CN106995630A - 一种改性聚合物能源高效保温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性聚合物能源高效保温涂料。该改性聚合物能源高效保温涂料的组分及配比按重量百分比如下：改性聚合物乳液20‑35份，真空陶瓷保温珠10‑20份，改性空心玻璃微珠10‑20份，氮化钛微粉2‑7份，水滑石5‑10份，埃洛石粉体5‑10份，硅烷偶联剂0.1‑0.3份，润湿剂0.1‑0.5份，分散剂0.3‑0.8份，消泡剂0.2‑0.5份，防冻剂0.5‑1.5份，成膜助剂1‑2份，多功能助剂0.1‑0.3份，杀菌剂0.2‑0.5份，防霉防藻剂0.3‑0.8份，增稠剂0.2‑0.5份，流平剂0.2‑0.5份，余量为水。该改性聚合物能源高效保温涂料，耐高温性能好，具有很低的传导率，能够降低设备外表面温度，保温效果好。

Description

一种改性聚合物能源高效保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种改性聚合物能源高效保温涂料及其制备方法。
背景技术
石油石化行业作为产能大户，同时也是耗能大户，据统计石油石化领域每年使用的各类节能保温材料总量占全国保温材料消耗量的四分之一左右。石油化工领域有大量的热力设备、罐体和管道等需要保热和保冷，当前市场上保温材料的质量、保温性能和技术水平层次不齐，这直接影响到石油石化领域的产能建设、成本和环境保护等问题。
随着科学技术和新材料的不断发展，保温材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水等一体化方向发展，石油化工等领域也要求在达到必须的保温性能的同时外形更加美观，施工更加便捷。目前市场上已经存在一些用于石油石化行业热力设备、管道、罐体等的保温涂料，但是也存在着诸多的问题：首先是保温性能较差，当前的保温涂料主要采用漂珠、珍珠岩、空心玻璃微珠等作为主要的保温介质，这些材料保温性能有限，同时只从热传导的原理解决保温问题，未考虑热辐射对保温性能的影响；其次，保温层弹性差，由于绝大多数的热力设备、管道、罐体等均采用金属材质，在高温条件下设备会发生热膨胀而破坏保温层结构，一但出现裂缝等问题，保温性能急剧减弱，同时结构也会慢慢遭到破坏，后期维护困难；并且耐高温性能也较差，市场上大多数的保温材料耐温极限在150℃以下，更高的温度将导致保温层结构的软化破坏。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种改性聚合物能源高效保温涂料。该改性聚合物能源高效保温涂料，耐高温性能好，具有很低的传导率，涂刷于工业容器和设备钢结构表面，能够降低设备外表面温度，保温效果好。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该改性聚合物能源高效保温涂料，其组分及配比按质量份如下：改性聚合物乳液20-35份，真空陶瓷保温珠10-20份，改性空心玻璃微珠10-20份，氮化钛微粉2-7份，水滑石5-10份，埃洛石粉体5-10份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，润湿剂0.1-0.5份，分散剂0.3-0.8份，消泡剂0.2-0.5份，防冻剂0.5-1.5份，成膜助剂1-2份，多功能助剂0.1-0.3份，杀菌剂0.2-0.5份，防霉防藻剂0.3-0.8份，增稠剂0.2-0.5份，流平剂0.2-0.5份，余量为水。
所述改性聚合物乳液为N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液和三元乙丙乳液中的一种或复配乳液；所述的水为去离子水；所述真空陶瓷保温珠为氧化铝基陶瓷保温珠，粒径为30-60μm；所述改性空心玻璃微珠掺杂了0.2-0.5%二硒化钨超细粉体。