CN112708328A - 一种保温隔热防护涂料及其制备方法 - Google Patents

一种保温隔热防护涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种保温隔热防护涂料及其制备方法，其中涂料包括A组分和B组分，A组分中各原料按质量百分比计，分别为：水性环氧树脂：50‑65％；消泡剂：0.3‑0.8％；流变剂：0.5‑1％；分散剂：0.8‑1.5％；钛白粉：5‑8％；润湿剂：0.2‑0.5％；已发泡空心微球：3‑10％；纳米真空气凝胶浆料：3‑10％；附着力促进剂：0.2‑0.5％；水：18.9‑23.1％；B组分中各原料按质量百分比计，分别为：水性环氧固化剂：55.6‑72.3％；水：27.7‑44.4％；A组分与B组分按重量比A:B＝6.5‑8.5:1混合使用。本发明提供的保温隔热防护涂料及其制备方法，可以解决现有技术中隔热涂料耐腐蚀性差，易污染环境的问题。

Description

一种保温隔热防护涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种保温隔热防护涂料及其制备方法。
背景技术
隔热涂料是一种起到隔热保温作用的功能性涂料，通常采用导热系数相对很低的材料制造。隔热涂料机理一般分为阻隔型、反射型和辐射型三种，隔热涂料利用其中一种或几种组合，达到隔热的目的。阻隔型涂料主要是通过阻止热传导实现隔热；反射型涂料通过涂膜的反射作用将日光中的高能量部分反射到外部空间，从而避免物体因吸收热量导致的温度升高；辐射型涂料通过辐射的形式把自身吸收的太阳能以长波形式发射到空气中，从而达到隔热降温的效果。从功能上来说，单一功能能实现隔热的目的，其中阻隔型涂料既可以防止内部热量向外扩散，又可以阻绝热量向内部扩散，反射型和辐射型则只能防止外部热量向内部扩散。因此，阻隔型涂料的隔热保温效果更佳。
在应用时，隔热涂料用有专业要求的技术涂覆于高温工作的部件表面，形成保温隔热涂层，从而避免高温工作介质直接作用于金属基体表面，以良好的隔热性能降低部件表面的温度，成为高温介质加热金属基体表面的屏障，对基体形成有效的保护。隔热涂料也可以涂敷于管道表面，起保温的作用，使管道中流体的温度不至于过快地降低。随着新技术的不断发展，人们对耐温隔热涂料提出了越来越高的要求，除基本的保温隔热功能外，由于高温的流体例如石油高温蒸汽等会对管道壁上的涂料层产生腐蚀作用，因此隔热涂料还需要有较强的耐腐蚀功能。
此外，随着社会的发展和技术的进步，在能源与环境两者问题突出的今天，节能减耗，提高能源的利用率，减少环境的污染是当前社会发展的趋势。现有的防腐涂装体系所用的涂料主要是溶剂型涂料，溶剂型涂料会排放大量的VOC(挥发性有机化合物——这里是指会产生危害的那一类挥发性有机物)，易燃易爆、易污染环境，不利于人体的健康。随着涂料行业对环保要求的越来越严格，开发低VOC，环境友好，具有优异防腐性能的涂料成为产业发展的趋势。
因此，亟需开发一种既具有良好的隔热保温效果，又同时具备优异的防腐性能及耐化学品性能，且对环境友好的隔热防护涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温隔热防护涂料及其制备方法，可以解决现有技术中隔热涂料耐腐蚀性差，易污染环境的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种保温隔热防护涂料，包括A组分和B组分，所述A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
Figure BDA0002870137770000021
所述B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂：55.6-72.3％；
水：27.7-44.4％；
涂装前，将所述A组分与所述B组分按重量比A:B＝6.5-8.5:1混合使用。
进一步的，所述水性环氧树脂选自水性环氧树脂A与水性环氧树脂B的组合，所述水性环氧树脂A优选自QR-polymers公司的E-pos 0206，所述水性环氧树脂B优选自赢创特种化学的Ancarez AR555。
进一步的，所述水性环氧树脂A在所述A组分中的质量百分比优选为10-15％，所述水性环氧树脂B在所述A组分中的质量百分比优选为40-50％。
进一步的，所述消泡剂优选本领域所熟知的为水性消泡剂，可以选自SurfynolDF58和Airase 5300中的一种或两种组合。
进一步的，所述流变剂选自流变剂A与流变剂B的组合，所述流变剂A选自聚氨酯缔合型类流变剂，所述流变剂B选自凹凸棒土、有机膨润土和水合硅酸镁中的一种。所述流变剂A在所述A组分中的质量百分比为0.3-0.5％，所述流变剂B在所述A组分中的质量百分比为0.2-0.5％。
进一步的，所述润湿剂可以为本领域所熟知的水性润湿剂，优选为赢创特种化学的TEGO WET 270或TEGO TWIN 4100的一种。
进一步的，所述纳米真空气凝胶浆料可以为同玄公司生产的、细度在5～20μm，20％的预凝胶形态；已发泡空心微球可以为西能化工科技(上海)有限公司生产的，粒径在50～100μm的已发泡热膨胀微球；所述附着力促进剂为部分水解和缩聚的环氧硅烷，优选为COATOSIL 2287或CoatOSil MP200的一种。
