 2.0%。
颜填料 13.99%；
空心玻璃微珠 5.0%。
所述低导热系数复合保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在酚醛环氧树脂溶液中加入表面活性剂并分散均匀；
（2）在步骤（1）的酚醛环氧树脂溶液中加入粒径为5μm～20μm、导热系数为0.009～0.02 W/(m·K)的气凝胶进行搅拌，用分散机高速分散30min～60min；
（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入树脂溶剂、附着力促进剂、分散剂、消泡剂进行分散；再依次加入无机填料，用分散机高速分散30min～60min；
（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再加入粒径为20μm～100μm、导热系数≤0.5 W/(m·K) 的颜填料，继续分散；
（5）最后按比加入粒径为30μm～60μm 、导热系数为0.03～0.1 W/(m·K)的空心玻璃微珠，分散均匀后即可得到低导热系数复合保温涂料。
实施例2
一种低导热系数复合保温涂料，其原料组成的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 40%；
溶剂 17%；
固化剂 15%；
表面活性剂 2%（采用钛酸酯偶联剂）；
气凝胶 5.5%，采用卡博特公司或埃力生亚太电子有限公司的产品；
附着力促进剂 1.0%；
分散剂 0.8%；
消泡剂 0.05%
触变剂 1.5%。
颜填料 9.15%；
空心玻璃微珠 8.0%；
所述低导热系数复合保温涂料的制备方法见实施例1。
实施例3
一种低导热系数复合保温涂料，其原料组成的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 44%；
溶剂 12%；
固化剂 18%；
表面活性剂 1.5% （采用钛酸酯偶联剂）；
气凝胶 4.27%，采用卡博特公司或埃力生亚太电子有限公司的产品；
附着力促进剂 1.5%；
分散剂 0.5%；
消泡剂 0.08%
触变剂 1.0%。
颜填料 8.15%；
空心玻璃微珠 9.00%；
所述低导热系数复合保温涂料的制备方法见实施例1
实施例4
一种低导热系数复合保温涂料，其原料组成的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 35%；
溶剂 20%；
固化剂 12%；
表面活性剂 3.5%（采用铝酸钠）；
气凝胶 7.0%，采用卡博特公司或埃力生亚太电子有限公司的产品；
附着力促进剂 0.5%；
分散剂 1.0%；
消泡剂 0.01%
触变剂 2.0%。
颜填料 13.99%；
空心玻璃微珠 5.0%；
所述低导热系数复合保温涂料的制备方法见实施例1。
本发明一种低导热系数复合保温涂料及涂层的性能指标如下表所示：
表. 低导热系数复合保温涂料性能测试表
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 30%～50%；
溶剂 10%～25%；
固化剂 10%～25%；
颜填料 7%～16%；
空心玻璃微珠 4%～12%；
气凝胶 3%～8%；
表面活性剂 1%～4%；
附着力促进剂 0.5%～2%；
分散剂 0.2%～1.5%；
消泡剂 0.01%～1.0%
触变剂 0.5%～2%。
2.根据权利1所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：
酚醛环氧树脂 35%～45%；
溶剂 10%～25%；
固化剂 10%～25%；
颜填料 8%～14%；
空心玻璃微珠 5%～9%；
气凝胶 4%～7%；
表面活性剂 1%～4%；
附着力促进剂 0.5%～1.5%；
分散剂 0.5%～1%；
消泡剂 0.01%～0.08%
触变剂 0.5%～2%。
3.根据权利1或2所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述酚醛环氧树脂为酚醛树脂与环氧树脂通过反应制备出的带有环氧基的树脂，环氧值为0.53～0.57。
4.根据权利1或2所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述的溶剂为二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚中的一种或几种。
5.根据权利4所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述的溶剂为二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚的几种，二甲苯、正丁醇、乙二醇单甲醚的混合比例为：二甲苯:正丁醇:乙二醇单甲醚 = 35 : 15 : 50。
6.根据权利1或2所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、铝酸钠、钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇及聚乙二醇中的一种。
7.根据权利1或2所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述气凝胶的粒径为5μm～20μm，导热系数为0.009～0.012 W/(m·K)；所述的颜填料粒径为20μm～100μm，导热系数≤0.5 W/(m·K)；所述空心玻璃微珠的粒径为30μm～60μm，导热系数为0.03～0.1 W/(m·K)。
8.根据权利1或2所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述的附着力促进剂为胺类固化剂；所述的固化剂为脂肪族改性胺、脂环族改性胺、腰果油改性胺中的一种；所述的颜填料为无机颜填料。
9.根据权利8所述的一种低导热系数复合保温涂料，其特征在于，所述的无机颜填料选自硅灰石粉、钛白粉、钛酸钾晶须、钛酸钠晶须中的一种或几种。
10.一种低导热系数复合保温涂料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
（1）在酚醛环氧树脂溶液中加入表面活性剂并分散均匀；
（2）在步骤（1）的酚醛环氧树脂溶液中加入粒径为5μm～20μm、导热系数为0.009～0.02 W/(m·K)的气凝胶进行搅拌，用分散机高速分散30min～60min；
（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入树脂溶剂、附着力促进剂、分散剂，消泡剂进行分散；再依次加入无机填料，用分散机高速分散30min～60min；
（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再加入粒径为20μm～100μm、导热系数≤0.5 W/(m·K) 的颜填料，继续分散；
（5）最后按比加入粒径为30μm～60μm 、导热系数为0.03～0.1 W/(m·K)的空心玻璃微珠，分散均匀后即可得到低导热系数复合保温涂料。
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