CN114887857B - 一种无机隔热保温涂料的施工方法 - Google Patents

一种无机隔热保温涂料的施工方法 Download PDF

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Abstract

一种无机隔热保温涂料的施工方法，它属于涂料领域。本发明要解决现有无机涂料韧性不足，在以金属材料作为基材时，升降温过程中涂层易发生开裂脱落现象的问题。方法：一、利用无机液态成膜物质将金属基材表面浸润；二、将固化剂粉末及粉末填料混合，得到混合粉料，将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余混合粉料；三、重复步骤一及步骤二。本发明用于无机隔热保温涂料的施工。

Description

一种无机隔热保温涂料的施工方法
技术领域
本发明属于涂料领域。
背景技术
隔热保温涂料是一类涂于物体表面对热量传递起到阻隔效果的涂料。在众多隔热材料中，隔热保温涂料具有占用空间小、隔热保温效果优良、对被涂物体具有保护效果等优点，在应对对空间与能源的节约利用的问题上具有独特的优势。其中，耐高温保温隔热涂料是由航天器保温隔热的太空技术衍生出来的隔热保温涂料种类，可为高温的蒸汽管道、高温烟囱、高温烟道、高温热气管道及各种高温机械设备等进行隔热保温处理，从而减少其能源消耗达到节能减排的效果，降低设备表面温度以保证人员以及设备的安全。
由于耐高温保温隔热涂料的工作环境为长期处在200℃以上的高温环境，因此对涂料的耐高温、抗热震等性能都有着新的要求。通常来说，有机涂料在高温环境下总会发生不同程度的碳化导致涂层性能减弱，而无机涂料又是硬度有余而韧性不足，尤其在以金属材料作为基材时，常因升降温过程中涂层与基材材料热膨胀系数相差过大而导致涂层发生开裂脱落的现象。
当下解决这个问题的常见方法，大多都是通过对涂料的成膜物质进行改性以及通过对填料的调整增加或增强涂料某些方面的性能。因此从工艺角度提出新的可行方法，有助于拓展解决上述问题的思路。
发明内容
本发明要解决现有无机涂料韧性不足，在以金属材料作为基材时，升降温过程中涂层易发生开裂脱落现象的问题，进而提供一种无机隔热保温涂料的施工方法。
一种无机隔热保温涂料的施工方法，它是按以下步骤进行的：
一、利用无机液态成膜物质将金属基材表面浸润，得到润湿的金属基材；
二、将固化剂粉末及粉末填料混合，得到混合粉料，将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余混合粉料；
所述的固化剂粉末与粉末填料的质量比为1:(0～2)；
三、重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为0.2mm～2mm，即完成无机隔热保温涂料的施工方法。
本发明的有益效果是：
1.不同于传统无机涂料将成膜物质与各组分材料先混合后喷涂的工艺模式，本发明通过固、液分离覆盖的方式，有效的预防了由于收缩率导致的涂层发生开裂现象。可以无需特殊配方比例就能在基材表面形成坚固的涂层。
2.本发明工艺简单实用，涂层常温自固化，适用于大多表面润湿性较好的固化剂粉末及粉末填料以及符合条件的成膜物质。能够较为容易的控制涂层厚度以及每一层涂层所包含的成分，形成多层多功能的复合涂层结构。
3.本发明无需刻意调整涂料干燥时收缩率，对随温度升降过程中因热膨胀系数不同引起的影响有较好抵抗效果，能够在一定程度上提高涂层在变温环境下抵抗涂层内部由于热膨胀系数不同引起的微裂纹扩展的效果。
说明书附图
图1为本发明步骤一中润湿的金属基材示意图，1为液膜，2为金属基材；
图2为本发明步骤二中混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面示意图，2为金属基材，3为混合粉料；
图3为本发明步骤三中涂层与金属基材示意图，2为金属基材，4为涂层；
图4为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图；
图5为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材刮涂后实物图；
图6为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图；
图7为实施例四制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图；
图8为实施例四制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图；
图9为实施例六制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图；
图10为实施例六制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图；
图11为对比实验制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至3具体说明，本实施方式一种无机隔热保温涂料的施工方法，它是按以下步骤进行的：
一、利用无机液态成膜物质将金属基材表面浸润，得到润湿的金属基材；
二、将固化剂粉末及粉末填料混合，得到混合粉料，将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余混合粉料；
所述的固化剂粉末与粉末填料的质量比为1:(0～2)；
三、重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为0.2mm～2mm，即完成无机隔热保温涂料的施工方法。
