CN114672217A - 一种环氧树脂保温隔热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧树脂保温隔热材料,采用具有低粘度、高耐候性的缩水甘油酯型环氧树脂和未改性脂环族胺作为成膜物质，添加可膨胀干性微球、空心玻璃微珠为隔热填料，制得的保温隔热材料具有保温隔热效果好、耐腐蚀耐候性优、施工快捷方便的特点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体是一种用于高温设备保温隔热的环氧树脂材料。
背景技术
工业生产中涉及到众多的高温设备，为了防止热量的散失或防止烫伤事件的发生，许多情况下需要对高温设备做保温隔热处理。
为保证质量，现有保温隔热系统一般包括底漆、隔热层和面涂层，底漆的作用是防止底材的腐蚀，面涂层提供耐候性，隔热层是主体结构，主要成分是空心玻璃微珠等隔热填料填充的水性树脂乳液。因此现有保温隔热系统至少要采用3种材料，进行3次涂覆才能完成施工，工序复杂，不能满足大规模快速施工的要求。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供一种环氧树脂保温隔热材料，采用具有低粘度、高耐候性的缩水甘油酯型环氧树脂和未改性脂环族胺作为成膜物质，添加可膨胀干性微球、空心玻璃微珠为隔热填料，制得的保温隔热材料具有保温隔热效果好、耐腐蚀耐候性优、施工快捷方便的特点。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于：该材料由A、B两组分组成，A组分由如下重量百分数的组分组成：缩水甘油酯型环氧树脂：76%-78%，消泡剂：0.2%-0.3%，空心玻璃微珠：6.2%-12%，可膨胀干性微球：3.8%-5%，颜料：0.5%-1.0%，TS-720气相二氧化硅：7%-10%，B组分为4,4′-二氨基二环己基甲烷、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷中的一种或者二者混合物，A、B两组分的使用配比为3.5:1～4:1，该材料适用于表面温度介于可膨胀干性微球膨胀起始温度至200℃的设备的保温隔热。
其中A组分中的缩水甘油酯型环氧树脂为环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的一种或者几种混合物，这三种环氧树脂具有一般环氧树脂优良的防腐蚀性、耐温性、粘接性，同时粘度极低，常温25℃，粘度为0.35Pa·s-0.9Pa·s，不到标准双酚A环氧树脂粘度的1/10，所以采用这三种环氧树脂得到的最终材料粘度低，可采用斗式喷枪进行空气喷涂，此外这三种环氧树脂由于结构中不含醚结构，所以与常见的缩水甘油醚型环氧树脂相比具有较好的耐候性，制得的产品不需要再涂面漆。
其中A组分中的空心玻璃微珠牌号为VS5500，生产商为3M公司，空心玻璃微珠为最终产品提供部分保温隔热效果，VS5500为具有中等壁厚的产品，可以兼顾抗压性能和保温隔热性能。
其中A组分中的可膨胀干性微球处于未膨胀状态，膨胀起始温度为85℃-95℃，牌号为031 DU 40，生产商为AkzoNobel公司，可膨胀干性微球是由热塑性高分子壳包裹烷烃气体或者液体构成，受热时，热塑性外壳软化同时内压增大，微球膨胀，微球直径最大可膨胀到原直径4倍，体积膨胀至原体积约64倍，当膨胀完成后冷却，由于基体树脂已完成交联固化，与膨胀后的干性微球形成粘接，加上冷却后外壳变硬，微球不再回缩。膨胀后的干性微球由于高度中空，密度约15kg/m³-40kg/m³，导热系数低，在材料中占据了大部分体积，提供主要的保温隔热效果。
B组分选用的4,4′-二氨基二环己基甲烷、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷属于未改性脂环族胺，其常温下与环氧树脂反应活性一般，只能得到B阶段固化产物。当高温设备关停时涂覆本技术方案产品，产品室温只能固化到B阶段，不膨胀，当开启设备时，设备升温，产品再次获得流动性，并发生膨胀直至完全固化。
该材料A组分制造备采用真空行星搅拌机，设备安装桨式搅拌器，按计量比将缩水甘油酯型环氧树脂、消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散5分钟-10分钟，然后从加料孔依次加入颜料、空心玻璃微珠、可膨胀干性微球，低速分散40分钟-60分钟，最后加入TS-720气相二氧化硅，继续分散10分钟-15分钟，出料，加压过滤，包装，采用桨式搅拌器而不采用剪切力更强的金属分散盘，目的是减小空心玻璃微珠和未膨胀干性微球的破损概率。
该材料的使用方法为：关停需要做保温隔热处理的设备，降温至室温，对表面进行处理，除去锈蚀、油污，混合材料A、B组分，然后用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到设备表面，喷涂初始厚度控制在3mm-8mm，待材料固化达到B阶段后，开启设备升温，材料重新获得流动性并开始膨胀变厚，在膨胀的同时继续交联固化，直至完全固化；该材料的使用方法还可以为：不关停需要做保温隔热处理的设备，对表面进行处理，除去锈蚀、油污，混合材料A、B组分，然后用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到设备表面，喷涂初始厚度控制在3mm-6mm，喷涂完成后材料开始膨胀变厚，在膨胀的同时交联固化，直至完全固化。
本发明的优点和有益技术效果如下：
1、本发明涉及到一种环氧树脂保温隔热材料，采用了极低粘度、高耐候的缩水甘油酯型环氧树脂和未改性脂环族胺类固化剂作为成膜物质，制得的保温隔热材料具有良好的耐腐蚀性、耐候性及良好的施工性。
