CN109762376A - 一种用于涂层的红外线屏蔽膜层及其制备方法 - Google Patents
一种用于涂层的红外线屏蔽膜层及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于涂层的红外线屏蔽膜层，包括凝胶或凝胶混合物、人造纳米颗粒、二氧化硅气凝胶，三种物质的质量比为凝胶或凝胶混合物：人造纳米颗粒：二氧化硅气凝胶=20:（2~3）：（6~7），本发明还涉及一种实现上述红外线屏蔽膜层的制备方法。本发明将凝胶或凝胶混合物、人造纳米颗粒、二氧化硅气凝胶以一定质量比进行混合搅拌，然后涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得高效红外线屏蔽膜层。
Description
技术领域
本发明涉及工业涂料领域，具体涉及一种红外线屏蔽膜层及其制备方法。
背景技术
在工业生产的各个领域，管道、容器等常被用来运输或存储物料等。在大部分情况下，这些容器或管道往往温度高于室温，其实际温度达到150℃以上。在这种情况下，长距离的管道运输或长时间物料储存必然伴随热量的大量损失及浪费。同时，造成操作管道及容器所处的操作车间温度高，给工人操作带来了较大困难。在高温环境下，车间中的其他设备腐蚀速度也明显加快，因而，制备隔热效率高、易涂覆的高效隔热涂层成为工业涂料领域的重大需求。上述提到的高温管道或容器中的热量大部分以红外线的形式向周围传递，因而，制备高效的红外线屏蔽材料成为高效隔热涂层发展的主导方向。在实际应用中，往往材料红外线屏蔽材料作为隔热涂料的内层，其他材料作为隔热材料的外层来使用。目前，可用的红外线屏蔽材料有纳米TiO2、天然矿物粉末、二氧化硅气凝胶、铟锡氧化物纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒、三氧化二铁纳米颗粒等，然而，以上几种物质通常只能屏蔽特定波长的红外线，造成红外屏蔽效果不佳。此外，这些粉末很难直接涂覆于管道或容器壁上，需要借助有机成膜剂等进行涂覆，有机成膜剂高温下易于分解，最终导致红外线屏蔽试剂粉化，与管道或容器壁附着力差，无法起到应有效果。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种成膜性好、红外屏蔽效率高的一种应用于涂层的红外线屏蔽膜层及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种用于涂层的红外线屏蔽膜层，包括凝胶或凝胶混合物、人造纳米颗粒、二氧化硅气凝胶，所述三种物质的质量比为凝胶或凝胶混合物：人造纳米颗粒：二氧化硅气凝胶=20:（2~3）：（6~7）。
作为优选，二氧化硅气凝胶颗粒的体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm。
作为优选，人造纳米颗粒的粒度范围在10~40 nm之间。
作为优选，凝胶或凝胶混合物为单一钛凝胶或硅凝胶或二者的混合物。
作为优选，人造纳米颗粒为铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒中的一种或一种以上的组合。
一种实现上述红外线屏蔽膜层的制备方法，步骤如下：
（1）取一定质量的凝胶或凝胶混合物，置于容器中，在搅拌机下以10~15转/分钟的转速搅拌4~6分钟后停止；
（2）在经过步骤（1）后的凝胶或凝胶混合物中加入二氧化硅气凝胶，并继续以70~90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8~12分钟后停止；
（3）在经过步骤（2）后的混合物中加入人造纳米颗粒，并继续以70~90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8~12分钟后停止。
（5）将经过步骤（3）后的混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得高效红外线屏蔽膜层。
作为优选，二氧化硅气凝胶颗粒的体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm。
作为优选，人造纳米颗粒的粒度范围在10~40 nm之间。
作为优选，凝胶或凝胶混合物为单一钛凝胶或硅凝胶或二者的混合物。
作为优选，人造纳米颗粒为铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒中的一种或一种以上的组合。
本发明将凝胶或凝胶混合物、人造纳米颗粒、二氧化硅气凝胶以一定质量比进行混合搅拌，然后涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得高效红外线屏蔽膜层。
本发明的有益效果在于：（1）通过本发明中所述步骤制备的红外线屏蔽材料施工简单，易涂覆；（2）本发明中的三种物质组合涂覆后成膜性好，无需有机成膜剂，清洁环保；（3）膜层经干燥后与管道或容器结合力强，无裂纹，红外屏蔽效率高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
取200g钛凝胶，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌6分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶60g，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入20 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例2
取200g钛凝胶，置于容器中，在搅拌机下以12转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例3
取200g钛凝胶，置于容器中，在搅拌机下以15转/分钟的转速搅拌4分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度为40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶70g，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入30g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例4
取200g硅凝胶，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌6分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶加入体积密度体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶60g，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入20 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例5
取200g硅凝胶，置于容器中，在搅拌机下以12转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25 g粒度为10~40 nm的五氧化二钒纳米颗粒，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例6
取200g硅凝胶，置于容器中，在搅拌机下以15转/分钟的转速搅拌4分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶加入体积密度为40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶70g，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入30g粒度为10~40 nm的三氧化二铬纳米颗粒，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例7
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物中加入体积密度体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒，并继续以70转/分钟的搅拌速率进行搅拌12分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例8
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以12转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物中加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25 g粒度为10~40 nm的三氧化二铬纳米颗粒，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例9
