CN104761936A - 一种水性无机隔热防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水性无机隔热防腐涂料及其制备方法，该涂料由碱性硅酸盐、无机氧化物纳米溶胶溶液、硅烷偶联剂、金属粉体、SiO₂气凝胶水性浆料、水性消泡剂和水性增稠剂等制备而成。本发明的无机水性隔热防腐涂料与目前现有的有机高分子气凝胶复合涂料和普通硅酸盐气凝胶复合涂料相比，具有热导率低、耐水性好、阻燃耐火性好、环保节能的优势特点。本发明将气凝胶与无机水性涂料材料复合在一起，可充分结合无机水性涂料施工的方便和环保性，以及气凝胶隔热性能优良的特点，可以不受空间、面积和隔热对象的限制，用于各种场合，如石油化工、仓储、厂房、船舶等建筑外墙或金属表面的隔热防腐处理。

Description

一种水性无机隔热防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种集隔热防腐为一体的无机水性隔热防腐涂料。

背景技术

目前，我国涂料的生产主要以建筑涂料和工业油漆为主，功能性涂料发展还不完善。对于金属结构表面的隔热防腐，均是以防腐为主，一般是用各类性质的防腐涂料对其内外壁进行喷涂或刷涂形成内外防腐层。而对于隔热方面通常都是用保温材料进行表面包覆，起到保温隔热的作用。

在现存的工业防腐涂料中，绝大多数都还停留在溶剂型涂料上，二甲苯、三甲苯类的芳香烃溶剂对环境和人身安全构成了极大的威胁，而水性无机涂料有着与生俱来的环保优势，其生成的无机网络不含碳元素，对环境不构成压力，成膜后有着具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐候性、耐磨性、高附着力、以及巨大的成本优势得到了愈来愈多业内人士的认可。对于金属结构表面的隔热一般都是采用聚氨酯聚合物泡沫材料进行包覆，起到隔热的作用。如在包覆层上面再喷涂或刷涂防腐涂料，施工复杂并且隔热层和防腐层之间的粘结力更低，极易脱落，造成金属结构建筑的寿命减低。开发研制集隔热防腐性能为一体的功能涂料，降低金属结构表面及金属设备表面温度的能量消耗，对节约能源保护环境具有重要意义，也是本技术领域当前的重要任务。

气凝胶作为一种新型的隔热保温材料，受到了极大的关注。SiO₂气凝胶是一种以纳米量级粒子相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，因其具有纳米多孔结构、低密度、低介电常数、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点，在隔热保温领域方面显示出独特性质。气凝胶作为一种高性能添加剂，可显著提升涂料的隔热性能。若能将气凝胶粉体与无机水性涂料材料复合在一起，可充分结合无机水性涂料施工的方便和环保性，以及气凝胶隔热性能优良的特点，可以不受空间、面积和隔热对象的限制，用于各种场合，如石油化工、仓储、厂房、船舶等建筑外墙或金属表面的隔热防腐处理。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种集隔热防腐为一体的无机水性隔热防腐涂料，这种涂料主要以气凝胶粉体和无机水性粘结物混合制备而成，具有热导率低、耐腐蚀性好、阻燃耐火性好、环保节能的特点。

本发明的目的通过以下方式来完成：

一种水性无机隔热防腐涂料，含有以下组分：

100质量份碱性硅酸盐、50~150质量份无机氧化物纳米溶胶溶液、1~20质量份硅烷偶联剂、0~100质量份纯水、5~300质量份金属粉体、10~200质量份SiO₂气凝胶水性浆料、0.5~10质量份水性消泡剂、0.5~20质量份水性增稠剂。

所述碱性硅酸盐为硅酸钾、硅酸锂、硅酸铵、硅酸钠中的至少一种；

所述无机氧化物纳米溶胶溶液为氧化铝纳米胶体溶液、氧化钛纳米胶体溶液、氧化铁纳米胶体溶液、氧化硅纳米胶体溶液、氧化锆纳米胶体溶液中的至少一种；

所述硅烷偶联剂为烷基烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷、氨烷基烷氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、氯三甲基硅烷中的至少一种；

所述金属粉体为锌粉、铝粉、铁粉、镁粉、铜粉中的至少一种；

所述金属粉体的颗粒度小于50μm。

所述水性无机隔热防腐涂料的制备包括下述步骤：

（1）气凝胶水性浆料的制备

取0.5~5质量份的表面活性剂溶于100质量份的水中，加入20质量份的气凝胶粉体，在500~3000 r/min高速搅拌下分散0.1~2h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按照常规的涂料制作方式将各物料混合，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

所述的表面活性剂为辛基磺酸钠、C13-17 仲烷基磺酸钠、C14-18α-烯基磺酸钠、月桂酸甲脂α-磺酸钠、辛基硫酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、牛油基三甲基氯化铵、二椰油基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、硬脂基磷酸酯甜菜碱、月桂基磷酸酯甜菜碱、月桂基二甲基氧化胺、椰油基酰胺丙基二甲基氧化胺中的至少一种。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明的无机水性隔热防腐涂料是以气凝胶粉体浆料和无机水性粘结物混合制备而成，与目前现有的有机高分子气凝胶复合涂料和普通硅酸盐气凝胶复合涂料相比，具有热导率低、耐水性好、阻燃耐火性好、环保节能的优势特点。本发明将气凝胶与无机水性涂料材料复合在一起，可充分结合无机水性涂料施工的方便和环保性，以及气凝胶隔热性能优良的特点，可以不受空间、面积和隔热对象的限制，用于各种场合，如石油化工、仓储、厂房、船舶等建筑外墙或金属表面的隔热防腐处理。

