CN117946554A - 一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 - Google Patents
一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117946554A CN117946554A CN202311762842.6A CN202311762842A CN117946554A CN 117946554 A CN117946554 A CN 117946554A CN 202311762842 A CN202311762842 A CN 202311762842A CN 117946554 A CN117946554 A CN 117946554A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- agent
- hollow glass
- mixture
- glass beads
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 49
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 22
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- -1 alcohol ester Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 9
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 claims description 7
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I triphosphate(5-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[Si+4] ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940080314 sodium bentonite Drugs 0.000 claims description 5
- 229910000280 sodium bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FENFUOGYJVOCRY-UHFFFAOYSA-N 1-propoxypropan-2-ol Chemical compound CCCOCC(C)O FENFUOGYJVOCRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 claims description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 3
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 7
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 102220043159 rs587780996 Human genes 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- MTEZSDOQASFMDI-UHFFFAOYSA-N 1-trimethoxysilylpropan-1-ol Chemical compound CCC(O)[Si](OC)(OC)OC MTEZSDOQASFMDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical group CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010081750 Reticulin Proteins 0.000 description 1
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D125/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D125/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
- C09D125/04—Homopolymers or copolymers of styrene
- C09D125/08—Copolymers of styrene
- C09D125/14—Copolymers of styrene with unsaturated esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D143/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium, or a metal; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D143/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
