CN116496672A - 一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法 - Google Patents

一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法。该涂料包括以下组分：水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料、水以及助剂。该涂料隔热保温效果好，具有极低的导热系数和优异的隔热温差；其具有防腐蚀性能和耐水性能，具有良好的耐酸碱、耐盐雾性能，且耐老化性能良好；涂料质轻、形成的涂层厚薄可控、不挥发物含量高，具有节能、环保性能好的优势；施工工艺相对简单，可采用人工涂抹，也可采用辊涂、喷涂等方式进行施工；且生产工艺相对简单，具有能耗低且排放少等优点。

Description

一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法。
背景技术
原油储罐在储存油品时更安全、经济、合理是当今国内外学者研究的一个热门课题。原油在长时间的静态储存或运输过程中，会因温度过低而发生凝固，常采用一些加热措施加热罐体，使油品温度在其凝固点以上。在资源节约型社会背景下，如何防止热量在传输过程中散失，提高能源利用率，是社会的极大需求，因此，隔热保温涂料应运而生。
目前，应用在原油储罐中最广泛的保温措施是：对其罐壁安装岩棉保温板或涂刷隔热保温涂料。其中，岩棉板具有较低的导热系数，保温性能优异，但其要求很高的施工安装技术，且在应用过程中也面临破损老化等众多问题。
相比安装岩棉保温板的方式，隔热保温涂料涂层具有可以多道成型、施工简便、不存在拼接缝等优点；另外，应用于原油储罐的隔热保温涂料，在保障其隔热保温效果优异的同时，还需要具备优异的耐腐蚀性、优异的耐水性、涂料质轻且涂层可控等性能。
虽然目前在国内储罐隔热保温涂料研究很多，但隔热保温效果各异，良莠不齐。有的隔热保温涂料制备方法复杂且隔热反射效果不理想，有的隔热保温涂料要在较厚的涂层下达到较好的隔热效果，施工效果不佳且成本较高；有的隔热保温涂料虽然具有较好的隔热效果，但耐水性差，导致其吸水后隔热效果变差；还有的隔热保温涂料的耐腐蚀性能不佳。例如：
公告号为CN103360855B，公开日为20231023的中国发明专利，提供了一种隔热保温材料及其涂料的制备方法，其制备了一种二氧化钛修饰的中空纳米二氧化硅粒子，并将此粒子与成膜物制成隔热保温涂料。但该发明不仅制备工艺复杂，而且隔热反射效果不理想。
公告号为CN106433357B，公开日为20170222的中国发明专利，公布一种工业用隔热保温涂料，其采用不同粒径的气相二氧化硅、真空陶瓷微珠、玻化微珠份和漂珠等材料为骨料，但该发明存在问题：其需要在较厚的涂层下实现较好的隔热效果，使用时需要涂覆的涂层较厚，不仅施工效果差，且成本较高。
公告号为CN103450390B，公开日为20131218的中国发明专利，公开了一种水性中空纳米隔热保温树脂的制备方法，该树脂具有纳米级的孔隙结构，施工后空隙均匀分布于涂层中，具有较好的隔热保温效果，但是该树脂是含有羧基官能团碱溶性聚合物，制备涂料漆膜耐水性差，运行中，易吸水性能导致其导热系数增大，保温效果降低。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的现有技术的问题，本发明提供一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料及其制备方法，其技术方案如下：
该原油储罐外壁用水性隔热保温涂料包括以下组分：水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料、水以及助剂；
所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料与水的重量比为(45-55):(12-15):(15-20)：(8-10):(5-10)。
在一实施例中，所述助剂包括水性润湿分散剂、水性触变剂以及水性消泡剂；按重量份数计，包括以下组分：所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液45-55份，水性润湿分散剂0.8-2份，水性触变剂3-7份，水性消泡剂0.4-1.2份，所述TiO2改性气凝胶分散液12-15份，所述TiO2改性双层空心玻璃微球15-20份，所述填料8-10份，所述水5-10份。
在一实施例中，所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备过程，包括以下步骤：