所述氮化钛微粉粒径为1-5μm；所述的水滑石粒径为1500-3000目；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH-580）、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）中的一种；所述润湿剂为X-405、Hydropalat 875、Surfynol 104E中的一种，分散剂为tego dispers 735W、SN-5027、BYK-190中的一种，消泡剂为矿物油消泡剂SN-NXZ、YQ-601和聚醚有机硅消泡剂silok4650、QS-416、CASTLE 2211中的两种复配使用，成膜助剂为醇酯十二、二丙二醇正丁醚中的一种，防冻剂为乙二醇、丙二醇中的一种，多功能助剂为AMP-95，杀菌剂为KATHONò LXE、HY-606D、K14中的一种，防霉防藻剂为ROCIMA361、rocima342、TRD-1026中的一种，增稠剂为Acrysol TT-935、TT935、HY-303中的一种，流平剂为RM-2020、AMS-301、HX-5600中的一种。
该改性聚合物能源高效保温涂料各组分的作用为：所述的改性聚合物乳液为N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液和三元乙丙乳液中的一种或复配乳液，N-苯基马来酰亚胺具有高温耐温性，对丙烯酸乳液改性后使丙烯酸乳液也具有高温耐温性，三元乙丙树脂作为固体火箭发动机燃烧室常用的内层绝热材料，具有优异的耐高温性、弹性，同时三元乙丙树脂密度不到0.8g/cm3,具有很好的保温绝热性能，两种树脂的复配能够显著的提高保温涂料的耐温性、弹性和保温性能；所述的真空陶瓷保温珠采用氧化铝材质，对氧化铝超细粉体在真空条件下微波加热发泡制备而成，相比于空心微珠具有更加优异的绝热性能，制备的真空陶瓷保温珠粒径范围20-50μm；所述的改性空心玻璃微珠掺杂了一定量二硒化钨超细粉体，二硒化钨作为导热率最低的材料，能够进一步提高玻璃微珠的绝热性能和结构强度；所述的氮化钛粉体具有优异的红外阻隔性能，能够减少热力设备的热辐射，进一步提高保温涂料的保温性能，其粒径为1-5μm；所述的水滑石同样具有很好的红外阻隔性能，协同氮化钛粉体进一步减少热力设备的热辐射，其粒径为1500-3000目；所述的埃洛石粉体具有纳米管状结构，空腔的结构能够提高涂料的保温性能，同时在涂料中具有优异的悬浮分散性能，能够保证涂料在储存和施工过程中保持良好分散状态；所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH-580）、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）中的一种，硅烷偶联剂的加入能够极大地提高涂膜的附着力，为水性涂料功能性的实现提供有力的结构基础；所述的助剂润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂、多功能助剂、杀菌剂、防霉防藻剂、增稠剂、流平剂为水性涂料中的通用助剂，助剂的添加为涂料的储存和施工提供了更加便利的条件。
本发明还提供了改性聚合物能源高效保温涂料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）、按比例在水中分别加入润湿剂、分散剂、消泡剂，分散5-10min；
（2）、向步骤（1）混合体中加入埃洛石粉体，氮化钛粉体，均质机中分散10-30min；
（3）、将步骤（2）混合体转入分散机中，加入水滑石，室温条件下高速研磨分散20-40min；
（4）、降低转速，加入0.1-0.3份硅烷偶联剂，然后加入20-35份改性聚合物乳液；
（5）、加入10-20份真空陶瓷保温珠、10-20份改性空心玻璃微珠，继续搅拌10min；
（6）、加入1-2份成膜助剂、0.5-1.5份防冻剂，同时加入0.1-0.3份多功能助剂，调节混合液的PH值为7-8；
（7）、添加0.2-0.5份杀菌剂、0.3-0.8份防霉防藻剂，同时添加0.2-0.5份增稠剂、0.2-0.5份流平剂，调节水性涂料粘度至88-97KU，100目过筛后制成水性涂料成品。