进一步的，所述B组分中的所述水性环氧固化剂优选为亨斯曼公司的Aradur 38-1。
本发明还提供了一种保温隔热防护涂料的制备方法，包括如下步骤：
制备A组分：
在分散容器例如分散缸中加入水性环氧树脂A，将配方一半量的去离子水在搅拌状态下加入分散容器中，待分散均匀后，依次加入流变剂A，部分消泡剂、分散剂、润湿剂，分散均匀；
加入钛白粉，高速分散至细度≤30微米；
在中速搅拌状态下加入水性环氧树脂B、剩余量的消泡剂，分散均匀；
依次加入已发泡空心微球和纳米真空气凝胶浆料，中速分散均匀；
在中速搅拌状态下加入流变剂B和配方另一半量的去离子水制成预凝胶，然后加入附着力促进剂，分散均匀，得到所述A组分，然后按产品的包装要求就进行分装和保存；
制备B组分：在容器例如拉缸中加入水性环氧固化剂，在中速搅拌状态下缓慢加入去离子水，分散均匀，得到所述B组分，然后按产品的包装要求就进行分装和保存。
在施工涂装使用时，将A组分和B组分按重量比混合后使用。
与现有技术相比，本发明提供的保温隔热防护涂料及其制备方法具有以下优点：防护涂料采用水性双组分的形成分别提供A组分和B组分，两种组分中均采用0VOC或低VOC水性树脂及助剂，VOC的含量极低，溶剂也采用水，对环境极其友好，基本不产生环境污染；此外，本发明提供的保温隔热防护涂料具有优异的防腐性能及耐化学品性能，采用的纳米真空气凝胶浆料，其导热系数可达到0.015-0.025w/(m·k)，能有效的阻隔热量的传递，起到很好的保温隔热作用。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明提出的一种保温隔热防护涂料及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
本发明的核心思想在于提供一种保温隔热防护涂料及其制备方法，以解决现有技术中隔热涂料耐腐蚀性差，易污染环境的问题。
为实现上述思想，本发明提供一种保温隔热防护涂料，包括A组分和B组分，所述A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
Figure BDA0002870137770000051
所述B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂： 55.6-72.3％；
水： 27.7-44.4％；
涂装前，将所述A组分与所述B组分按重量比A:B＝6.5-8.5:1混合使用。
本发明提供的保温隔热防护涂料中，采用水性双组分的形成分别提供A组分和B组分，两种组分中均采用0VOC或低VOC水性树脂及助剂，VOC的含量极低，溶剂也采用水，对环境极其友好，基本不产生环境污染；此外，本发明提供的保温隔热防护涂料通过上述组分及配比，具有优异的防腐性能及耐化学品性能，采用的纳米真空气凝胶浆料，其导热系数可达到0.015-0.025w/(m·k)，能有效的阻隔热量的传递，起到很好的保温隔热作用。
在上述组分及配比中，所述水性环氧树脂选自水性环氧树脂A与水性环氧树脂B的组合，所述水性环氧树脂A优选自QR-polymers公司的E-pos 0206，所述水性环氧树脂B优选自赢创特种化学的Ancarez AR555。并且，所述水性环氧树脂A在所述A组分中的质量百分比优选为10-15％，所述水性环氧树脂B在所述A组分中的质量百分比优选为40-50％。
上述配方中的所述消泡剂优选本领域所熟知的为水性消泡剂，例如可以选自Surfynol DF58和Airase 5300中的一种或两种组合。
进一步的，所述流变剂选自流变剂A与流变剂B的组合，所述流变剂A选自聚氨酯缔合型类流变剂，所述流变剂B选自凹凸棒土、有机膨润土和水合硅酸镁中的一种。所述流变剂A在所述A组分中的质量百分比为0.3-0.5％，所述流变剂B在所述A组分中的质量百分比为0.2-0.5％。
进一步的，所述润湿剂可以为本领域所熟知的水性润湿剂，优选为赢创特种化学的TEGO WET 270或TEGO TWIN 4100的一种。
进一步的，所述纳米真空气凝胶浆料可以为同玄公司生产的、细度在5～20μm，20％的预凝胶形态；已发泡空心微球可以为西能化工科技(上海)有限公司生产的，粒径在50～100μm的已发泡热膨胀微球；所述附着力促进剂为部分水解和缩聚的环氧硅烷，优选为COATOSIL 2287或CoatOSil MP200的一种。
上述B组分中的所述水性环氧固化剂优选为亨斯曼公司的Aradur 38-1。
本发明中的溶剂水优选为去离子水，以尽量减少其他杂质离子对涂料的影响。
本发明还提供了一种保温隔热防护涂料的制备方法，包括如下步骤：
制备A组分：
在分散容器例如分散缸中加入水性环氧树脂A，将配方一半量的去离子水在搅拌状态下加入分散容器中，待分散均匀后，依次加入流变剂A，部分消泡剂(消泡剂A)、分散剂、润湿剂，分散均匀；
加入钛白粉，高速分散至细度≤30微米；
在中速搅拌状态下加入水性环氧树脂B、剩余量的消泡剂(消泡剂B)，分散均匀，其中消泡剂A与消泡剂B可以是相同组分的消泡剂，也可以采用不同组分的消泡剂，只需要消泡剂A与消泡剂B的总量满足消泡剂的质量百分比即可；
依次加入已发泡空心微球和纳米真空气凝胶浆料，中速分散均匀；