将第一空心玻璃微球、硫化橡胶弹性粉末、阴离子型醇铵盐溶液、第一硅烷偶联剂于第一乙二醇丁醚溶剂中，在(90-150)℃进行加热回流处理(10-20)min，制得空心弹性纳米橡胶微球；
将所述空心弹性纳米橡胶微球、第二硅烷偶联剂、丙烯酸酯单体混合，使所述空心弹性纳米橡胶微球完全溶解于所述丙烯酸酯单体中，形成混合液；
将所述混合液与乳化液搅拌混合进行预乳化，得到预乳化液；
将预乳化液与引发液混合，在氮气保护气氛下，反应体系压力为(0.15-0.2)MPa的条件下，进行加热处理，当反应体系温度到达(80-90)℃时，反应体系出现蓝相；蓝相明显出现后，再于(75-85)℃下保温(20-30)min，得到泛蓝光的白色乳液，即得水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液。
在一实施例中，所述空心弹性纳米橡胶微球制备过程中，所述第一空心玻璃微球、所述硫化橡胶弹性粉末、所述阴离子型醇铵盐溶液、所述第一硅烷偶联剂与所述第一乙二醇丁醚溶剂的比例为(40-70)g：(200-350)g：(1-3)g：(0.2-0.9)g:(90-130)ml；
所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液制备过程中，所述空心弹性纳米橡胶微球、所述第二硅烷偶联剂、所述丙烯酸酯单体、所述乳化液中乳化剂与所述引发液中引发剂的重量比为(5-15)g：(0.4-0.8)g：(40-70)g：(0.5-1.2)g：(0.1-0.4)g；
其中，乳化液为乳化剂溶解于水中形成的溶液，其浓度为(0.01-0.024)g/ml；引发液为引发剂溶解于水中形成的溶液，其浓度为(0.005-0.02)g/ml。
在一实施例中，所述的TiO2改性双层空心玻璃微球的制备过程包括以下步骤：
将第一TiO2粉末与N-甲基吡咯烷酮混合，升温至(90-120)℃下加入第三硅烷偶联剂，而后将温度控制在(80-90)℃下反应(3-5)h,对产物进行洗涤干燥处理后，得到表面改性TiO2粉末；
将表面改性TiO2粉末与第二空心玻璃微球混合均匀，加入到第二乙二醇丁醚溶剂中，并加入第一改性聚氨酯水溶液分散均匀，而后于(110-130)℃下加热回流(10-15)min，冷却过滤后，对过滤物进行烘干处理，即得TiO2改性双层空心玻璃微球。
在一实施例中，第一TiO2粉末、N-甲基吡咯烷酮、第三硅烷偶联剂的重量比为(20-40)g：(90-110)g：(2-7)g；
表面改性TiO2粉末、第二空心玻璃微球、第二乙二醇丁醚溶剂、第一改性聚氨酯水溶液的比例为(30-80)g：(3-8)g：(90-150)ml：(0.5-2)g。
在一实施例中，TiO2改性气凝胶分散液的制备方法包括以下步骤：
将第二TiO2粉末、第二改性聚氨酯水溶液加入水中分散均匀，并研磨处理至其细度达到30μm以下，得到溶液A；其中，第二TiO2粉末、第二改性聚氨酯水溶液、水的重量比为(80-120)g：(10-25)g：(30-80)g；
将气相二氧化硅凝胶和羟乙基纤维素加入水中，然后加入炔二醇类分子级溶液，分散均匀得到溶液B；其中，气相二氧化硅凝胶、羟乙基纤维素、水、炔二醇类分子级溶液的重量比为(15-30)g：(1-5)g：(30-70)g：(0.1-0.7)g；
将所述溶液B加入所述溶液A中，分散均匀，得到TiO2改性的气相二氧化硅凝胶分散液；其中，所述溶液A与溶液B的重量比为(2-3):1。
在一实施例中，所述丙烯酸酯单体包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的一种或多种组合；所述引发剂包括过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯(TAPO)、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯(TBPO)、过氧化醋酸叔戊酯(TAPA)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)中的一种或多种组合；所述硫化橡胶弹性粉末包括定睛橡胶(NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、丁苯橡胶中的一种或多种组合；所述阴离子型醇铵盐溶液包括BYK-151、BYK-154、BYK-155的中的一种或多种组合；所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、KH-590、KH-551中的一种或多种组合；所述乳化剂包括十二烷基氯化铵、十六烷基溴化吡啶、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十二烷基二甲基氯化铵中的一种或多种组合；所述改性聚氨酯水溶液包括Borchi Gen0451、Borchi Gen0577、Tego760w中的一种或多种组合；所述炔二醇类分子级溶液包括Greesol A04、Greesol G45、Greesol DF05中的一种或多种组合。
