CN107793796A - 一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法，保温涂料按质量百分比包括以下成分：硅溶胶35～55%、去离子水5～35%、分散剂0.5～1%、润湿剂0.5～1%、消泡剂0.5～1%、成膜助剂0.5～2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5～30%、金红石型二氧化钛1～5%、碳化硅1～5%、超细空心陶瓷微珠3～20%；制备方法包括以下步骤：把硅溶胶、去离子水散剂、润湿剂、成膜助剂混合形成均一溶液；加入疏水型氧化硅气凝胶粉末制得气凝胶浆料；加入将金红石型二氧化钛；加入超细空心陶瓷微珠搅拌均匀；加氨水调pH。本发明的优点：本发明具有纳米孔隔热，低导热系数，耐高温，集阻隔、反射、辐射三种隔热功能于一体。

Description

一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，能源的消耗也在不断增加。如何节能降耗对于建设资源节约型，环境友好型社会，保证我国经济社会健康快速的发展有着重要作用。将保温涂料涂覆在需要保温的地方，可以阻止热量的损失，减少能源的消耗，起到节能降耗的作用。
保温涂料可以应用于不规则器件的保温，不存在处理衔接缝隙的问题，这相对其他类型的保温材料来说是个巨大的优势。但是传统的保温涂料大多为阻隔型保温涂料，即采用空心的填料充当隔热骨料，来阻止热量的传递，其隔热性能有限，要达到一定的保温效果需要涂层具有一定的厚度。这使得保温涂料在施工上存在施工周期长的缺点，另外保温涂料多用于建筑保温等常温条件下的保温，在高温条件下的保温领域应用不多。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种耐高温高效绝热保温涂料，包括其特征在于，所述保温涂料按质量百分比包括以下成分：硅溶胶35～55%、去离子水5～35%、分散剂0.5～1%、润湿剂0.5～1%、消泡剂0.5～1%、成膜助剂0.5～2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5～30%、金红石型二氧化钛1～5%、碳化硅1～5%、超细空心陶瓷微珠3～20%。
优选地，硅溶胶35%、去离子水28%、分散剂0.5%、润湿剂0.5%、消泡剂0.5%、成膜助剂0.5%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5%、金红石型二氧化钛5%、碳化硅5%、超细空心陶瓷微珠20%。
优选地，硅溶胶40%、去离子水25%、分散剂0.6%、润湿剂0.6%、消泡剂0.6%、成膜助剂1.2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末10%、金红石型二氧化钛3.5%、碳化硅3.5%、超细空心陶瓷微珠15%。
优选地，硅溶胶45%、去离子水21%、分散剂0.7%、润湿剂0.7%、消泡剂0.7%、成膜助剂1.9%、疏水型氧化硅气凝胶粉末15%、金红石型二氧化钛2.5%、碳化硅2.5%、超细空心陶瓷微珠10%。
优选地，硅溶胶50%、去离子水11.6%、分散剂0.8%、润湿剂0.8%、消泡剂0.8%、成膜助剂2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末25%、金红石型二氧化钛2%、碳化硅2%、超细空心陶瓷微珠5%。
优选地，硅溶胶55%、去离子水5%、分散剂1%、润湿剂1%、消泡剂1%、成膜助剂2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末30%、金红石型二氧化钛1%、碳化硅1%、超细空心陶瓷微珠3%。
优选地，所述疏水型氧化硅气凝胶粉末的纳米孔的孔径小于50纳米。
优选地，保温涂料的pH值为8-10。
一种耐高温高效绝热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、把硅溶胶与去离子水按比例混合均匀，将分散剂、润湿剂、成膜助剂加入其中，在高速分散机的作用下形成均一的溶液；
步骤二、将疏水型氧化硅气凝胶粉末加入上述溶液中，在高速分散机的作用下分散均匀，加入消泡剂消泡，制得气凝胶浆料；
步骤三、将上述气凝胶浆料，放入超声分散机中超声分散；
步骤四、将金红石型二氧化钛加入到步骤三中的溶液，在高速分散机的作用下分散均匀；
步骤五、将超细空心陶瓷微珠加入到步骤四中的溶液，机械搅拌使其分散均匀；