- C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法，该保温涂料按重量份数计，包括以下组分：水性乳液40～80份、固化剂0～10份、去离子水0～50份、疏水型气凝胶颗粒15～30份、空心玻璃微珠8～16份、辅助填料8～12份、成膜助剂1～3份、偶联剂0.5～2份、分散剂0.3～1份、湿润剂0.2～0.5份、消泡剂0.1～0.3份。本申请通过使用偶联剂对疏水型气凝胶颗粒进行改性，形成“气凝胶颗粒‑偶联剂‑水性乳液”结合层，并在水性乳液中加入不同粒径的空心玻璃微珠，提升气凝胶颗粒与水性乳液的相容性，使疏水型气凝胶颗粒均匀分散在水性乳液中，提高了涂料保温效果，消除涂层开裂问题。
Description
技术领域
本发明属于保温涂料技术领域，具体涉及一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法。
背景技术
在石油和天然气行业中，为降低能耗、保证人员安全，需对高温设施进行保温隔热处理。近年来，保温涂料因其保温效果好、保温性能稳定、耐受温度范围广，已逐渐被应用于设备与管线的保温隔热中。保温涂料通常由水性乳液、阻热填料与功能助剂调和而成，集封闭微孔结构与网状纤维结构于一体，仅需在高温设施外表面进行涂敷，即可有效抑制热辐射和热传导，达到预期保温效果。
保温涂料常用的阻热填料包括海泡石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、SiO2气凝胶颗粒等。其中，气凝胶颗粒是一种具有纳米级孔洞的轻质固体材料，具有导热系数低、孔隙率高、比表面积高等优点，已成为制备保温涂料的首选，然而在保温涂料的制备过程中，水分子易渗入气凝胶颗粒的纳米孔中，使其骨架坍塌，导致涂料的保温效果下降。为解决该问题，需对气凝胶颗粒表面进行疏水处理，而疏水型气凝胶颗粒往往与水性乳液的相容性较差。除此外，随着气凝胶颗粒用量的增加，保温涂层易出现开裂问题，而若选择减少气凝胶颗粒的用量，涂料的保温效果又将随之下降，因此如何在增加气凝胶颗粒添加量的同时消除涂层开裂的问题是很有必要的。空心玻璃微珠是一种尺寸较小的闭孔球形颗粒，是主要的保温隔热材料，然而现有技术中大多采用单一粒径的空心玻璃微珠，通过提高空心玻璃微珠的添加量来改善涂层的隔热保温性能，却忽略了不同粒径的空心玻璃微珠组合使用对气凝胶颗粒添加量的影响。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法，通过将不同粒径的空心玻璃微珠组合使用，以此打破气凝胶颗粒之间的聚集，加快气凝胶颗粒的湿润分散过程，以消除因气凝胶颗粒用量过多而导致的保温涂层开裂问题，进一步提高涂料保温效果。
本发明采用以下技术方案：
一种复合型气凝胶保温涂料，按重量份数计，包括以下组分：
水性乳液40～80份、固化剂0～10份、去离子水0～50份、疏水型气凝胶颗粒15～30份、空心玻璃微珠8～16份、辅助填料8～12份、成膜助剂1～3份、偶联剂0.5～2份、分散剂0.3～1份、湿润剂0.2～0.5份、消泡剂0.1～0.3份。
在一些实施方式中，水性乳液选自环氧乳液、纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液中的至少一种，水性乳液乳液均源于市购，固含量为36～50wt％，粘度为500～4000mPa·s，pH为7～9；其中，仅环氧乳液需要使用固化剂，不同乳液黏度不同，使用粘度较低的乳液可不添加去离子水。固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺中的至少一种。
在一些实施方式中，疏水型气凝胶颗粒粒径为5～40μm，孔径为20nm，孔隙率大于99.5％，颗粒密度为80～100kg·m-3，比表面积为500～800m2·g-1。
在一些实施方式中，空心玻璃微珠选自K15空心玻璃微珠、S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠中的至少一种，其中S38空心玻璃微珠抗压强度为27.56MPa，密度0.38g·cm-3，粒径分布D50＝40μm；iM16K空心玻璃微珠抗压强度为110.24MPa，密度为0.46g·cm-3，粒径分布D50＝20μm；K15空心玻璃微珠抗压强度为2.07MPa，密度为0.15g·cm-3，粒径分布D50＝60μm；辅助填料选自钛白粉、玻璃纤维粉、沉淀硫酸钡、云母粉、轻质碳酸钙、钠基膨润土、滑石粉和铸石粉中的至少一种。
在水性乳液中加入空心玻璃微珠与气凝胶颗粒后，使用机械快速分散，可打破气凝胶颗粒之间的聚集，使空心玻璃微珠取代气凝胶颗粒之间的界面，加快气凝胶颗粒的湿润分散过程，并形成稳定结构，从而在保证涂层不开裂的前提下加入更多的气凝胶颗粒，避免因气凝胶颗粒聚集导致涂层表面出现浮粉或开裂。
在一些实施方式中，空心玻璃微珠可以由S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠按质量比1:1组成。
加入不同粒径的空心玻璃微珠可与气凝胶颗粒之间相互充分填充，使涂层结构更为致密，减少微球之间的空隙，有利于提升涂料的保温效果，适当调整空心玻璃微珠的用量可提升涂层保温效果，但用量过多或配比不对会使涂料过稠，难以施工。
在一些实施方式中，成膜助剂选自丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、醇酯十二和醇酯十六中的至少一种；偶联剂选自KH-550硅烷偶联剂、KH-560硅烷偶联剂和KH-792硅烷偶联剂中的至少一种。其中，KH-550硅烷偶联剂主要成分是r-氨丙基三乙氧基硅烷，KH-560硅烷偶联剂主要成分是γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，KH-792硅烷偶联剂主要成分是氨丙基三甲氧基硅烷。