本具体实施方式选择能与液态成膜物质发生反应导致快速固化、在成膜物质中分散性较好的物质作为固化剂粉末及粉末填料。用于润湿基材的液态成膜物质应作为一层较薄的液膜存在于基材表面，在基材竖立时应不能成滴成股淌下。
由于液体表面张力、粉体表面毛细作用等影响，当粉末颗粒铺撒在基材表面时，润湿基材表面的液态成膜物质会聚集在粉末颗粒附近，从而在固化之后获得一层以独立颗粒为单元紧密结合在基材表面的涂层。如此一来提前释放了涂层固化时引起的收缩应力，避免了之后由于收缩率过高导致的涂层开裂现象。由于液膜厚度有限以及液体受颗粒吸附的影响，可以保证所形成涂层的平整度，而随着后续铺撒粉末的工序重复进行，前一道涂层颗粒间的空隙将被后续的成膜物质与固化剂粉末及粉末填料填补，从而形成由粉末颗粒堆砌由成膜物质固化后链接而成的无机涂层。
上述工艺形成的涂层，由于并非一次涂抹固化成型，涂层内部固化后粘结剂所形成的骨架结构有很多交错，在保证颗粒与颗粒之间紧密链接的同时，大幅度增加了内部结构的复杂性。在温度大幅度变化的过程中，由于各组分材料热膨胀系数不同而导致涂层内部产生微裂纹，非连续性的内部结构可以有效的阻止微裂纹的扩展，从而增强涂层的强度和有效工作时间。
同时通过将粉末铺撒在成膜物质上的方式形成涂层，能够避免玻璃微珠、海泡石纤维等材料在涂料混合搅拌过程中发生团聚、破碎的现象，提高了原料的利用率和效果。
本具体实施方式将能与液态成膜物质发生固化反应的固化剂粉末同粉末填料混合后进行铺撒粉末的工序。利用将能与液态成膜物质发生固化反应的固化剂粉末加速涂层固化，保证涂层稳定性。
本具体实施方式在涂层铺粉的不同层中选用不同的成膜物质和粉末填料，可以在结构上强化涂层，令涂层获得更多功能效果。
本实施方式的有益效果是：
1.不同于传统无机涂料将成膜物质与各组分材料先混合后喷涂的工艺模式，本实施方式通过固、液分离覆盖的方式，有效的预防了由于收缩率导致的涂层发生开裂现象。可以无需特殊配方比例就能在基材表面形成坚固的涂层。
2.本实施方式工艺简单实用，涂层常温自固化，适用于大多表面润湿性较好的固化剂粉末及粉末填料以及符合条件的成膜物质。能够较为容易的控制涂层厚度以及每一层涂层所包含的成分，形成多层多功能的复合涂层结构。
3.本实施方式无需刻意调整涂料干燥时收缩率，对随温度升降过程中因热膨胀系数不同引起的影响有较好抵抗效果，能够在一定程度上提高涂层在变温环境下抵抗涂层内部由于热膨胀系数不同引起的微裂纹扩展的效果。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的无机液态成膜物质为碱金属硅酸盐水溶液、有机硅酸盐溶液或硅溶胶硅酸盐溶液；所述的碱金属硅酸盐水溶液为硅酸钾水溶液或硅酸钠水溶液；所述的碱金属硅酸盐水溶液的模数为3～4。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的金属基材为钢材或铜材。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述的固化剂粉末为高岭土、铝矾土、橄榄石粉和碳化硅中的一种或其中几种混合。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述的固化剂粉末的粒径为10μm～150μm。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述的粉末填料为玻璃微珠、海泡石纤维和玻璃纤维中的一种或其中几种混合。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中所述的粉末填料的粒径为1μm～150μm。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中所述的固化具体是在室温下固化。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤二中利用筛网将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤一中所述的浸润具体是在室温下，将金属基材浸渍于无机液态成膜物质中2s～3s。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种无机隔热保温涂料的施工方法，它是按以下步骤进行的：
一、在室温下，将金属基材浸渍于无机液态成膜物质中3s，得到润湿的金属基材；
二、利用筛网将固化剂粉末均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余固化剂粉末；
三、重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为0.5mm，得到表面覆有无机隔热保温涂层的基材。
步骤一中所述的无机液态成膜物质为模数为3的硅酸钾水溶液，麦克林试剂公司生产，产品名称为Potassium silicate 28％in water。
步骤一中所述的金属基材为Q235B钢材。
步骤二中所述的固化剂粉末为1250目高岭土。
步骤二中所述的固化具体是在室温下固化20h。
图4为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图；由图可知，基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象。
