CN102585698A - 一种水性工业隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性工业隔热涂料，以水性有机硅树脂和自交联丙烯酸乳液为成膜物、以无机空心结构轻质材料为填料，在助剂的配合下，经过常规单组份涂料制备工艺制备而成。本发明具有良好的环保性、涂料涂层薄、耐高低温、导热系数低及隔热性能强，广泛的用于输热管道、工业高温染缸和高温反应釜外壁的保温隔热保护层。

Description

一种水性工业隔热涂料

所属技术领域

本发明涉及工业节能隔热防护涂料技术领域，具体说是涉及到一种水性工业隔热涂料。

背景技术

当今，随着科学技术的日新月异，在工业化生产中的节约资源、节能减排、生态环保、低碳循环经济是世界各国经济发展的趋势，节能降耗、低碳排放已成为世界各国共同关注的目标。现在随着各我国工业化进程的快速发展，工业能耗和CO₂排放量已达到世界各国前列，而在节能减排技术和措施却远远落后于发达国家。在我国节能行业领域中，工业节能与建筑节能相比在配套技术、应用方法、政策导向、推广力度等方面相对薄弱，一些输热管道、热力设备的热损耗非常大。虽然大都采用传统保温材料进行了外装防护，但是由于传统保温材料的固有性能缺陷，节能效果并不理想，例如岩棉毡吸水性强，一旦吸水后则隔热性大幅度下降，且外观差；硬泡聚氨酯材料耐高温性能差，当温度＞120℃时，泡沫变软变形、热老化严重；传统无机保温涂料涂层厚(2-3cm)、涂层粗糙、防水性差、施工周期长、推广应用困难。尽快研制出一种环保性好、涂料涂层薄(2-3mm)、耐高低温(-30-200℃)、导热系数低(＜0.07w/m-k)、隔热性能强、施工简便、价格低廉的工业用水性隔热涂料是本技术领域中当前急需研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的环保性、涂料涂层薄、耐高低温、导热系数低及隔热性能强的水性工业隔热涂料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水性工业隔热涂料，以水性有机硅树脂和自交联丙烯酸乳液为成膜物、以无机空心结构轻质材料为填料，在助剂的配合下，经过常规制备工艺制备成单组份涂料，其中的成分构成如下：

以上各组分计量单位以质量分数/％计。

水性工业隔热涂料的制备工艺是将去离子水加入搅拌机中，搅拌下加入上述各种助剂、乳液、填料各种成分后，低速搅拌捏合30min，经振动筛过滤出料，涂料呈稠浆状体。

本发明配方成分中粘结树脂的选择：为了减少输热管道及热力设备的热能消耗，作为其保温隔热涂层的隔热涂料，其主要性能应具备(1)低导热系数(2)耐高、低温性好；(3)附着力强；(4)防水抗渗性佳。这就要求选择的树脂必须符合上述要求，可通过不同性能的树脂混配来实现。有机硅树脂乳液是一种高分子三维交联化合物，其结构中每4个氧原子就有一个有机基团R取代，成为一种改性石英结构。硅树脂由三官能硅单元组成，成为一种介于纯无机和纯有机之间的中间体系，其中无机成分占80％，因此涂膜呈刚性，导热系数较小(0.19w/m.k)，耐高温性好，防水抗渗性优异，附着力强，但耐低温柔性差；而自交联弹性丙烯酸乳液，其Tg为-35℃、MFT为0℃，涂膜具有导热系数低(0.06w/m.k)、弹缩性好、耐低温性优异、防水抗渗性佳、附着力好等优点，但是耐高温性差：本发明将两种乳液以一定比例混配复合作粘结剂，其比例为：有机硅乳液∶丙烯酸乳液＝4∶6-5∶5，制备出的隔热涂料既保持了硅树脂的突出优点，也保持了丙烯酸树脂的长处，可获得取长补短、优势互补之效果。隔热填料的选择：隔热就是最大限度地阻止热量传递。因此，阻隔性隔热材料应具有较小的导热系数，或由隔热材料组成的涂层具有较高的热阻值，要最大限度的降低热传导、避免热对流、减少热辐射来获得性能优异的隔热涂料产品；本发明选择的隔热填料以空心玻璃微珠为主，并合理搭配了其他轻质填料。空心玻璃微珠导热系数极低、孔隙率高、且孔隙尺寸小、闭孔空心结构足够多，使得孔隙中空气静止无对流，提到了涂料的隔热性能；本发明成分中还掺配了适量的硅藻土，硅藻土是一种含SiO₂的矿物，具有独特有序的微孔结构，孔隙率达到85％以上，弹性模量高、微孔质硬、强度高、耐划痕性强，且耐酸、防腐、不燃、分散性好，有较强的吸附性和火山灰反应活性，提高隔热涂料的强度、耐冲击性、粘附性。在涂料的配方中，当粘结剂一定的条件下，隔热填料的添加量决定了涂料的隔热性能及物理性能，为了兼顾涂料隔热性、耐高低温性、附着力及防水性等综合性能，要选定一个最佳颜基比，即在隔热涂料干物质中隔热填料与树脂干物质的质量比，实验证明涂料中颜基比和涂层厚度是影响涂层隔热性的主要因素，通过实验，本发明最终确定的最佳颜基比为6∶4，而涂料涂层的最佳厚度为1-3毫米。