步骤六、加入氨水调节溶液pH。
优选地，步骤一中的分散剂为5040分散剂，润湿剂为PE-100润湿剂；步骤二中高速分散机的搅拌速率为1200-1500 r/min，搅拌时间为60-90mins；步骤五中机械搅拌的速率为400-500 r/min；步骤六中氨水调节溶液pH为8-10。
本发明的优点在于：
1、本发明所提供的热保温涂料除含有少量的有机助剂外，其余成分均为无机耐温物质，具有纳米孔隔热，低导热系数，耐高温，并且集阻隔、反射、辐射三种隔热功能于一体，涂料的长期使用温度可以达到500°C-600°C。
2、经改性的疏水型氧化硅气凝胶粉末可以均匀的分散在涂料体系中形成纳米孔，其孔径小于50纳米，同时小于气体分子的平均自由程，在这其中对流传热几乎停止。
3、选用超细空心陶瓷微珠，并进行级配，内部空心结构为真空或少量惰性气体，导热系数极低，常温下导热系数在0.03-0.04之间。
4、涂料体系中加入了金红石型二氧化钛和碳化硅，制备的保温涂料具有较高的近红外反射率和较高的红外辐射率。制备的保温涂料集阻隔、反射、辐射三种隔热功能于一体，很薄的涂层就可以达到很好的隔热保温效果，保温性能优异。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种耐高温高效绝热保温涂料及其制备方法，所述保温涂料按质量百分比包括以下成分：硅溶胶35～55%、去离子水5～35%、分散剂0.5～1%、润湿剂0.5～1%、消泡剂0.5～1%、成膜助剂0.5～2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5～30%、金红石型二氧化钛1～5%、碳化硅1～5%、超细空心陶瓷微珠3～20%。
所述制备方法，包括以下步骤：
步骤一、把硅溶胶与去离子水按比例混合均匀，将分散剂、润湿剂、成膜助剂加入其中，分散剂为5040分散剂，润湿剂为PE-100润湿剂，在高速分散机的作用下形成均一的溶液；
步骤二、将疏水型氧化硅气凝胶粉末加入上述溶液中，在高速分散机的作用下分散均匀，高速分散机的搅拌速率为1200-1500 r/min，搅拌时间为60-90mins，加入消泡剂消泡，制得气凝胶浆料；
步骤三、将上述气凝胶浆料，放入超声分散机中超声分散；
步骤四、将金红石型二氧化钛加入到步骤三中的溶液，在高速分散机的作用下分散均匀；
步骤五、将超细空心陶瓷微珠加入到步骤四中的溶液，机械搅拌使其分散均匀，机械搅拌的速率为400-500 r/min；
步骤六、加入氨水调节溶液pH为8-10。
具体制备方法为：
实施例一
步骤一、将28%的去离子水和35%的硅溶胶加入到烧杯中，把高速分散机的搅拌转速调整为800r/min，搅拌分散20mins，使其混合均匀。向烧杯中加入0.5%的5040分散剂，0.5%的PE-100润湿剂和0.5%成膜助剂，在转速为800r/min的条件下搅拌分散20mins，形成均一的溶液。
步骤二、将5%的疏水型氧化硅气凝胶粉末，加入到上述溶液中，把高速分散机的搅拌转速调整为1500r/min，加入0.5%的消泡剂，搅拌分散90mins，制备得到气凝胶浆料。
步骤三、将上述制得的气凝胶浆料放入到超声分散机中超声分散40mins。
步骤四、向步骤三中的溶液加入5%的金红石型二氧化钛和5%的碳化硅，在高速分散机转速为1200r/min的条件下搅拌分散30mins，使其分散均匀，形成均一的溶液。
步骤五、向步骤四中的溶液加入20%的经过级配的超细空心陶瓷微珠，把高速分散机的搅拌转速调整为500r/min，搅拌分散30mins，使其分散均匀。
步骤六、加入氨水调节溶液pH为9，制备得到一种新型耐高温高效绝热保温涂料。
将此保温涂料涂刷制备样品，测试其常温条件下的导热系数λ=0.033。
将此保温涂料涂刷在钢板上，涂刷厚度为8mm，将未涂刷涂料的一面钢板加热升温至600°C，测试涂有涂料的一面钢板的温度。经测试涂刷保温涂料的一面钢板温度为128.4°C。
实施例二
步骤一、将25%去离子水和40%硅溶胶加入到烧杯中，把高速分散机的搅拌转速调整为800r/min，搅拌分散20mins，使其混合均匀。向烧杯中加入0.6%的5040分散剂，0.6%的PE-100润湿剂和1.2%的成膜助剂在转速为800r/min的条件下搅拌分散20mins，形成均一的溶液。
步骤二、将10%的疏水型氧化硅气凝胶粉末，加入到上述溶液中，把高速分散机的搅拌转速调整为1500r/min，加入0.6%的消泡剂，搅拌分散90mins，制备得到气凝胶浆料。