在一实施例中，所述水性润湿分散剂包括BYK-190、BYK-191、Tego747w、Surfynol104E中的一种或多种组合；所述水性消泡剂包括BYK-028、BYK-014、Tego-825、BYK-1615中的一种或多种组合；所述水性触变剂包括巴斯夫PU1190、RM-8W、RM-12W、Tego299中的一种或多种组合；所述填料包括滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉、高岭土中的一种或多种组合。
本发明还提供一种如上所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
将水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液、一部分水、水性润湿分散剂、水性消泡剂混合均匀，得到混合物I；
将TiO2改性双层空心玻璃微球、TiO2改性气凝胶分散液、填料与混合物I混合分散，分散完毕后加入水性触变剂；采用剩余的水调整粘度后，即得水性隔热保温涂料。
本发明提供的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，与现有的技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的水性隔热保温涂料隔热保温效果好，具有极低的导热系数和优异的隔热温差；
其具有防腐蚀性能和耐水性能，具有良好的耐酸碱、耐盐雾性能,能满足指标要求，且耐老化性能良好；
另外，涂料质轻、形成的涂层厚薄可控、不挥发物含量高，具有节能、环保性能好的优势；
该涂料的施工工艺相对简单，可采用人工涂抹，也可采用辊涂、喷涂等方式进行施工；且生产工艺相对简单，具有能耗低且排放少等优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供原油储罐外壁用水性隔热保温涂料的制备方法的操作实例，包括以下步骤：、
(1)取水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液加入分散罐中，将一部分水、水性润湿分散剂、水性消泡剂加入其中，中速(400-600)r/min分散10-30分钟，得到混合物I；
(2)低速(200-300r/min)搅拌下，逐步将TiO2改性双层空心玻璃微球、TiO2改性气凝胶分散液和填料加入到混合物I中，高速(700-900r/min)分散20-40分钟，分散完毕，加入水性触变剂，用余下的水调整粘度后得到水性隔热保温涂料，按重量分装即可。
涂料配方为：按重量份数计，包括以下组分：水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液45-55份，水性润湿分散剂0.8-2份，水性触变剂3-7份，水性消泡剂0.4-1.2份，TiO2改性气凝胶分散液12-15份，TiO2改性双层空心玻璃微球15-20份，填料8-10份，水5-10份。
其中，所述水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液为：自制水性空心弹性纳米橡胶微球对水性丙烯酸乳液进行改性，本发明提供上述水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备方法的操作实例如下：
(1)空心弹性纳米橡胶微球的制备：将空心玻璃微球(粒径20-50μm)与硫化橡胶弹性粉末混合均匀，加入到含有乙二醇丁醚的圆底烧瓶内，滴加阴离子型醇铵盐溶液和硅烷偶联剂，超声分散(30-60)min，之后在(90-150)℃条件下加热回流(10-20)min，冷却过滤，将过滤物放在(50-80)℃烘箱中烘烤(24-48)h,得到所需空心弹性纳米橡胶微球。
其中，空心玻璃微球、硫化橡胶弹性粉末、阴离子型醇铵盐溶液、硅烷偶联剂与乙二醇丁醚溶剂的比例为(40-70)g：(200-350)g：(1-3)g：(0.2-0.9)g:(90-130)ml。
(2)水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备：
1)准确称量乳化剂，然后加入去离子水，(80-90)℃加热(10-30)min使乳化剂溶解形成乳化液；称量引发剂，并加入去离子水形成引发液。
其中，乳化液浓度为(0.01-0.024)g/ml，引发液的浓度为(0.005-0.02)g/ml；