所述步骤（1）、步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）、步骤（7）的转速为500-800r/min；所述的步骤（3）转速为2000-3000r/min；制备过程中液体温度不高于80℃。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该改性聚合物能源高效保温涂料有如下几点效果：通过添加 N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液和三元乙丙乳液，使保温涂料具有优异的高温耐温性，具有更加广泛的适用范围；三元乙丙乳液具有的高温弹性能够防止由于设备热胀冷缩导致的裂缝等缺陷，而且防水性能优异；同时三元乙丙树脂低的密度赋予了树脂较好的保温和绝热性能；添加真空陶瓷保温珠和改性玻璃微珠，极大地降低了保温涂料的热传导，提高了保温涂料的保温性能；氮化钛和水滑石分体的添加，提高了保温涂料的热辐射阻隔性能，进一步增强保温涂料的保温性能；埃洛石粉体添加，空腔的结构能够保温涂料的保温性能，同时赋予保温涂料极佳的悬浮分散性，为涂料的贮存和施工提供更加便利的条件。该改性聚合物能源高效保温涂料生产工艺简单、便捷，具有防腐、防潮性，节约成本、降低能耗。经检测性能最佳配方的导热系数≤0.04 W/(m·K)，远低于市售现有的大部分保温材料，同时耐高温性达315℃，远高于市售的保温材料的耐温极限，应用领域更加广泛。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
按质量份添加各组分的比例如下：
N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液 20份
三元乙丙乳液 15份
氧化铝基陶瓷保温珠 15份
改性空心玻璃微珠 10份
埃洛石粉体 5份
氮化钛微粉 5份
水滑石 10份
硅烷偶联剂 0.3份
润湿剂 0.2份
分散剂 0.5份
消泡剂 0.4份
防冻剂 1份
成膜助剂 2份
多功能助剂 0.1份
杀菌剂 0.2份
防霉防藻剂 0.8份
增稠剂 0.5份
流平剂 0.2份
水 13.8份
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）；润湿剂为X-405；分散剂为SN-5027；消泡剂为矿物油消泡剂SN-NXZ和聚醚有机硅消泡剂silok4650复配使用；防冻剂为乙二醇；成膜助剂为二丙二醇正丁醚；多功能助剂为AMP-95；杀菌剂为HY-606D；防霉防藻剂为ROCIMA 361；增稠剂为HY-303；流平剂为RM-2020；所述改性空心玻璃微珠掺杂了0.2-0.5%二硒化钨超细粉体。
制备改性聚合物能源高效保温涂料：
步骤一：向13.8g水中分别加入0.2g润湿剂、0.5g分散剂、0.4g消泡剂，均质机中分散5min；转速为500r/min；
步骤二：加入5g埃洛石粉体，5g氮化钛粉体，均质机中分散15min；氮化钛微粉粒径为5μm；
步骤三：转入分散机中，加入10g水滑石，水滑石粒径为1800目，高速研磨分散25min；转速为2000r/min；
步骤四：降低转速，加入0.3g硅烷偶联剂，然后加入20g N-苯基马来酰亚胺改性乳液；转速为800r/min；
步骤五：加入15g真空陶瓷保温珠、10g改性空心玻璃微珠，继续搅拌10min；转速为700r/min；
步骤六：加入2g成膜助剂、1g防冻剂，同时加入0.1g多功能助剂，调节混合液的PH值为7.4；转速为700r/min；
步骤七：添加0.2杀菌剂、0.8防霉防藻剂，同时添加0.5增稠剂、0.2流平剂，调节水性涂料粘度至92KU，100目过筛后制成水性涂料成品，转速为700r/min。整个制备过程中液体温度不高于80℃。
经检测该涂料的导热系数为0.059 W/(m·K)，低于是售保温材料的导热系数，保温性能更加优异；同时耐高温性达300℃，远高于市售材保温材料的耐高温极限。
实施例2
按照质量份添加各组分的比例如下：
N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液 15份
三元乙丙乳液 20份
真空陶瓷保温珠 20份
改性空心玻璃微珠 15份
埃洛石粉体 5份
氮化钛微粉 5份
水滑石 5份
硅烷偶联剂 0.5份
润湿剂 0.1份
分散剂 0.8份
消泡剂 0.4份
防冻剂 1.5份
成膜助剂 1.5份