利用刀片对实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材进行刮涂，图5为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材刮涂后实物图；由图可知，基材表面的无机隔热保温涂层刮涂后未发生脱落。
对实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材经500℃烘烤1h；图6为实施例一制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图；由图可知，加热后未发生开裂、脱落现象。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：步骤三中重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为1mm。其它与实施例一相同。
实施例二基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
实施例三：本实施例与实施例一不同的是：步骤三中重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为2mm。其它与实施例一相同。
实施例三基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
实施例四：本实施例与实施例一不同的是：步骤二中所述的固化剂粉末为粒径在20μm～40μm的碳化硅粉末。其它与实施例一相同。
图7为实施例四制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图。图8为实施例四制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图。实施例四基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
实施例五：本实施例与实施例二不同的是：步骤二中所述的固化剂粉末为粒径在20μm～40μm的碳化硅粉末；步骤二中所述的固化具体是在室温下固化24h。其它与实施例二相同。
实施例五基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
实施例六：本实施例与实施例一不同的是：步骤二中所述的固化剂粉末为按质量比为1:2将粒径在20μm～40μm的碳化硅粉末及1250目高岭土混合而成；步骤二中所述的固化具体是在室温下固化22h。其它与实施例一相同。
图9为实施例六制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图。图10为实施例六制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材500℃加热1h后实物图。实施例六基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
实施例七：本实施例与实施例一不同的是：步骤二中将固化剂粉末及粉末填料混合，得到混合粉料，利用筛网将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余混合粉料；所述的固化剂粉末与粉末填料的质量比为1:0.1；所述的固化剂粉末为粒径1250目高岭土；所述的粉末填料为k25空心玻璃微珠；步骤二中所述的固化具体是在室温下固化20h。其它与实施例一相同。
实施例七基材表面的无机隔热保温涂层未发生开裂现象，利用刀片进行刮涂后也未发生脱落。经500℃烘烤1h后仍未发生开裂、脱落现象。
对比实验：将液态成膜物质与固化剂粉末按质量比为1:1混合，得到涂料，将涂料涂抹在Q235B钢材表面，涂覆厚度为1mm，在室温下固化24h，得到表面覆有无机隔热保温涂层的基材；所述的无机液态成膜物质为模数为3的硅酸钾水溶液，麦克林试剂公司生产，产品名称为Potassium silicate 28％in water；所述的固化剂粉末为1250目高岭土。
图11为对比实验制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材实物图。对比实验制备的表面覆有无机隔热保温涂层的基材常温固化后发生开裂脱落现象。且纯以高岭土与硅酸钾乳液混合而成的涂料，无论如何配比都会在常温固化后发生开裂脱落现象。

Claims (2)

1.一种无机隔热保温涂料的施工方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：
一、利用无机液态成膜物质将金属基材表面浸润，得到润湿的金属基材；
所述的无机液态成膜物质为碱金属硅酸盐水溶液；所述的碱金属硅酸盐水溶液为硅酸钾水溶液或硅酸钠水溶液；所述的碱金属硅酸盐水溶液的模数为3～4；
所述的金属基材为钢材或铜材；
所述的浸润具体是在室温下，将金属基材浸渍于无机液态成膜物质中2s～3s；
二、将固化剂粉末均匀铺满于润湿的金属基材表面，待涂层完全固化后，清除多余固化剂粉末；
所述的固化剂粉末为高岭土、铝矾土、橄榄石粉和碳化硅中的一种或其中几种混合；所述的固化剂粉末的粒径为10μm～40μm；
所述的固化具体是在室温下固化20h～24h；
三、重复步骤一及步骤二，直到涂层厚度为0.2mm～2mm，即完成无机隔热保温涂料的施工方法。
2.根据权利要求1所述的一种无机隔热保温涂料的施工方法，其特征在于步骤二中利用筛网将混合粉料均匀铺满于润湿的金属基材表面。
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