2)称量空心弹性纳米橡胶微球、硅烷偶联剂、丙烯酸酯单体，使空心弹性纳米橡胶微球完全溶解在单体中，将溶解好的混合液和步骤1)中乳化液加入到三口烧瓶中，在转速为(300-800)r/min机械搅拌下预乳化，室温搅拌(0.5-1.5)h后得到预乳化液，静置后倒出备用。
3)在三口烧瓶中加入步骤1)中引发液和步骤2)中的预乳化液，通入氮气作为保护气，压力(0.15-0.2)MPa，略高于大气压，控制搅拌转速在(200-500)r/min，当温度到达(80-90)℃时，体系会慢慢出现蓝相，蓝相明显后，保温(20-30)min，得到泛蓝光的白色乳液，即得。
其中，空心弹性纳米橡胶微球、硅烷偶联剂、丙烯酸酯单体、乳化液中乳化剂与引发液中引发剂的重量比为(5-15)g：(0.4-0.8)g：(40-70)g：(0.5-1.2)g：(0.1-0.4)g。
所述TiO2改性双层空心玻璃微球的制备方法的操作实例如下：
(1)取烧杯，将TiO2粉末加入到盛有N-甲基吡咯烷酮的三口烧瓶内，高速搅拌分散(20-30)min，然后于(90-120)℃条件下，加入硅烷偶联剂，滴加完成后将温度调制(80-90)℃反应(3-5)h。然后二甲苯洗涤3次，完成后(XX-XX)℃真空烘干，得到表面改性TiO2粉末。
其中，TiO2粉末、N-甲基吡咯烷酮、硅烷偶联剂的重量比为(20-40)g：(90-110)g：(2-7)g；
(2)将步骤(1)表面改性TiO2粉末与空心玻璃微球混合均匀，加入到含有乙二醇丁醚的圆底烧瓶内，滴加改性聚氨酯水溶液，超声分散(40-60)min，之后在(110-130)℃条件下加热回流(10-15)min，冷却过滤，将过滤物放在(100-120)℃烘箱中烘烤(5-10)h,得到所需TiO2改性双层空心玻璃微球。
表面改性TiO2粉末、空心玻璃微球、乙二醇丁醚溶剂、改性聚氨酯水溶液的比例为30-80)g：(3-8)g：(90-150)ml：(0.5-2)g。
所述TiO2改性气凝胶分散液的制备方法的操作实例如下：
(1)按照重量份数计，将TiO2粉末、改性聚氨酯水溶液加入到去离子水加入中，分散转速300-500r/min条件下分散(5-10)min，过砂磨机至细度达到30μm以下，得到溶液A；
其中，TiO2粉末、改性聚氨酯水溶液、水的重量比为(80-120)g：(10-25)g：(30-80)g；
(2)将气相二氧化硅凝胶和羟乙基纤维素加入去离子水，然后加入炔二醇类分子级溶液，分散转速(500-800)r/min条件下分散(5-15)min，得到溶液B；
其中，气相二氧化硅凝胶、羟乙基纤维素、水、炔二醇类分子级溶液的重量比为(15-30)g：(1-5)g：(30-70)g：(0.1-0.7)g；
(3)将所述溶液B加入所述溶液A中，分散转速(600-900)r/min条件下分散(10-20)min，得到TiO2改性的气相二氧化硅凝胶分散液；其中，所述溶液A与溶液B的重量比为(2-3):1。
本发明还提供以下实施例和对比例：
实施例1：
所述的一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料配方，见表1
表1水性隔热保温涂料配方
本发明涂料的制备方法如下
涂料生产工艺：
(1)将水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液按配方量加入到分散罐中，依次按配方量加入三级水、水性润湿分散剂BYK-191和水性消泡剂BYK-014，中速600r/min分散15分钟，得到混合物I；
(2)在低速300r/min搅拌下，逐步将配方量的TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料(沉淀硫酸钡、云母粉)等原料加入到混合物I中，高速800r/min分散40分钟，分散完毕，加入配方量的水性触变剂，用余下的稀释剂调整粘度后得到水性隔热保温涂料，按重量分装即可。
实施例2
所述的一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料配方，见表2
表2水性隔热保温涂料配方
本发明涂料的制备方法如下
涂料生产工艺：
(1)将水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液按配方量加入到分散罐中，依次按配方量加入三级水、水性润湿分散剂BYK-190和水性消泡剂BYK-028，中速500r/min分散20分钟，得到混合物I；
(2)在低速200r/min搅拌下，逐步将配方量的TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料(滑石粉、高岭土)等原料加入到混合物I中，高速700r/min分散20分钟，分散完毕，加入配方量的水性触变剂，用余下的稀释剂调整粘度后得到水性隔热保温涂料，按重量分装即可。