多功能助剂 0.1份
杀菌剂 0.3份
防霉防藻剂 0.8份
增稠剂 0.5份
流平剂 0.2份
水 8.3份
所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH-580）；润湿剂为Hydropalat 875；分散剂为BYK-190；消泡剂为矿物油消泡剂SN-NXZ和聚醚有机硅消泡剂silok4650复配使用；防冻剂为丙二醇；成膜助剂为二丙二醇正丁醚；多功能助剂为AMP-95；杀菌剂为HY-606D；防霉防藻剂为ROCIMA 361；增稠剂为TT935；流平剂为HX-5600；所述改性空心玻璃微珠掺杂了0.5%二硒化钨超细粉体。
制备改性聚合物能源高效保温涂料：
步骤一：向8.3g水中分别加入0.1g润湿剂、0.8g分散剂、0.4g消泡剂，均质机中分散7min；转速为600r/min；
步骤二：加入5g埃洛石粉体，5g氮化钛粉体，均质机中分散20min；氮化钛微粉粒径为3μm；
步骤三：转入分散机中，加入5g水滑石，水滑石粒径为1500-3000目，高速研磨分散30min；转速为2000r/min；
步骤四：降低转速，加入0.5g硅烷偶联剂，然后加入20g三元乙丙乳液；转速为800r/min；
步骤五：加入20g真空陶瓷保温珠、15g改性空心玻璃微珠，继续搅拌10min；转速为700r/min；
步骤六：加入1.5g成膜助剂、1.5g防冻剂，同时加入0.1g多功能助剂，调节混合液的PH值为7.0；转速为700r/min；
步骤七：添加0.3杀菌剂、0.8防霉防藻剂，同时添加0.5增稠剂、0.2流平剂，调节水性涂料粘度至92KU，100目过筛后制成水性涂料成品，转速为700r/min。整个制备过程中液体温度不高于80℃。
经检测该涂料的导热系数为0.047 W/(m·K)，低于是售保温材料的导热系数，保温性能更加优异；同时耐高温性295℃，远高于市售材保温材料的耐高温极限。
实施例3
按照质量份添加各组分的比例如下：
N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液 20份
三元乙丙乳液 15份
真空陶瓷保温珠粉 15份
改性空心玻璃微珠 10份
埃洛石粉体 10份
氮化钛微粉 5份
水滑石 10份
硅烷偶联剂 0.4份
润湿剂 0.1份
分散剂 0.6份
消泡剂 0.4份
防冻剂 1.5份
成膜助剂 2份
多功能助剂 0.1份
杀菌剂 0.3份
防霉防藻剂 0.7份
增稠剂 0.5份
流平剂 0.2份
水 8.2份
所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）；润湿剂为Hydropalat 875；分散剂为BYK-190；消泡剂为矿物油消泡剂SN-NXZ和聚醚有机硅消泡剂silok4650复配使用；防冻剂为丙二醇；成膜助剂为二丙二醇正丁醚；多功能助剂为AMP-95；杀菌剂为HY-606D；防霉防藻剂为ROCIMA 361；增稠剂为TT935；流平剂为HX-5600；所述改性空心玻璃微珠掺杂了0.3%二硒化钨超细粉体。
制备改性聚合物能源高效保温涂料：
步骤一：向8.3g水中分别加入0.1g润湿剂、0.6g分散剂、0.4g消泡剂，均质机中分散10min；转速为700r/min；
步骤二：加入10g埃洛石粉体，5g氮化钛粉体，均质机中分散15min；氮化钛微粉粒径为2μmμm；
步骤三：转入分散机中，加入10g水滑石，水滑石粒径为1500-3000目，高速研磨分散35min；转速为2000r/min；
步骤四：降低转速，加入0.4g硅烷偶联剂，然后加入15g三元乙丙乳液；转速为800r/min；
步骤五：加入15g真空陶瓷保温珠、10g改性空心玻璃微珠，继续搅拌10min；转速为700r/min；
步骤六：加入2g成膜助剂、1.5g防冻剂，同时加入0.1g多功能助剂，调节混合液的PH值为7.3；转速为700r/min；
步骤七：添加0.3杀菌剂、0.7防霉防藻剂，同时添加0.5增稠剂、0.2流平剂，调节水性涂料粘度至90KU，100目过筛后制成水性涂料成品，转速为700r/min。整个制备过程中液体温度不高于80℃。