在中速搅拌状态下加入流变剂B和配方另一半量的去离子水制成预凝胶，然后加入附着力促进剂，分散均匀，得到所述A组分，然后按产品的包装要求就进行分装和保存；
制备B组分：在容器例如拉缸中加入水性环氧固化剂，在中速搅拌状态下缓慢加入去离子水，分散均匀，得到所述B组分，然后按产品的包装要求就进行分装和保存。
在施工涂装使用时，将A组分和B组分按重量比混合后使用。
为了进一步理解本发明，下面将结合更加详细具体的实施方式对本发明的优选方案进行描述，以凸显本发明提供的一种保温隔热防护涂料及其制备方法的特点和特征。这些描述只是举例说明本发明方法的特征和优点，而非限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中的保温隔热防护涂料由A组分和B组分组成，其中A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧树脂A：15％，QR-polymers公司的E-pos 0206
水性环氧树脂B：40％，赢创特种化学的Ancarez AR555
去离子水：20.5％；
流变剂A：0.2％，化工市场有售的聚氨酯缔合型类产品；
分散剂：1.5％，毕克化学的Disperbyk 190产品；
润湿剂：0.3％，TEGO公司生产的型号为WET 270的产品；
消泡剂A：0.3％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
消泡剂B：0.2％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
流变剂B：0.5％；化工市场有售的凹凸棒土产品、有机膨润土或水合硅酸镁；
钛白粉：8％；化工市场有售的钛白粉产品；
已发泡空心微球：10％，西能化工科技(上海)有限公司生产的，粒径在50～100μm的已发泡热膨胀微球；
纳米真空气凝胶浆料：3％，同玄公司生产的、细度在5～20μm，20％的预凝胶形态。
附着力促进剂：0.5％，迈图公司生产的COATOSIL 2287。
B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂：55.6％，亨斯曼公司的Aradur 38-1；
去离子水：44.4％。
按照上述提到的制备方法根据上述配方制备本实施例的保温隔热防护涂料的A组分和B组分。
在具体施工涂装使用时，将A组分和B组分按重量比A:B＝6.5:1混合后使用。
实施例2
本实施例中的保温隔热防护涂料由A组分和B组分组成，其中A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧树脂A：10％，QR-polymers公司的E-pos 0206
水性环氧树脂B：50％，赢创特种化学的Ancarez AR555
去离子水：18.9％；
流变剂A：0.5％，化工市场有售的聚氨酯缔合型类产品；
分散剂：1.0％，毕克化学的Disperbyk 190产品；
润湿剂：0.5％，TEGO公司生产的型号为TEGO TWIN 4100的产品；
消泡剂A：0.1％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
消泡剂B：0.5％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
流变剂B：0.3％；化工市场有售的凹凸棒土产品、有机膨润土或水合硅酸镁；
钛白粉：5％；化工市场有售的钛白粉产品。
已发泡空心微球：3％，西能化工科技(上海)有限公司生产的，粒径在50～100μm的已发泡热膨胀微球；
纳米真空气凝胶浆料：10％，同玄公司生产的、细度在5～20μm，20％的预凝胶形态。
附着力促进剂：0.2％，迈图公司生产的CoatOSil MP200。
B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂：68％，亨斯曼公司的Aradur 38-1；
去离子水：32％。
按照与实施例1相同的制备方法根据本实施例的配方制备本实施例的保温隔热防护涂料的A组分和B组分。
在具体施工涂装使用时，将A组分和B组分按重量比A:B＝8:1混合后使用。
实施例3
本实施例3中的保温隔热防护涂料由A组分和B组分组成，其中A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧树脂A：13％，QR-polymers公司的E-pos 0206
水性环氧树脂B：44％，赢创特种化学的Ancarez AR555
去离子水：23.1％；
流变剂A：0.3％，化工市场有售的聚氨酯缔合型类产品；
分散剂：0.8％，赢创特种化学ZetaSperse 3600产品；
润湿剂：0.5％，TEGO公司生产的型号为TEGO TWIN 4100的产品；
消泡剂A：0.2％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
消泡剂B：0.3％，赢创特种化学的Surfynol DF58或Airase 5300；
流变剂B：0.4％；化工市场有售的凹凸棒土产品、有机膨润土或水合硅酸镁；
钛白粉：6％；化工市场有售的钛白粉产品。