本发明在民用集中供热的输热管道上进行了应用，由于集中供热覆盖面积大、管道路径长、散热面积增大，需要供热炉的输出温度大幅度提高，才能保障终端用户的热能需求，而常用的输热管道是管中管聚氨酯发泡保温层工艺加工而成，聚氨酯发泡材料虽然具有保温效果好、耐温变性好、耐水防腐等优点，但是其耐高温性差，当管内温度大于120℃时，聚氨酯泡沫软化变形、热老化加速，保温效果变差使得使用寿命下降，而在输热管外壁包覆一层3mm厚的本发明隔热涂料，干燥后再按常规管中管聚氨酯发泡生产工艺加工成保温管，当管内温度为150℃时，保温涂料涂层表面可降低43℃，当管内温度200℃时，涂料涂层表面温度降低45℃，这样既可提高在高温使用条件下的保温节能效率，又可延长聚氨酯发泡保温层的使用寿命。当在工业高温染缸和高温反应釜外壁涂覆3mm厚的本发明隔热涂料后，经过测算，可以节能15％左右。

本发明经过检测，性能如下表：

水性工业隔热涂料的性能

由于采用了上述以水性有机硅树脂和自交联丙烯酸乳液为成膜物、以无机空心结构轻质材料为填料，在助剂的配合下，经常规制备工艺制成水性工业隔热涂料的技术方案，使得本发明具有良好的环保性、涂料涂层薄、耐高低温、导热系数低及隔热性能强，达到了发明目的。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明：

一种水性工业隔热涂料，以水性有机硅树脂和自交联丙烯酸乳液为成膜物、以无机空心结构轻质材料为填料，在助剂的配合下，经过常规制备工艺制备成单组份涂料，涂料中的成分构成如下：

以上组分计量单位以质量分数/％计。

水性工业隔热涂料的制备工艺是将去离子水加入搅拌机中，搅拌下加入上述各种助剂、乳液、填料各种成分后，低速搅拌捏合30min，经振动筛过滤出料，涂料呈稠浆状体。

Claims (2)

1.一种水性工业隔热涂料，以水性有机硅树脂和自交联丙烯酸乳液为成膜物、以无机空心结构轻质材料为填料，在助剂的配合下，经过常规制备工艺制备成单组份涂料，其中的成分构成如下，计量单位以质量分数/％计：

2.如权利要求1所述水性工业隔热涂料的制备方法：其特征在于：将去离子水加入搅拌机中，搅拌下加入上述各种助剂、乳液、填料各种成分后，低速搅拌捏合30min，经振动筛过滤出料，涂料呈稠浆状体。