具体实施方式

下面利用实施例子对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）气凝胶水性浆料的制备

取1质量份的辛基磺酸钠表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在800 r/min高速搅拌下分散2h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸钾水玻璃、50质量份氧化锆纳米胶体溶液、1质量份γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、8质量份纯水、5质量份锌粉、100质量份SiO₂气凝胶水性浆料、8质量份有机硅水性消泡剂、0.5质量份羧甲基纤维素钠水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

实施例2

（1）气凝胶水性浆料的制备

取2质量份的月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在1500 r/min高速搅拌下分散1h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸锂水玻璃、150质量份氧化硅纳米胶体溶液、10质量份乙烯基三甲氧基硅烷、10质量份纯水、100质量份铝粉、10质量份SiO₂气凝胶水性浆料、5质量份有机硅水性消泡剂、2质量份聚丙烯酰胺水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

实施例3

（1）气凝胶水性浆料的制备

取0.5质量份的牛油基三甲基氯化铵表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在2000 r/min高速搅拌下分散0.2h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸钠水玻璃、100质量份氧化硅纳米胶体溶液、5质量份六甲基二硅氮烷、20质量份纯水、300质量份铝粉、150质量份SiO₂气凝胶水性浆料、2质量份聚醚类水性消泡剂、5质量份锂藻土水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

实施例4

（1）气凝胶水性浆料的制备

取4质量份的椰油基酰胺丙基二甲基氧化胺表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在500 r/min高速搅拌下分散2h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸铵、80质量份氧化铁纳米胶体溶液、6质量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、50质量份纯水、200质量份铜粉、200质量份SiO₂气凝胶水性浆料、1质量份聚醚类水性消泡剂、20质量份硅酸镁铝水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

实施例5

（1）气凝胶水性浆料的制备

取5质量份的硬脂基磷酸酯甜菜碱表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在2000 r/min高速搅拌下分散1.5h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸钠水玻璃、120质量份氧化钛纳米胶体溶液、20质量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、50质量份铁粉、200质量份SiO₂气凝胶水性浆料、10质量份高碳醇水性聚醚类消泡剂、10质量份硅酸镁锂水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

实施例6

（1）气凝胶水性浆料的制备

取2.5质量份的二椰油基二甲基氯化铵表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在3000 r/min高速搅拌下分散0.1h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按100质量份硅酸钾水玻璃、150质量份氧化铝纳米胶体溶液、8质量份氯三甲基硅烷、100质量份纯水、200质量份铝粉、180质量份SiO₂气凝胶水性浆料、0.5质量份高碳醇水性消泡剂、3质量份羟乙基纤维素（HEC）水性增稠剂的比例，将各物料混合在一起，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

对上述方法制得的本发明的水性无机隔热防腐涂料分别进行涂覆，常温干燥7天，得到厚度为50微米的涂层材料，并对其进行了性能表征，其特定结果如下表所示：

从表中可以看出，本发明的水性无机隔热防腐涂料不仅具有良好的耐盐雾性能，而且材料导热系数低，隔热性能好；耐人工老化性和耐水性好，且在制造过程中不含有有机挥发物，环保性能好。

Claims (4)

1. 一种水性无机隔热防腐涂料，其特征在于含有以下组分：

100质量份碱性硅酸盐、50~150质量份无机氧化物纳米溶胶溶液、1~20质量份硅烷偶联剂、0~100质量份纯水、5~300质量份金属粉体、10~200质量份SiO₂气凝胶水性浆料、0.5~10质量份水性消泡剂、0.5~20质量份水性增稠剂。

2. 根据权利要求1所述的水性无机隔热防腐涂料，其特征在于：

所述碱性硅酸盐为硅酸钾、硅酸锂、硅酸铵、硅酸钠中的至少一种；

所述无机氧化物纳米溶胶溶液为氧化铝纳米胶体溶液、氧化钛纳米胶体溶液、氧化铁纳米胶体溶液、氧化硅纳米胶体溶液、氧化锆纳米胶体溶液中的至少一种；

所述硅烷偶联剂为烷基烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷、氨烷基烷氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、氯三甲基硅烷中的至少一种；

所述金属粉体为锌粉、铝粉、铁粉、镁粉、铜粉中的至少一种；

所述金属粉体的颗粒度小于50μm。

3. 根据权利要求1~2任一项所述的水性无机隔热防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述水性无机隔热防腐涂料的制备包括下述步骤：

（1）气凝胶水性浆料的制备

取0.5~5质量份的表面活性剂溶于100质量份的水中，加入20质量份的气凝胶粉体，在500~3000 r/min高速搅拌下分散0.1~2h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的制备

按照常规的涂料制作方式将各物料混合，经高速分散、研磨、过滤制成水性无机隔热防腐涂料。

4. 根据权利要求3所述的隔热保温无机涂料的制备方法，其特征在于：

所述的表面活性剂为辛基磺酸钠、C13-17 仲烷基磺酸钠、C14-18α-烯基磺酸钠、月桂酸甲脂α-磺酸钠、辛基硫酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、牛油基三甲基氯化铵、二椰油基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、硬脂基磷酸酯甜菜碱、月桂基磷酸酯甜菜碱、月桂基二甲基氧化胺、椰油基酰胺丙基二甲基氧化胺中的至少一种。