步骤三、将上述制得的气凝胶浆料放入到超声分散机中超声分散40mins。
步骤四、向步骤三中的溶液加入3.5%的金红石型二氧化钛和3.5%的碳化硅，在高速分散机转速为1200r/min的条件下搅拌分散30mins，使其分散均匀，形成均一的溶液。
步骤五、向步骤四中的溶液加入15%的经过级配的超细空心陶瓷微珠，把高速分散机的搅拌转速调整为500r/min，搅拌分散30mins，使其分散均匀。
步骤六、加入氨水调节溶液pH为9，制备得到一种新型耐高温高效绝热保温涂料。
将此保温涂料涂刷制备样品，测试其常温条件下的导热系数λ=0.031。
将此保温涂料涂刷在钢板上，涂刷厚度为8mm，将未涂刷涂料的一面钢板加热升温至600°C，测试涂有涂料的一面钢板的温度。经测试涂刷保温涂料的一面钢板温度为125.1°C。
实施例三
步骤一、将21%去离子水和45%硅溶胶加入到烧杯中，把高速分散机的搅拌转速调整为800r/min，搅拌分散20mins，使其混合均匀。向烧杯中加入0.7%的5040分散剂，0.7%的PE-100润湿剂和1.9%的成膜助剂在转速为800r/min的条件下搅拌分散20mins，形成均一的溶液。
步骤二、将15%的疏水型氧化硅气凝胶粉末，加入到上述溶液中，把高速分散机的搅拌转速调整为1500r/min，加入0.7%的消泡剂，搅拌分散90mins，制备得到气凝胶浆料。
步骤三、将上述制得的气凝胶浆料放入到超声分散机中超声分散40mins。
步骤四、向步骤步骤三中的溶液加入2.5%的金红石型二氧化钛和2.5%的碳化硅，在高速分散机转速为1200r/min的条件下搅拌分散30mins，使其分散均匀，形成均一的溶液。
步骤五、向步骤步骤四中的溶液加入10%的经过级配的超细空心陶瓷微珠，把高速分散机的搅拌转速调整为500r/min，搅拌分散30mins，使其分散均匀。
步骤六、加入氨水调节溶液pH为9，制备得到一种新型耐高温高效绝热保温涂料。
将此保温涂料涂刷制备样品，测试其常温条件下的导热系数λ=0.028。
将此保温涂料涂刷在钢板上，涂刷厚度为8mm，将未涂刷涂料的一面钢板加热升温至600°C，测试涂有涂料的一面钢板的温度。经测试涂刷保温涂料的一面钢板温度为119.5°C。
实施例四
步骤一、将11.6%去离子水和50%硅溶胶加入到烧杯中，把高速分散机的搅拌转速调整为800r/min，搅拌分散20mins，使其混合均匀。向烧杯中加入0.8%的5040分散剂，0.8%的PE-100润湿剂和2%的成膜助剂在转速为800r/min的条件下搅拌分散20mins，形成均一的溶液。
步骤二、将25%的疏水型氧化硅气凝胶粉末，加入到上述溶液中，把高速分散机的搅拌转速调整为1500r/min，加入0.8%的消泡剂，搅拌分散90mins，制备得到气凝胶浆料。
步骤三、将上述制得的气凝胶浆料放入到超声分散机中超声分散40mins。
步骤四、向步骤步骤三中的溶液加入2%的金红石型二氧化钛和2%的碳化硅，在高速分散机转速为1200r/min的条件下搅拌分散30mins，使其分散均匀，形成均一的溶液。
步骤五、向步骤步骤四中的溶液加入5%的经过级配的超细空心陶瓷微珠，把高速分散机的搅拌转速调整为500r/min，搅拌分散30mins，使其分散均匀。
步骤六、加入氨水调节溶液pH为9，制备得到一种新型耐高温高效绝热保温涂料。
将此保温涂料涂刷制备样品，测试其常温条件下的导热系数λ=0.026。
将此保温涂料涂刷在钢板上，涂刷厚度为8mm，将未涂刷涂料的一面钢板加热升温至600°C，测试涂有涂料的一面钢板的温度。经测试涂刷保温涂料的一面钢板温度为114.3°C。
实施例五
步骤一、将5%去离子水和55%硅溶胶加入到烧杯中，把高速分散机的搅拌转速调整为800r/min，搅拌分散20mins，使其混合均匀。向烧杯中加入1%的5040分散剂，1%的PE-100润湿剂和2%的成膜助剂在转速为800r/min的条件下搅拌分散20mins，形成均一的溶液。
步骤二、将30%的疏水型氧化硅气凝胶粉末，加入到上述溶液中，把高速分散机的搅拌转速调整为1500r/min，加入1%的消泡剂，搅拌分散90mins，制备得到气凝胶浆料。
步骤三、将上述制得的气凝胶浆料放入到超声分散机中超声分散40mins。
步骤四、向步骤步骤三中的溶液加入1%的金红石型二氧化钛和1%的碳化硅，在高速分散机转速为1200r/min的条件下搅拌分散30mins，使其分散均匀，形成均一的溶液。
步骤五、向步骤步骤四中的溶液加入3%的经过级配的超细空心陶瓷微珠，把高速分散机的搅拌转速调整为500r/min，搅拌分散30mins，使其分散均匀。