2、保温隔热高分子材料需要添加大量的轻质隔热填料，会导致粘稠度过大，难以生产和施工，水性体系产品可以通过加水稀释解决，施工完成后水分挥发，不影响保温隔热效果，而无溶剂产品不能添加水或溶剂，所以在保温隔热高分子材料领域无溶剂产品极少，本发明创新的采用了可膨胀干性微球作为主要的保温隔热填料，添加量少，可膨胀干性微球可以在升温时膨胀变大，宏观上的表现是保温隔热材料厚度增加、导热系数降低，采用可膨胀干性微球作为隔热填料使制造和使用无溶剂保温隔热材料的难度大幅下降。
3、本发明采用未改性脂环族胺类作为固化剂，保温隔热材料在室温下只能固化到B阶段，加热后可再次获得流动性，同时膨胀，直至完全固化，所以在设备关停和运行时都可以进行涂覆施工，如果选用常规的环氧胺类固化剂，室温下可固化到C阶段，加热只能变软，不能获得流动性，不能膨胀，所以设备关停时不可以进行涂覆施工。
具体实施方式：
下面通过具体实例对本发明进行详细说明，以便于理解：
实例一：
在真空行星搅拌机上安装桨式搅拌器，按计量比将76kg环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、0.2kg消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散5分钟，然后从加料孔依次加入1.0kg颜料、12kg VS5500空心玻璃微珠、3.8kg 031 DU 40可膨胀干性微球，低速分散40分钟，最后加入7kg TS-720气相二氧化硅，继续分散10分钟，出料，加压过滤，包装，得到环氧树脂保温隔热材料A组分，B组分选用4,4′-二氨基二环己基甲烷，将A、B组分按4:1混合，采用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到表面经处理，温度为120℃的原油生产分离器表面，喷涂初始厚度为3mm，喷涂时设备不关停，喷涂时设备上贴合经喷砂处理的钢板，材料完全固化后取下贴合钢板测试性能如表1：
| 项目 | 性能数据 | 检测标准 |
| 膨胀后厚度 | 8.9mm | 游标卡尺测量 |
| 导热系数 | 0.080W/m·K | GB/T 10295 |
| 设备降温至 | 52℃ | 红外线测温 |
| 附着力 | 5.0MPa | ASTM D4541 |
| 耐盐雾性 | 3000h无起泡、底材无锈蚀 | GB/T 1771 |
| 耐候性 | 3000h氙灯老化后无起泡、剥落和裂纹，变色粉化1级 | GB/T 1865 |
表1：一种环氧树脂保温隔热材料性能（一）
实例二：
在真空行星搅拌机上安装桨式搅拌器，按计量比将78kg四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、0.3kg消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散10分钟，然后从加料孔依次加入0.5kg颜料、6.2kg VS5500空心玻璃微珠、5kg 031 DU 40可膨胀干性微球，低速分散60分钟，最后加入10kg TS-720气相二氧化硅，继续分散15分钟，出料，加压过滤，包装，得到环氧树脂保温隔热材料A组分，B组分选用3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷，将A、B组分按3.5:1混合，采用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到经表面处理，温度为120℃的原油生产分离器表面，喷涂初始厚度为6mm，喷涂时设备不关停，喷涂时设备上贴合经喷砂处理的钢板，材料完全固化后取下贴合钢板测试性能如表2：
| 项目 | 性能数据 | 检测标准 |
| 膨胀后厚度 | 18mm | 游标卡尺测量 |
| 导热系数 | 0.068W/m·K | GB/T 10295 |
| 设备降温至 | 42℃ | 红外线测温 |
| 附着力 | 4.5MPa | ASTM D4541 |
| 耐盐雾性 | 3000h无起泡、底材无锈蚀 | GB/T 1771 |
| 耐候性 | 3000h氙灯老化后无起泡、剥落和裂纹，变色粉化1级 | GB/T 1865 |
表2：一种环氧树脂保温隔热材料性能（二）
实例三：
在真空行星搅拌机上安装桨式搅拌器，按计量比将78kg邻苯二甲酸二缩水甘油酯、0.3kg消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散10分钟，然后从加料孔依次加入0.5kg颜料、9.2kg VS5500空心玻璃微珠、5kg 031 DU 40可膨胀干性微球，低速分散60分钟，最后加入7kg TS-720气相二氧化硅，继续分散15分钟，出料，加压过滤，包装，得到环氧树脂保温隔热材料A组分，B组分选用3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷，将A、B组分按3.5:1混合，采用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到经表面处理的原油生产分离器表面，喷涂初始厚度为3mm，喷涂时设备关停冷却至室温，材料初步固化后开启设备升温，材料膨胀直至完全固化，喷涂时设备上贴合经喷砂处理的钢板，材料完全固化后取下贴合钢板测试性能如表3，喷涂前设备工作时表面温度为120℃：
| 项目 | 性能数据 | 检测标准 |
| 膨胀后厚度 | 9.2mm | 游标卡尺测量 |
| 导热系数 | 0.069W/m·K | GB/T 10295 |
| 设备降温至 | 50℃ | 红外线测温 |
| 附着力 | 4.8MPa | ASTM D4541 |
| 耐盐雾性 | 3000h无起泡、底材无锈蚀 | GB/T 1771 |
| 耐候性 | 3000h氙灯老化后无起泡、剥落和裂纹，变色粉化1级 | GB/T 1865 |
表3：一种环氧树脂保温隔热材料性能（三）
实例四：