实施例3
所述的一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料配方，见表3
表3水性隔热保温涂料配方
本发明涂料的制备方法如下
涂料生产工艺：
(1)将水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液按配方量加入到分散罐中，依次按配方量加入三级水、水性润湿分散剂Surfynol 104E和水性消泡剂Tego-825，中速400r/min分散30分钟，得到混合物I；
(2)在低速250r/min搅拌下，逐步将配方量的TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料(云母粉、高岭土)等原料加入到混合物I中，高速900r/min分散30分钟，分散完毕，加入配方量的水性触变剂，用余下的稀释剂调整粘度后得到水性隔热保温涂料，按重量分装即可。
其中，实施例中的水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液和TiO2改性双层空心玻璃微球的制备过程具体如下：
1.所述水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液为:采用自制水性空心弹性纳米橡胶微球对水性丙烯酸乳液进行改性，其制备工艺如下：
(1)空心弹性纳米橡胶微球的制备：将50g的空心玻璃微球(粒径20-50μm)与硫化橡胶弹性粉末按质量比1:5混合均匀，加入到含有100ml乙二醇丁醚的圆底烧瓶内，滴加1.5g的阴离子型醇铵盐溶液和0.5g的硅烷偶联剂，超声分散40min，之后在120℃条件下加热回流10min，冷却过滤，将过滤物放在50℃烘箱中烘烤24h,得到所需空心弹性纳米橡胶微球。
(2)水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备：
1)准确称量乳化剂0.7g，然后加入50ml去离子水，80℃加热10min使乳化剂溶解形成乳化液；称量引发剂0.3g，并加入20mL去离子水形成引发液。
2)称量10g空心弹性纳米橡胶微球、0.6g硅烷偶联剂、50g丙烯酸酯单体，使空心弹性纳米橡胶微球完全溶解在单体中，将溶解好的混合液和步骤1)中乳化液加入到三口烧瓶中，在转速为500r/min机械搅拌下预乳化，室温搅拌1h后得到预乳化液，静置后倒出备用。
3)在三口烧瓶中加入步骤1)中引发液和步骤2)中的预乳化液，通入氮气作为保护气，压力在0.15Mpa，控制搅拌转速在300r/min，当温度到达80℃时，体系会慢慢出现蓝相，蓝相明显后，保温30min，得到泛蓝光的白色乳液，即得水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液。
2.所述的TiO2改性双层空心玻璃微球的制备方法如下：
(1)取1L烧杯，将30份的TiO2粉末加入到盛有100份N-甲基吡咯烷酮的三口烧瓶内，高速搅拌分散20min，然后于90℃条件下，加入5份的硅烷偶联剂，滴加完成后将温度调制80℃反应3h。然后用100份的二甲苯洗涤3次，完成后120℃真空烘干，得到表面改性TiO2粉末。
(2)将50份的步骤(1)表面改性TiO2粉末与空心玻璃微球按质量比10:1混合均匀，加入到含有100ml乙二醇丁醚的圆底烧瓶内，滴加1.5份的改性聚氨酯水溶液，超声分散40min，之后在120℃条件下加热回流10min，冷却过滤，将过滤物放在50℃烘箱中烘烤24h,得到所需TiO2改性双层空心玻璃微球。
3.所述的TiO2改性气凝胶分散液的制备方法如下：
(1)按照重量份数计，将100份TiO2粉末、15份的改性聚氨酯水溶液加入到50份的去离子水中，分散转速400r/min条件下分散5min，过砂磨机至细度达到30μm以下，得到溶液A；
(2)按照重量份数计，将15份的气相二氧化硅凝胶和2份的羟乙基纤维素加入50份的去离子水，然后加入0.5份的炔二醇类分子级溶液，分散转速500r/min条件下分散5min，得到溶液B；
(3)将步骤(2)制得的所述溶液B加入步骤(1)制得的所述溶液A中，分散转速800r/min条件下分散10min，得到TiO2改性的气相二氧化硅凝胶分散液。
其中，选用的原料组分具体为：所述丙烯酸酯单体采用甲基丙烯酸甲酯；所述引发剂采用过氧化醋酸叔戊酯；所述硫化橡胶弹性粉末采用丁苯橡胶；所述阴离子型醇铵盐溶液采用BYK-151；所述硅烷偶联剂采用KH-590；所述乳化剂采用十二烷基二甲基氯化铵；所述改性聚氨酯水溶液采用Tego760w；所述炔二醇类分子级溶液采用Greesol A04。
对比例1