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以12转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物中加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入30g粒度为10~40 nm的五氧化二钒纳米颗粒，并继续以90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例10
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物加入体积密度体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入26 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒混合物（用量分别为二分之一），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例11
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入30 g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒混合物（用量各二分之一），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例12
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的硅凝胶钛凝胶混合物加入体积密度在40~150kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入30 g粒度为10~40 nm的五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒混合物（用量各二分之一），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例13
取100g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度为40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入24g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒混合物（用量各三分之一），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例14
取80g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度为40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25g粒度为10~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒混合物（铟锡氧化物纳米颗粒15g、五氧化二钒纳米颗粒10g），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例15
取100g硅凝胶和80g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度为40~100 kg/m3之间，孔隙率不小于93%，孔径10~30 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25g粒度为20~40 nm的五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒混合物（五氧化二钒纳米颗粒15g、三氧化二铬纳米颗粒10g），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
实施例16
取80g硅凝胶和100g钛凝胶组成混合物，置于容器中，在搅拌机下以10转/分钟的转速搅拌5分钟后停止，向搅拌后的钛凝胶加入体积密度为40~100 kg/m3之间，孔隙率不小于93%，孔径10~30 nm的二氧化硅气凝胶65g，并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物，向混合物中加入25g粒度为20~40 nm的铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒混合物（铟锡氧化物纳米颗粒10g、五氧化二钒纳米颗粒5g、三氧化二铬纳米颗粒5g），并继续以80转/分钟的搅拌速率进行搅拌10分钟后停止，获得混合物。将混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得红外线屏蔽膜层结构。外层可刷涂隔热涂料，与红外线屏蔽涂层共同形成隔热涂层。
以上所述仅为本发明的一些实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。根据本领域内技术人员理解，在本发明权利要求所限定的范围内可对其进行改变，但都属于本发明的保护范围内。
表1为有无实施例2中红外线屏蔽膜层温度对比
| 试棒表面温度（℃） | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| 试棒+2cm隔热涂料温度（℃） | 45 | 55 | 107 | 135 | 160 | 194 |
| 试棒+2cm隔热涂料+3mm红外线屏蔽膜层温度（℃） | 42 | 50 | 80 | 98 | 107 | 120 |
Claims (10)
1.一种用于涂层的红外线屏蔽膜层，其特征在于：包括凝胶或凝胶混合物、人造纳米颗粒、二氧化硅气凝胶，所述三种物质的质量比为凝胶或凝胶混合物：人造纳米颗粒：二氧化硅气凝胶=20:（2~3）：（6~7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于涂层的红外线屏蔽膜层，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶颗粒的体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm。
3.根据权利要求1所述的用于涂层的红外线屏蔽膜层，其特征在于：所述人造纳米颗粒的粒度范围在10~40 nm之间。
4.根据权利要求1所述的的用于涂层的红外线屏蔽膜层，其特征在于：所述凝胶或凝胶混合物为单一钛凝胶或硅凝胶或二者的混合物。
5.根据权利要求1~4任一项所述的用于涂层的红外线屏蔽膜层，其特征在于:所述人造纳米颗粒为铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒中的一种或一种以上的组合。
6.一种实现上述权利要求1所述红外线屏蔽膜层的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）取一定质量的凝胶或凝胶混合物，置于容器中，在搅拌机下以10~15转/分钟的转速搅拌4~6分钟后停止；
（2）在经过步骤（1）后的凝胶或凝胶混合物中加入二氧化硅气凝胶，并继续以70~90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8~12分钟后停止；
（3）在经过步骤（2）后的混合物中加入人造纳米颗粒，并继续以70~90转/分钟的搅拌速率进行搅拌8~12分钟后停止。
（5）将经过步骤（3）后的混合物涂覆于管道或容器壁上，干燥后可获得高效红外线屏蔽膜层。
7.根据权利要求6所述的一种红外线屏蔽膜层的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶颗粒的体积密度在40~150 kg/m3之间，孔隙率不小于90%，孔径10~50 nm。
8.根据权利要求6所述的一种红外线屏蔽膜层的制备方法，其特征在于：所述人造纳米颗粒的粒度范围在10~40 nm之间。
9.根据权利要求6所述的的一种红外线屏蔽膜层的制备方法，其特征在于：所述凝胶或凝胶混合物为单一钛凝胶或硅凝胶或二者的混合物。
10.根据权利要求6~9任一项所述的一种红外线屏蔽膜层的制备方法，其特征在于：所述人造纳米颗粒为铟锡氧化物纳米颗粒、五氧化二钒纳米颗粒、三氧化二铬纳米颗粒中的一种或一种以上的组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190517 |
|
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