CN102382554A - 一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及其制备方法，所述的保温隔热重防腐涂料含有酚醛环氧类树脂、多孔气凝胶、无机颜填料、表面活性剂、溶剂及助剂；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加入多孔气凝胶进行搅拌，先高速分散，再超声分散；③加入消泡剂、分散剂、附着力促进剂、触变剂进行分散；④依次加入无机颜填料，高速分散至涂料粒径小于80μm，即得所述的涂料。本发明涂料的防腐蚀、耐温和绝缘性、附着性良好，导热系数为0.04w/m.k，可在化工厂、发电厂的高温管道、油品的储存装备和运输管道外壳上广泛应用，且制备方法简单，易于工业化生产。

Description

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及其制备方法。

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，提供一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料；本发明的第二目的是，提供所述具有低导热系数的保温隔热重防腐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：

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，含有酚醛环氧类树脂、气凝胶多孔隔热材料、无机颜填料、表面活性剂、溶剂及助剂，其特征在于：

含有一种多孔气凝胶；

至少含有一种酚醛环氧树脂基料；

至少含有一种低导热系数的无机颜填料；

至少含有一种表面活性剂；

其他助剂组分同一般保温隔热涂料中的助剂组分。

所述多孔气凝胶的粒径为5μm～20μm，导热系数为0.009～0.012 W/(m·K)，其用量占保温涂料总量的4%～7%。

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，其用量占保温涂料总量的35%～45%。

所述的无机颜填料选用具有低导热系数的无机颜填料，可选自硅灰石粉、磷酸锌、钛白粉、钛酸钾晶须、钛酸钠晶须中的一种或几种，其用量占保温涂料总量的14%～24%。

所述的表面活性剂选用十二烷基硫酸钠、铝酸钠、钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇及聚乙二醇中的一种。应能有效地分散气凝胶颗粒，使得气凝胶能够均匀的分散在涂料中，而不发生团聚。

所述的其它助剂组分占保温涂料总量的0.5%～5%。

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。

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：

多孔气凝胶                4～7%；   

酚醛环氧树脂           35～45%；

改性胺类固化剂       15～20%；

溶剂                        12～20%；

钛酸酯偶联剂           1.5～3%； 

消泡剂                    0.01～0.08%；

分散剂                     0.5～1%； 

触变剂                     0.8～1.5%；

无机颜填料                14%～24%。

为实现上述的第二目的，本发明采取的技术方案为：

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法，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)的多孔气凝胶进行搅拌，先用分散机高速分散，然后再用超声仪对分散液进行超声分散；

（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入消泡剂、分散剂、附着力促进剂、触变剂进行分散； 

（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再依次加入无机颜填料，用高速分散机分散至涂料粒径小于80μm，即可制成具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料。

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，对底材的附着性尤为明显；

（2）选用多孔气凝胶为隔热材料，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）本发明的具有低导热系数的保温涂料能在化工厂、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具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的具体实施方式，给出5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

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其原料组成的质量百分比为：

多孔气凝胶           7%，采用卡博特公司或埃力生亚太电子有限公司的产品；

酚醛环氧树脂        35%；

改性胺类固化剂    12%；

溶剂                    20%；

钛酸酯偶联剂        3%；

消泡剂                 0.01%；

分散剂                 1%；

触变剂                 1.5%；

磷酸锌                 6.78%；

钛白粉                 7%；

钛酸钾晶须           6.71%。

所述具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法，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)的多孔气凝胶进行搅拌，先用分散机高速分散，然后再用超声仪对分散液进行超声分散；

（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入消泡剂、分散剂、附着力促进剂、触变剂进行分散； 

（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再依次加入无机颜填料，用高速分散机分散至涂料粒径小于80μm，即可制成具有低导热系数的保温涂料。