对比例1与实施例2的区别仅在于：采用的水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备过程不同，其他配方和制备方法与实施例2保持一致；
水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备过程为：
1)准确称量乳化剂0.7g，然后加入50ml去离子水，80℃加热10min使乳化剂溶解形成乳化液；称量引发剂0.3g，并加入20mL去离子水形成引发液。
2)称量空心玻璃微球与硫化橡胶弹性粉末的混合粉末10g(粒径20-50μm空心玻璃微球与硫化橡胶弹性粉末按质量比1:5混合)、0.6g硅烷偶联剂、50g丙烯酸酯单体，使空心弹性纳米橡胶微球完全溶解在单体中，将溶解好的混合液和步骤1)中乳化液加入到三口烧瓶中，在转速为500r/min机械搅拌下预乳化，室温搅拌1h后得到预乳化液，静置后倒出备用。
3)在三口烧瓶中加入步骤1)中引发液和步骤2)中的预乳化液，通入氮气作为保护气，压力在0.15Mpa，控制搅拌转速在300r/min，当温度到达80℃时，体系会慢慢出现蓝相，蓝相明显后，保温30min，得到泛蓝光的白色乳液。
对比例2
对比例2与实施例2的区别仅在于：采用TiO2粉末与空心玻璃微球直接混合形成的混合物替代实施例2中的TiO2改性双层空心玻璃微球，其他配方和制备方法与实施例2保持一致；
其中，TiO2粉末与空心玻璃微球直接混合形成的混合物的用量为15份，且TiO2粉末与空心玻璃微球的质量比为10:1。
将上述实施例和对比例制得的产物进行以下性能测试，并得出其测试结果，如下表4所示：
表4实施例和对比例性能数据
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其中，隔热温差的试验中，涂覆的涂层的厚度为1.5mm，表征本申请涂料在薄涂下的保温性能。
分析上述对比例和实施例数据可知：
(1)相比实施例，对比例1没有制备形成空心弹性纳米橡胶微球，直接将空心玻璃微球和硫化橡胶弹性粉末与丙烯酸酯单体等原料进行乳液制备；相比实施例2，对比例1的隔热温差、导热系数及耐盐雾性能变差。
(2)相比实施例，对比例2直接将空心玻璃微球和TiO2粉末混合替代TiO2改性双层空心玻璃微球；相比实施例2，对比例2的隔热温差、导热系数及耐人工加速老化性能变差。
综上所述，本发明提供的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，至少具有以下设计构思和有益效果：
本发明提供的涂料，以水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液为成膜物质，添加TiO2改性气凝胶分散液和TiO2改性双层空心玻璃微球为主要隔热填料制备形成涂料，通过上述原料相互协同作用，形成的水性隔热保温涂料：
1)具有极低的导热系数≤0.05W/(m·K)，优异的隔热温差≥15℃；
2)具备优异的防腐性能，满足耐酸(≥100h)、碱(≥100h)、耐盐雾(≥500h)、耐水(≥168h)等性能满足指标要求，耐人工老化≥1000h。
3)涂料质轻、涂层厚薄可控、不挥发物含量高，具有节能、环保性能好的优势；
4)施工工艺相对简单，可采用人工涂抹，也可采用辊涂、喷涂等方式进行施工；
5)生产工艺相对简单，能耗低且排放少等优点。
需要说明的是：
除了上述具体实施例体现的实际选择外，按重量份数比，涂料的配方为：包括水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液45-55份，水性润湿分散剂0.8-2份，水性触变剂3-7份，水性消泡剂0.4-1.2份，TiO2改性气凝胶分散液12-15份，TiO2改性双层空心玻璃微球15-20份，填料8-10份，水5-10份。本发明具体实施时采用上述配方范围均可行，包括但不限于上述实施例方案。
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述丙烯酸酯单体还可选用(甲基)丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的一种或多种组合；所述引发剂还可选用过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种组合；所述硫化橡胶弹性粉末还可选用定睛橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶中的一种或多种组合；所述阴离子型醇铵盐溶液还可选用BYK-151、BYK-154和BYK-155的中的一种或多种组合；所述硅烷偶联剂还可选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、KH-590和KH-551中的一种或多种组合；所述乳化剂还可选用十二烷基氯化铵、十六烷基溴化吡啶、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十二烷基二甲基氯化铵中的一种或多种组合；所述改性聚氨酯水溶液还可选用Borchi