经检测该涂料的导热系数为0.069 W/(m·K)，低于市售保温材料的导热系数，保温性能更加优异；同时耐高温性达315℃，远高于市售材保温材料的耐高温极限。
该改性聚合物能源高效保温涂料各组分皆为市售。

Claims (10)

1.一种改性聚合物能源高效保温涂料，其组分及配比按质量百分比如下：改性聚合物乳液20-35份，真空陶瓷保温珠10-20份，改性空心玻璃微珠10-20份，氮化钛微粉2-7份，水滑石5-10份，埃洛石粉体5-10份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，润湿剂0.1-0.5份，分散剂0.3-0.8份，消泡剂0.2-0.5份，防冻剂0.5-1.5份，成膜助剂1-2份，多功能助剂0.1-0.3份，杀菌剂0.2-0.5份，防霉防藻剂0.3-0.8份，增稠剂0.2-0.5份，流平剂0.2-0.5份，余量为水。
2.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述改性聚合物乳液为N-苯基马来酰亚胺改性丙烯酸乳液和三元乙丙乳液中的一种或复配乳液；所述的水为去离子水。
3.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述真空陶瓷保温珠为氧化铝基陶瓷保温珠，粒径为30-60μm。
4.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述改性空心玻璃微珠掺杂了0.2-0.5%二硒化钨超细粉体。
5.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述氮化钛微粉粒径为1-5μm；所述的水滑石粒径为1500-3000目。
6.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料，其特征在于：所述润湿剂为X-405、Hydropalat 875、Surfynol 104E中的一种；分散剂为tego dispers 735W、SN-5027、BYK-190中的一种；消泡剂为矿物油消泡剂SN-NXZ、YQ-601和聚醚有机硅消泡剂silok4650、QS-416、CASTLE 2211中的两种复配使用；成膜助剂为醇酯十二、二丙二醇正丁醚中的一种；防冻剂为乙二醇、丙二醇中的一种；多功能助剂为AMP-95；杀菌剂为KATHONò LXE、HY-606D、K14中的一种；防霉防藻剂为ROCIMA 361、rocima342、TRD-1026中的一种；增稠剂为AcrysolTT-935、TT935、HY-303中的一种；流平剂为RM-2020、AMS-301、HX-5600中的一种。
8.权利要求1所述的改性聚合物能源高效保温涂料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、按比例在水中分别加入润湿剂、分散剂、消泡剂，分散5-10min；
（2）、向步骤（1）混合体中加入埃洛石粉体，氮化钛粉体，均质机中分散10-30min；
（3）、将步骤（2）混合体转入分散机中，加入水滑石，室温条件下高速研磨分散20-40min；
（4）、降低研磨转速，加入硅烷偶联剂，然后加入改性聚合物乳液；
（5）、再加入真空陶瓷保温珠、改性空心玻璃微珠，继续搅拌10min；
（6）、再加入成膜助剂、防冻剂，同时加入多功能助剂，调节混合液的PH值为7-8；
（7）、再添加杀菌剂、防霉防藻剂，增稠剂、流平剂，调节水性涂料粘度至88-97KU，100目过筛后制成水性涂料成品。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）、步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）、步骤（7）的转速500-800r/min。
10.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：所述的步骤（3）转速为2000-3000r/min。
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