实施例2  

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其原料组成的质量百分比为：

多孔气凝胶              5.5%；

酚醛环氧树脂           40%；

改性胺类固化剂       15%；

溶剂                        16%；

钛酸酯偶联剂            2%；

消泡剂                    0.05%；

分散剂                     0.8%；

触变剂                     1.0%；

磷酸锌                      5.93%；

钛白粉                      5.5%；

钛酸钾晶须                8.22%。

所述具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法见实施例1。

实施例3

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其原料组成的质量百分比为：

多孔气凝胶               4%；

酚醛环氧树脂             45%；

改性胺类固化剂         18%；

溶剂                         12%；

钛酸酯偶联剂             1.5%；

消泡剂                      0.08%；

分散剂                       0.5%；

触变剂                       0.8%；

磷酸锌                       4.0%

钛白粉                       4.0%

钛酸钾晶须                10.12%。

所述具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法见实施例1。

实施例4

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其原料组成的质量百分比为：

多孔气凝胶               7%；

酚醛环氧树脂           35%；

改性胺类固化剂       12%；

溶剂                        20%；

钛酸酯偶联剂            3%；

消泡剂                     0.01%；

分散剂                     1%；

触变剂                     1.5%；

磷酸锌                     6.78%；

硅灰石粉                   7%； 

钛酸钾晶须               6.71%。

所述具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法见实施例1。

实施例5

一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其原料组成的质量百分比为：

多孔气凝胶               7%；

酚醛环氧树脂           35%；

改性胺类固化剂       12%；

溶剂                       20%；

十二烷基硫酸钠       3%；  

消泡剂                    0.01%；

分散剂                    1%；

触变剂                    1.5%；

磷酸锌                    6.78%；

钛白粉                    7%；

钛酸钾晶须              6.71%。

所述具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法见实施例1。

本发明一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料及涂层的性能指标如下表所示： 

表. 具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料性能测试表

。

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)

1.一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，含有酚醛环氧类树脂、气凝胶多孔隔热材料、无机颜填料、表面活性剂、溶剂及助剂，其特征在于：

含有一种多孔气凝胶；

至少含有一种酚醛环氧树脂基料；

至少含有一种低导热系数的无机颜填料；

至少含有一种表面活性剂；

其他助剂组分同一般保温隔热涂料中的助剂组分。

2.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，所述多孔气凝胶的粒径为5μm～20μm，导热系数为0.009～0.012 W/(m·K)，其用量占保温涂料总量的4%～7%。

3.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，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，其用量占保温涂料总量的35%～45%。

4.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，所述的无机颜填料选用具有低导热系数的无机颜填料，可选自硅灰石粉、磷酸锌、钛白粉、钛酸钾晶须、钛酸钠晶须中的一种或几种，其用量占保温涂料总量的14%～24%。

5.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，所述的表面活性剂选用十二烷基硫酸钠、铝酸钠、钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇及聚乙二醇中的一种。

6.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，所述的其它助剂组分占保温涂料总量的0.5%～5%。

7.根据权利1所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，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。

8.根据权利7所述的一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，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。

9.一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料，其特征在于，其组分的质量百分比为：

多孔气凝胶                4～7%；   

酚醛环氧树脂           35～45%；

改性胺类固化剂       15～20%；

溶剂                        12～20%；

钛酸酯偶联剂        1.5～3%； 

消泡剂                 0.01～0.08%；

分散剂                   0.5～1%； 

触变剂                   0.8～1.5%；

无机颜填料          14%～24%。

10.一种具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料的制备方法，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)的多孔气凝胶进行搅拌，先用分散机高速分散，然后再用超声仪对分散液进行超声分散；

（3）在步骤（2）的酚醛环氧树脂溶液中加入消泡剂、分散剂、附着力促进剂、触变剂进行分散； 

（4）在步骤（3）的酚醛环氧树脂溶液中再依次加入无机颜填料，用高速分散机分散至涂料粒径小于80μm，即可制成具有低导热系数的保温隔热重防腐涂料。