Gen0451，Borchi Gen0577，Tego760w中的一种或多种组合；所述炔二醇类分子级溶液还可选用Greesol A04，Greesol G45，Greesol DF05中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述水性润湿分散剂还可选用BYK-190、BYK-191、Tego747w、Surfynol 104E中的一种或多种组合；所述水性消泡剂还可选用BYK-028、BYK-014、Tego-825和BYK-1615中的一种或多种组合；所述水性触变剂还可选用巴斯夫PU1190、RM-8W、RM-12W、Tego299中的一种或多种组合；所述填料还可选用滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉和高岭土中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：包括以下组分：水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料、水以及助剂；
所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液、TiO2改性气凝胶分散液、TiO2改性双层空心玻璃微球、填料与水的重量比为(45-55):(12-15):(15-20)：(8-10):(5-10)。
2.根据权利要求1所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：所述助剂包括水性润湿分散剂、水性触变剂以及水性消泡剂；
按重量份数计，包括以下组分：所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液45-55份，水性润湿分散剂0.8-2份，水性触变剂3-7份，水性消泡剂0.4-1.2份，所述TiO2改性气凝胶分散液12-15份，所述TiO2改性双层空心玻璃微球15-20份，所述填料8-10份，所述水5-10份。
3.根据权利要求1所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于，所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液的制备过程，包括以下步骤：
将第一空心玻璃微球、硫化橡胶弹性粉末、阴离子型醇铵盐溶液、第一硅烷偶联剂于第一乙二醇丁醚溶剂中，在(90-150)℃下进行加热回流处理(10-20)min，制得空心弹性纳米橡胶微球；
将所述空心弹性纳米橡胶微球、第二硅烷偶联剂、丙烯酸酯单体混合，使所述空心弹性纳米橡胶微球完全溶解于所述丙烯酸酯单体中，形成混合液；
将所述混合液与乳化液搅拌混合进行预乳化，得到预乳化液；
将预乳化液与引发液混合，在氮气保护气氛下，反应体系压力为(0.15-0.2)MPa的条件下，进行加热处理，当反应体系温度到达(80-90)℃时，反应体系出现蓝相；蓝相明显出现后，再于(75-85)℃下保温(20-30)min，得到泛蓝光的白色乳液，即得水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液。
4.根据权利要求3所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：所述空心弹性纳米橡胶微球制备过程中，所述第一空心玻璃微球、所述硫化橡胶弹性粉末、所述阴离子型醇铵盐溶液、所述第一硅烷偶联剂与所述第一乙二醇丁醚溶剂的比例为(40-70)g：(200-350)g：(1-3)g：(0.2-0.9)g:(90-130)ml；
所述水性空心弹性橡胶微球改性丙烯酸乳液制备过程中，所述空心弹性纳米橡胶微球、所述第二硅烷偶联剂、所述丙烯酸酯单体、所述乳化液中乳化剂与所述引发液中引发剂的重量比为(5-15)g：(0.4-0.8)g：(40-70)g：(0.5-1.2)g：(0.1-0.4)g；
其中，乳化液为乳化剂溶解于水中形成的溶液，其浓度为(0.01-0.024)g/ml；引发液为引发剂溶解于水中形成的溶液，其浓度为(0.005-0.02)g/ml。
5.根据权利要求4所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：所述的TiO2改性双层空心玻璃微球的制备过程包括以下步骤：
