CN110157282B - 一种高性能隔热防腐涂料 - Google Patents

一种高性能隔热防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高性能隔热防腐涂料，所述新型隔热防腐涂料包括以下主要原料：石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液5％‑40％，滑石粉5％‑35％，重钙粉5％‑35％，钛白粉1％‑20％，陶瓷微珠3％‑20％，三氧化二铝气凝胶5％‑20％，水10％‑30％，以及助剂。所述涂料制备方法包括如下：1、石墨烯基复合二氧化钛合成2、制备石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠3、合成石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液4、制备新型隔热防腐涂料。涂料各组分之间相互协同，使制备的涂层对太阳光中发热的红外光和可见光有很高的反射率，降低设备在太阳光照射下的温度。

Description

一种高性能隔热防腐涂料
技术领域
本发明涉及隔热涂料技术领域，具体涉及一种隔热防腐涂料
背景技术
在能源状况日益严峻的今天，节能减排愈发受到重视。国家及地方已经出台诸多相关规定及政策并将节能降耗列入国家发展的重点规划纲要。以石油行业举例，由于环境温度变化及其他因素影响引起的油气蒸发损耗大约占原油量的3％，每年全球油气挥发引起的耗散总量超过1×108吨，造成的经济损失十分巨大。因此研发相关隔热涂料具有巨大的经济效益、环境效益和社会效益。在建筑及设备外壁使用隔热功能的涂料除了保持原有美观，还能起到保护外壁、防腐防水以及隔热的功能。近年来国内外研制了大量新型隔热材料替代现有传统材料，其中以空心微珠(如玻璃微珠或陶瓷微珠)为主要材料。但其具有如下缺点：绝热性能一般、微珠极易破损致其隔热效果大幅降低。并且国内的隔热材料较于国外有很大的技术差距。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种隔热防腐涂料，该涂料隔热性能好、对太阳光中发热的红外光和可见光反射率很高，耐高温、延展性好、耐腐蚀、防水性好并且使用寿命长。
本发明上述目的是通过以下方式实现的：
一份高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，主要包括：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液 5％-40％，
滑石粉 5％-35％，
重钙粉 5％-35％，
钛白粉 1％-20％，
三氧化二铝气凝胶 5％-20％，
陶瓷微珠 3％-20％，
水 10％-30％，
以及助剂 1％-10％，
所述的陶瓷微珠的主要成分是三氧化二铝。
其中三氧化二铝气凝胶主要是为了降低涂料的热导率，抑制导热；而陶瓷微珠主要是为了提高其对太阳光的反射率，抑制辐射热。
进一步，所述石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液合成方法：
取一定量酚醛树脂(22％-67％)在恒温20℃下保持搅拌，缓慢向其中加入上述石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠(33％-78％)，待混合均匀后完成石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液。
进一步，所述石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠制备：
将二氧化硅微珠(25％-58％)与去离子水配成质量分数为20％的浆液后，向其中加入十二烷基苯磺酸钠(2％-4％)与双氧水(1％-5％)，并置于40℃充分搅拌，再向其中加入上述石墨烯基复合二氧化钛(42％-75％)，充分搅拌后滤去多余液相，固体颗粒经干燥后置于160℃反应6h，得到石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠。
其中，双氧水是为了在二氧化硅微珠表面载入更多的官能团。在石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅复合微珠中，三者之间是发生化学交联反应，通过表面官能团交联起来进行复合的，这样化学复合不仅提高分散均匀性，而且提升隔绝太阳辐射的效果，提升涂料对太阳光的反射率。
进一步，所述石墨烯基复合二氧化钛的制备方法为：
将石墨烯(5％-15％)及二氧化钛(85％-95％)混合，加入去离子水后经超声分散1h后，放入反应釜内并置于160℃下反应16h，所得混合液经离心后将固体部分干燥并研磨后得到石墨烯基复合二氧化钛。
其中石墨烯为预先制备，其表面官能团含量为羟基10％-14％，羧基7％-28％和环氧基6％-16％，本申请对石墨烯表面官能团的种类和比例有要求，有利于后续和二氧化钛存在化学交联的，其质量分数为5％-15％，二氧化钛质量分数为85％-95％，颗粒尺寸为50-200nm。
所述助剂为分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂中一种或几种混合。
进一步，所述润湿剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
进一步，所述增稠剂选自硅藻土或膨润土中的一种或两种。
进一步，所述分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、聚丙烯酸铵盐、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种。
本发明的高性能隔热防腐涂料的制备方法：将适量分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在恒定温度20℃下以2000r/min搅拌至分散均匀后，加入一定量的滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后降低转速至200～400r/min并加入一定量的石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，补充一定量的陶瓷微珠及适量增稠剂，保持搅拌1h，完成制备，得高性能隔热防腐涂料。
与现有技术相比，本申请达到的有益效果为：
本发明的涂料是用于隔绝太阳辐射热，通过各组分之间的协同关系，使制备的涂层对太阳光中发热的红外光和可见光有很高的反射率，降低设备在太阳光照射下的温度。本发明将高热辐射反射率与涂层的低热系数相结合，使涂层材料具有十分显著的隔热效果，并且耐腐蚀、防水性好等性能优异，在工业设备上具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠的电镜图。
从图1中可以得出石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅复合微珠中，三者组分之间是发生化学交联反应进行紧密复合。
具体实施方式
实施例1
一种高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，包括以下组分：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：15％
滑石粉：10％
重钙粉：15％
钛白粉：10％
三氧化二铝气凝胶：5％
陶瓷微珠：15％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：6％