步骤六、加入氨水调节溶液pH为9，制备得到一种新型耐高温高效绝热保温涂料。
将此保温涂料涂刷制备样品，测试其常温条件下的导热系数λ=0.023。
将此保温涂料涂刷在钢板上，涂刷厚度为8mm，将未涂刷涂料的一面钢板加热升温至600°C，测试涂有涂料的一面钢板的温度。经测试涂刷保温涂料的一面钢板温度为109.1°C。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种耐高温高效绝热保温涂料，包括其特征在于，所述保温涂料按质量百分比包括以下成分：硅溶胶35～55%、去离子水5～35%、分散剂0.5～1%、润湿剂0.5～1%、消泡剂0.5～1%、成膜助剂0.5～2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5～30%、金红石型二氧化钛1～5%、碳化硅1～5%、超细空心陶瓷微珠3～20%。
2.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，按质量百分比包括以下成分：硅溶胶35%、去离子水28%、分散剂0.5%、润湿剂0.5%、消泡剂0.5%、成膜助剂0.5%、疏水型氧化硅气凝胶粉末5%、金红石型二氧化钛5%、碳化硅5%、超细空心陶瓷微珠20%。
3.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，按质量百分比包括以下成分：硅溶胶40%、去离子水25%、分散剂0.6%、润湿剂0.6%、消泡剂0.6%、成膜助剂1.2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末10%、金红石型二氧化钛3.5%、碳化硅3.5%、超细空心陶瓷微珠15%。
4.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，按质量百分比包括以下成分：硅溶胶45%、去离子水21%、分散剂0.7%、润湿剂0.7%、消泡剂0.7%、成膜助剂1.9%、疏水型氧化硅气凝胶粉末15%、金红石型二氧化钛2.5%、碳化硅2.5%、超细空心陶瓷微珠10%。
5.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，按质量百分比包括以下成分：硅溶胶50%、去离子水11.6%、分散剂0.8%、润湿剂0.8%、消泡剂0.8%、成膜助剂2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末25%、金红石型二氧化钛2%、碳化硅2%、超细空心陶瓷微珠5%。
6.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，按质量百分比包括以下成分：硅溶胶55%、去离子水5%、分散剂1%、润湿剂1%、消泡剂1%、成膜助剂2%、疏水型氧化硅气凝胶粉末30%、金红石型二氧化钛1%、碳化硅1%、超细空心陶瓷微珠3%。
7.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于：所述疏水型氧化硅气凝胶粉末的纳米孔的孔径小于50纳米。
8.根据权利要求1所述的保温涂料，其特征在于：保温涂料的pH值为8-10。
9.一种耐高温高效绝热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、把硅溶胶与去离子水按比例混合均匀，将分散剂、润湿剂、成膜助剂加入其中，在高速分散机的作用下形成均一的溶液；
步骤二、将疏水型氧化硅气凝胶粉末加入上述溶液中，在高速分散机的作用下分散均匀，加入消泡剂消泡，制得气凝胶浆料；
步骤三、将上述气凝胶浆料，放入超声分散机中超声分散；
步骤四、将金红石型二氧化钛加入到步骤三中的溶液，在高速分散机的作用下分散均匀；
步骤五、将超细空心陶瓷微珠加入到步骤四中的溶液，机械搅拌使其分散均匀；
步骤六、加入氨水调节溶液pH。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：
步骤一中的分散剂为5040分散剂，润湿剂为PE-100润湿剂；步骤二中高速分散机的搅拌速率为1200-1500 r/min，搅拌时间为60-90mins；步骤五中机械搅拌的速率为400-500r/min；步骤六中氨水调节溶液pH为8-10。
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