在真空行星搅拌机上安装桨式搅拌器，按计量比将26kg环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、26kg四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、26kg邻苯二甲酸二缩水甘油酯、0.3kg消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散10分钟，然后从加料孔依次加入0.5kg颜料、6.2kg VS5500空心玻璃微珠、5kg 031 DU 40可膨胀干性微球，低速分散60分钟，最后加入10kg TS-720气相二氧化硅，继续分散15分钟，出料，加压过滤，包装，得到环氧树脂保温隔热材料A组分，B组分选用4,4′-二氨基二环己基甲烷、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷1:1的混合物，将A、B组分按3.7:1混合，采用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到经表面处理的原油生产分离器表面，喷涂初始厚度为8mm，喷涂时设备关停冷却至室温，材料初步固化后开启设备升温，材料膨胀直至完全固化，喷涂时设备上贴合经喷砂处理的钢板，材料完全固化后取下贴合钢板测试性能如表4，喷涂前设备工作时表面温度为120℃：
| 项目 | 性能数据 | 检测标准 |
| 膨胀后厚度 | 21.5mm | 游标卡尺测量 |
| 导热系数 | 0.070W/m·K | GB/T 10295 |
| 设备降温至 | 40℃ | 红外线测温 |
| 附着力 | 4.2MPa | ASTM D4541 |
| 耐盐雾性 | 3000h无起泡、底材无锈蚀 | GB/T 1771 |
| 耐候性 | 3000h氙灯老化后无起泡、剥落和裂纹，变色粉化1级 | GB/T 1865 |
表4：一种环氧树脂保温隔热材料性能（四）。
Claims (7)
1.一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于：该材料由A、B两组分组成，A组分由如下重量百分数的组分组成：缩水甘油酯型环氧树脂：76%-78%，消泡剂：0.2%-0.3%，空心玻璃微珠：6.2%-12%，可膨胀干性微球：3.8%-5%，颜料：0.5%-1.0%，TS-720气相二氧化硅：7%-10%，B组分为4,4′-二氨基二环己基甲烷、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷中的一种或者二者混合物，A、B两组分的使用配比为3.5:1～4:1，该材料适用于表面温度介于可膨胀干性微球膨胀起始温度至200℃的设备的保温隔热。
2.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于所述的A组分中的缩水甘油酯型环氧树脂为环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的一种或者几种混合物。
3.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于所述的A组分中的空心玻璃微珠牌号为VS5500，生产商为3M公司。
4.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于所述的A组分中的可膨胀干性微球处于未膨胀状态，膨胀起始温度为85℃-95℃，牌号为031 DU 40，生产商为AkzoNobel公司。
5.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于所述的A组分的制造步骤为：生产设备采用真空行星搅拌机，设备安装桨式搅拌器，按计量比将缩水甘油酯型环氧树脂、消泡剂投入真空行星搅拌机搅拌缸内，低速分散5分钟-10分钟，然后从加料孔依次加入颜料、空心玻璃微珠、可膨胀干性微球，低速分散40分钟-60分钟，最后加入TS-720气相二氧化硅，继续分散10分钟-15分钟，出料，加压过滤，包装。
6.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于该材料的使用方法为：关停需要做保温隔热处理的设备，降温至室温，对表面进行处理，除去锈蚀、油污，混合材料A、B组分，然后用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到设备表面，喷涂初始厚度控制在3mm-8mm，待材料固化达到B阶段后，开启设备升温，材料重新获得流动性并开始膨胀变厚，在膨胀的同时继续交联固化，直至完全固化。
7.如权利要求1所述的一种环氧树脂保温隔热材料，其特征在于该材料的使用方法还可以为：不关停需要做保温隔热处理的设备，对表面进行处理，除去锈蚀、油污，混合材料A、B组分，然后用斗式喷枪将混合好的材料喷涂到设备表面，喷涂初始厚度控制在3mm-6mm，喷涂完成后材料开始膨胀变厚，在膨胀的同时交联固化，直至完全固化。
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| CN202011546826.XA CN114672217A (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种环氧树脂保温隔热材料 |
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| CN106280899A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-04 | 天津美士邦涂料化工有限公司 | 一种隔热热反射型环氧涂料的制备方法 |
| CN111495708A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-07 | 廊坊思派诺化工科技有限公司 | 一种利用可膨胀微球在物体表面形成保温层的方法 |
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