增稠剂：1％
去离子水：23％
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
(1)先制备石墨烯，其表面官能团含量为羟基10％-14％，羧基7％-28％和环氧基6％-16％，然后和二氧化钛混合，加入去离子水后经超声分散1h后，放入反应釜内并置于160℃下反应16h，所得混合液经离心后将固体部分干燥并研磨后得到石墨烯基复合二氧化钛。其中质量百分比为：石墨烯5％、二氧化钛95％。
(2)将二氧化硅微珠与去离子水配成质量分数为20％的浆液后，向其中加入十二烷基苯磺酸钠与双氧水，并置于40℃充分搅拌，再向其中加入上述制备的石墨烯基复合二氧化钛，充分搅拌后滤去多余液相，固体颗粒经干燥后置于160℃反应6h，得到石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠；其中质量百分比为：二氧化硅微珠25％、石墨烯基复合二氧化钛75％。
(3)取一定量酚醛树脂在恒温20℃下保持搅拌，缓慢向其中加入上述石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠，待混合均匀后得到石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液。其中质量百分比为：酚醛树脂30％、石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠70％。
高性能隔热防腐涂料的制备方法为：将分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在恒定温度20℃下以2000r/min的转速搅拌至分散均匀后，降低转速至400r/min并加入滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后加入石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入的三氧化二铝气凝胶，补充陶瓷微珠及适量的增稠剂，保持搅拌1h，完成制备。
实施例2
一种高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，包括以下组分：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：20％
滑石粉：10％
重钙粉：10％
钛白粉：22％
三氧化二铝气凝胶：5％
陶瓷微珠：10％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：9％
增稠剂：1％
去离子水：13％
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
(1)石墨烯10％、二氧化钛90％，其它制备同实施例1，
(2)二氧化硅微珠51％、石墨烯基复合二氧化钛49％，其它制备同实施例1，
(3)酚醛树脂40％、石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠60％，其它制备同实施例1。
高性能隔热防腐涂料的制备方法为：
将适量分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在恒定温度20℃下以2000r/min的转速搅拌至分散均匀后，降低转速至200r/min并加入滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后加入石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入三氧化二铝气凝胶，补充陶瓷微珠及适量的增稠剂，保持搅拌1h，完成制备。
实施例3
一种高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，包括以下组分：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：15％
滑石粉：25％
重钙粉：5％
钛白粉：5％
三氧化二铝气凝胶：10％
陶瓷微珠：10％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：3％
增稠剂：2％
去离子水：25％
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
(1)石墨烯15％、二氧化钛85％，制备同实施例1，
(2)二氧化硅微珠30％、石墨烯基复合二氧化钛70％，其它同实施例1，
(3)酚醛树脂35％、石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠65％，其它同实施例1。
高性能隔热防腐涂料的制备方法为：
将适量分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在恒定温度20℃下以2000r/min的转速搅拌至分散均匀后，降低转速至400r/min并加入滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后加入石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入三氧化二铝气凝胶，补充陶瓷微珠及适量的增稠剂，保持搅拌1h，完成制备。
实施例4
一种高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，包括以下组分：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：30％
滑石粉：5％
重钙粉：5％
钛白粉：10％
三氧化二铝气凝胶：15％
陶瓷微珠：10％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：4％
增稠剂：1％
去离子水：20％
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
(1)石墨烯15％、二氧化钛85％，制备同实施例1，
(2)二氧化硅微珠30％、石墨烯基复合二氧化钛70％，其它同实施例1，
(3)酚醛树脂35％、石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠65％，其它同实施例1。
高性能隔热防腐涂料的制备方法为：
将适量分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水20％，在恒定温度20℃下以2000r/min的转速搅拌至分散均匀后，降低转速至200r/min并加入5％滑石粉，5％重钙粉和10％钛白粉，充分搅拌后加入30％石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入20％的三氧化二铝气凝胶，补充10％陶瓷微珠及适量的增稠剂，保持搅拌1h，完成制备。
实施例5
一种高性能隔热防腐涂料，按质量百分比含量，包括以下组分：
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：15％
滑石粉：5％
重钙粉：25％
钛白粉：4％
三氧化二铝气凝胶：15％
陶瓷微珠：9％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：11％
增稠剂：1％
去离子水：15％
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
(1)石墨烯10％、二氧化钛90％，其它同实施例1，