已发泡空心微球：6％，西能化工科技(上海)有限公司生产的，粒径在50～100μm的已发泡热膨胀微球；
纳米真空气凝胶浆料：5％，同玄公司生产的、细度在5～20μm，20％的预凝胶形态。
附着力促进剂：0.4％，迈图公司生产的CoatOSil MP200。
B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂：72.3％，亨斯曼公司的Aradur 38-1；
去离子水：27.7％。
按照与实施例1相同的制备方法根据本实施例的配方制备本实施例的保温隔热防护涂料的A组分和B组分。
在具体施工涂装使用时，将A组分和B组分按重量比A:B＝8.5:1混合后使用。
对实施例1-3的保温隔热防护涂料进行涂装测试，得到各实施例以及对照组的涂料的性能数据，如下表1所示。其中，对照组涂料未添加E-pos0206水性环氧，加入了成膜助剂，隔热功能填料为玻璃微珠(未加入纳米真空气凝胶浆料及已发泡空心微球)，A、B组分重量比为A:B＝10.25:1
表1对照组及实施例1-3的涂料的性能数据
Figure BDA0002870137770000101
结合上述表1的结果可以看到，本发明提供的保温隔热防护涂料具有优异的机械性能、良好的耐腐蚀及耐介质性能，同时具有很低的导热系数具有良好的保温隔热性能，可充分满足石油储罐、管道等钢结构的防护及保温隔热需求。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的保温隔热防护涂料及其制备方法具有以下优点：防护涂料采用水性双组分的形成分别提供A组分和B组分，两种组分中均采用0VOC或低VOC水性树脂及助剂，VOC的含量极低，溶剂也采用水，对环境极其友好，基本不产生环境污染；此外，本发明提供的保温隔热防护涂料具有优异的防腐性能及耐化学品性能，采用的纳米真空气凝胶浆料，其导热系数可达到0.015-0.025w/(m·k)，能有效的阻隔热量的传递，起到很好的保温隔热作用。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种保温隔热防护涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，
所述A组分中各原料按质量百分比计，分别为：
Figure FDA0002870137760000011
所述B组分中各原料按质量百分比计，分别为：
水性环氧固化剂： 55.6-72.3％；
水： 27.7-44.4％；
所述A组分与所述B组分按重量比A:B＝6.5-8.5:1混合使用。
2.根据权利要求1所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂选自水性环氧树脂A与水性环氧树脂B的组合，所述水性环氧树脂A选自E-pos 0206，所述水性环氧树脂B选自Ancarez AR555。
3.根据权利要求2所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂A在所述A组分中的质量百分比为10-15％，所述水性环氧树脂B在所述A组分中的质量百分比为40-50％。
4.根据权利要求1所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述消泡剂为水性消泡剂。
5.根据权利要求4所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述消泡剂选自Surfynol DF58和Airase 5300中的一种或两种组合。
6.根据权利要求1所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述流变剂选自流变剂A与流变剂B的组合，所述流变剂A选自聚氨酯缔合型类流变剂，所述流变剂B选自凹凸棒土、有机膨润土和水合硅酸镁中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述流变剂A在所述A组分中的质量百分比为0.3-0.5％，所述流变剂B在所述A组分中的质量百分比为0.2-0.5％。
8.根据权利要求1所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述润湿剂为水性润湿剂。
9.根据权利要求1所述的一种保温隔热防护涂料，其特征在于，所述附着力促进剂为部分水解和缩聚的环氧硅烷。
10.一种保温隔热防护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备A组分：
在分散容器中加入水性环氧树脂A，将配方一半量的水在搅拌状态下加入分散容器，待分散均匀后，依次加入流变剂A，部分消泡剂、分散剂、润湿剂，分散均匀；
加入钛白粉，高速分散至细度≤30微米；
搅拌状态下加入水性环氧树脂B、剩余量的消泡剂，分散均匀；
依次加入已发泡空心微球和纳米真空气凝胶浆料，分散均匀；
搅拌状态下加入流变剂B和配方另一半量的水制成预凝胶，然后加入附着力促进剂，分散均匀，得到所述A组分；
制备B组分：在容器中加入水性环氧固化剂，在搅拌状态下缓慢加入水，分散均匀，得到所述B组分。
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