将第一TiO2粉末与N-甲基吡咯烷酮混合，升温至(90-120)℃下加入第三硅烷偶联剂，而后将温度控制在(80-90)℃下反应(3-5)h,对产物进行洗涤干燥处理后，得到表面改性TiO2粉末；
将表面改性TiO2粉末与第二空心玻璃微球混合均匀，加入到第二乙二醇丁醚溶剂中，并加入第一改性聚氨酯水溶液分散均匀，而后于(110-130)℃下加热回流(10-15)min，冷却过滤后，对过滤物进行烘干处理，即得TiO2改性双层空心玻璃微球。
6.根据权利要求5所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：第一TiO2粉末、N-甲基吡咯烷酮、第三硅烷偶联剂的重量比为(20-40)g：(90-110)g：(2-7)g；
表面改性TiO2粉末、第二空心玻璃微球、第二乙二醇丁醚溶剂、第一改性聚氨酯水溶液的比例为(30-80)g：(3-8)g：(90-150)ml：(0.5-2)g。
7.根据权利要求6所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：TiO2改性气凝胶分散液的制备方法包括以下步骤：
将第二TiO2粉末、第二改性聚氨酯水溶液加入水中分散均匀，并研磨处理至其细度达到30μm以下，得到溶液A；其中，第二TiO2粉末、第二改性聚氨酯水溶液、水的重量比为(80-120)g：(10-25)g：(30-80)g；
将气相二氧化硅凝胶和羟乙基纤维素加入水中，然后加入炔二醇类分子级溶液，分散均匀得到溶液B；其中，气相二氧化硅凝胶、羟乙基纤维素、水、炔二醇类分子级溶液的重量比为(15-30)g：(1-5)g：(30-70)g：(0.1-0.7)g；
将所述溶液B加入所述溶液A中，分散均匀，得到TiO2改性的气相二氧化硅凝胶分散液；其中，所述溶液A与溶液B的重量比为(2-3):1。
8.根据权利要求7所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯单体包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的一种或多种组合；
所述引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种组合；
所述硫化橡胶弹性粉末包括丁睛橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶中的一种或多种组合；
所述阴离子型醇铵盐溶液包括BYK-151、BYK-154、BYK-155的中的一种或多种组合；
所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、KH-590、KH-551中的一种或多种组合；
所述乳化剂包括十二烷基氯化铵、十六烷基溴化吡啶、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十二烷基二甲基氯化铵中的一种或多种组合；
所述改性聚氨酯水溶液包括Borchi Gen0451、Borchi Gen0577、Tego760w中的一种或多种组合；
所述炔二醇类分子级溶液包括Greesol A04、Greesol G45、Greesol DF05中的一种或多种组合。
9.根据权利要求2所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料，其特征在于：所述水性润湿分散剂包括BYK-190、BYK-191、Tego747w、Surfynol 104E中的一种或多种组合；
所述水性消泡剂包括BYK-028、BYK-014、Tego-825、BYK-1615中的一种或多种组合；
所述水性触变剂包括巴斯夫PU1190、RM-8W、RM-12W、Tego299中的一种或多种组合；
所述填料包括滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉、高岭土中的一种或多种组合。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的原油储罐外壁用水性隔热保温涂料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
将水性空心弹性纳米橡胶微球改性丙烯酸乳液、一部分水、水性润湿分散剂、水性消泡剂混合均匀，得到混合物I；
将TiO2改性双层空心玻璃微球、TiO2改性气凝胶分散液、填料与混合物I混合分散，分散完毕后加入水性触变剂；采用剩余的水调整粘度后，即得水性隔热保温涂料。
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