(2)二氧化硅微珠50％、石墨烯基复合二氧化钛50％。，其它同实施例1，
(3)酚醛树脂40％、石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠60％，其它同实施例1。
高性能隔热防腐涂料的制备方法为：
将适量分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在恒定温度20℃下以2000r/min的转速搅拌至分散均匀后，降低转速至200r/min并加入滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后加入石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入的三氧化二铝气凝胶，补充陶瓷微珠及适量的增稠剂，保持搅拌1h，完成制备。
对比例1
与实施例1相比，区别在于：石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠不是通过化学交联复合，而仅是通过物理混合，具体为
复合酚醛树脂浆液：15％，其余成分与实施例1相同。
其中复合酚醛树脂浆液是由二氧化硅微珠、市售石墨烯、二氧化钛的混合物和酚醛树脂按质量比7:3混合，搅拌混合均匀。其中二氧化硅微珠、石墨烯、二氧化钛按质量比1:0.15:2.85机械搅拌混合。
涂料制备方法同实施例1。
对比例2
与实施例1相比，区别在于：将“石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：15％”替换成“石墨烯基复合二氧化钛复合酚醛树脂浆液”，未加入二氧化硅微珠。
其余组分和制备方法同实施例1。
石墨烯基复合二氧化钛复合酚醛树脂浆液：15％
滑石粉：10％
重钙粉：15％
钛白粉：10％
三氧化二铝气凝胶：5％
陶瓷微珠：15％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：6％
增稠剂：1％
去离子水：23％。
对比例3
与实施例1相比，区别在于：不含陶瓷微珠，而相应增加三氧化二铝气凝胶的质量，制备时也不补加陶瓷微珠，其余组分和制备方法同实施例1。
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：15％
滑石粉：10％
重钙粉：15％
钛白粉：10％
三氧化二铝气凝胶：20％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：6％
增稠剂：1％
去离子水：23％。
对比例4
与实施例1相比，区别在于：不含三氧化二铝气凝胶，而相应增加石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的质量，其余组分和制备方法同实施例1。
石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液：20％
滑石粉：10％
重钙粉：15％
钛白粉：10％
陶瓷微珠：15％
分散剂、润湿剂、消泡剂混合物：6％
增稠剂：1％
去离子水：23％。
对于分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂这类功能性填料的大致配比和种类，未做具体的限定，能达到本申请预期效果的均可以；如润湿剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠；增稠剂选自硅藻土或膨润土中的一种或两种；分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、聚丙烯酸铵盐、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种，如上再通过正交实验，优化各物质配比，再次就不做赘述。
将上述实施例制备的高性能隔热防腐涂料涂覆后进行性能测试，
涂料性能表：
Figure BDA0002089625110000101
Figure BDA0002089625110000111
尽管本发明的实施案例公开如上，但其不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以适用于各种适合本发明的领域，对熟悉本领域的人而言，可以容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种高性能隔热防腐涂料，其特征在于：其涂料成分按质量百分比计为：石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液5%-40%，滑石粉5%-35%，重钙粉5%-35%，钛白粉1%-20%，三氧化二铝气凝胶5%-20%，陶瓷微珠3%-20%，水10%-30%，助剂1%-10%；
其中，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液的制备方法为：
将二氧化硅微珠与去离子水配成质量分数为20%的浆液，向其中加入十二烷基苯磺酸钠与双氧水，并置于40℃充分搅拌，再向其中加入石墨烯基复合二氧化钛，充分搅拌后滤去多余液相，固体颗粒经干燥后置于160℃反应6h，得到石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠；
取酚醛树脂在恒温20℃下保持搅拌，缓慢向其中加入上述石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠，待混合均匀后得到石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液；按质量百分比计，石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠的质量分数为33%-78%，酚醛树脂的质量分数为22%-67%。
2.根据权利要求1所述的高性能隔热防腐涂料，其特征在于：石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠为一种复合物，其中石墨烯基复合二氧化钛的质量分数为42%-75%，二氧化硅微珠质量分数为25%-58%。
3.根据权利要求1所述的高性能隔热防腐涂料，其特征在于：所述石墨烯基复合二氧化钛为一种复合物，其中石墨烯为预先制备，其表面官能团含量为羟基10%-14%，羧基7%-28%和环氧基6%-16%，其质量分数为5%-15%，二氧化钛质量分数为85%-95%，颗粒尺寸为50-200nm。
4.根据权利要求3所述的高性能隔热防腐涂料，其特征在于：所述石墨烯基复合二氧化钛的制备方法为：
将石墨烯和二氧化钛混合，加入去离子水后经超声分散1h后，放入反应釜内并置于160℃下反应16h，所得混合液经离心后将固体部分干燥并研磨后得到石墨烯基复合二氧化钛。
5.根据权利要求1所述的高性能隔热防腐涂料，其特征在于：所述的助剂为分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂中的一种或几种混合。
6.根据权利要求5所述的高性能隔热防腐涂料，其特征在于：所述防腐涂料的制备方法为：将分散剂、润湿剂、消泡剂混合后，加入去离子水，在20℃下以2000r/min搅拌至分散均匀后，加入滑石粉，重钙粉和钛白粉，充分搅拌后降低转速至200~400r/min并加入石墨烯基复合二氧化钛改性二氧化硅微珠复合酚醛树脂浆液，待混合均匀，加入三氧化二铝气凝胶，补充陶瓷微珠及增稠剂，搅拌，得高性能隔热防腐涂料。
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