所用偶联剂分子中含有两种不同的反应基，可以和有机材料与无机材料发生偶联，使用偶联剂对气凝胶颗粒进行改性后，加入水性乳液中进行分散，可形成“气凝胶颗粒-偶联剂-水性乳液”结合层，从而提升气凝胶颗粒与水性乳液的相容性。
在一些实施方式中，分散剂选自三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、十二烷基磺酸钠和ORATAN-731A分散剂中的至少一种；湿润剂选自BKY-346湿润剂、BKY-191湿润剂和TEGO-270湿润剂中的至少一种，消泡剂选自NOPCO-NXZ消泡剂、BKY-022消泡剂和TEGO-901W消泡剂中的至少一种。其中，ORATAN-731A分散剂是通用型聚羧酸钠盐分散剂，BKY-346湿润剂主要成分是聚醚改性硅油，BKY-191湿润剂为不含VOC和溶剂的润湿分散剂，TEGO-270湿润剂是有机硅涂料润湿剂，NOPCO-NXZ消泡剂主要成分是矿物油，BKY-022消泡剂是有机硅消泡剂，不含VOC，TEGO-901W消泡剂是聚醚硅氧烷共聚物，含气相二氧化硅。
一种复合型气凝胶保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将疏水型气凝胶颗粒和偶联剂混合搅拌得到混合物A；
S2：将水性乳液、去离子水、成膜助剂、分散剂、湿润剂与消泡剂混合搅拌均匀得到混合物B；
S3：向混合物B中加入空心玻璃微珠与辅助填料，搅拌混合均匀得到混合C；
S4：向混合C中分多次加入混合物A，搅拌至混合物呈均匀膏状得到混合物D。
采用表面预处理法即先用偶联剂对疏水型气凝胶颗粒进行改性，通过表面预处理法得到的涂料更不易出现开裂问题，将混合物B与空心玻璃微珠、辅助填料混合后再与混合物A混合，可以确保各组分均能在乳液中分散均匀。
在一些实施方式中，搅拌速度为300～500rpm，步骤S1搅拌时间为30～60min。
在一些实施方式中，当所用水性乳液为环氧乳液时，还包括步骤S5：向混合物D中加入固化剂，搅拌均匀得到复合型气凝胶保温涂料。
有益效果：
(1)本发明提供的复合气凝胶保温涂料，使用偶联剂对疏水型气凝胶颗粒进行改性，形成“气凝胶颗粒-偶联剂-水性乳液”结合层，提升气凝胶颗粒与水性乳液的相溶性，以消除保温涂层的开裂问题。
(2)本申请提供的技术方案在水性乳液中加入不同粒径的空心玻璃微珠，使疏水型气凝胶颗粒易均匀分散在水性乳液中，提高了气凝胶颗粒的添加量，复合型填料使保温涂层的结构更为致密，大大提高了涂料的保温效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例。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的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。
本申请技术方案如下；
一种复合型气凝胶保温涂料，按重量份数计，包括以下组分：
水性乳液40～80份、固化剂0～10份、去离子水0～50份、疏水型气凝胶颗粒15～30份、空心玻璃微珠8～16份、辅助填料8～12份、成膜助剂1～3份、偶联剂0.5～2份、分散剂0.3～1份、湿润剂0.2～0.5份、消泡剂0.1～0.3份；
水性乳液选自环氧乳液、纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液中的至少一种；固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺中的至少一种；疏水型气凝胶颗粒粒径为5～40μm，孔径为20nm，孔隙率大于99.5％，颗粒密度为80～100kg·m-3，比表面积为500～800m2·g-1；空心玻璃微珠选自为K15空心玻璃微珠、S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠中的至少一种；辅助填料选自钛白粉、玻璃纤维粉、沉淀硫酸钡、云母粉、轻质碳酸钙、钠基膨润土、滑石粉和铸石粉中的至少一种；成膜助剂选自丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、醇酯十二和醇酯十六中的至少一种；偶联剂选自KH-550偶联剂、KH-560偶联剂和KH-792偶联剂中的至少一种；分散剂选自三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、十二烷基磺酸钠和ORATAN-731A分散剂中的至少一种；湿润剂选自BKY-346湿润剂、BKY-191湿润剂和TEGO-270湿润剂中的至少一种，消泡剂选自NOPCO-NXZ消泡剂、BKY-022消泡剂和TEGO-901W消泡剂中的至少一种。
空心玻璃微珠由S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠按质量比1:1组成。
一种复合型气凝胶保温涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将疏水型气凝胶颗粒和偶联剂混合，以300～500rpm的速度搅拌30～60min得到混合物A；
S2：将水性乳液、去离子水、成膜助剂、分散剂、湿润剂与消泡剂以300～500rpm的速度搅拌，混合均匀得到混合物B；
S3：向混合物B中加入空心玻璃微珠与辅助填料，以300～500rpm的速度搅拌混合均匀得到混合C；
S4：向混合C中分多次加入混合物A，以300～500rpm的速度搅拌至混合物呈均匀膏状得到混合物D；
S5：向混合物D中加入固化剂，搅拌均匀得到所述复合型气凝胶保温涂料。
实施例1
本实施例提供一种复合型气凝胶保温涂料，包含以下原料组分：苯丙乳液60份，去离子水20份，疏水型气凝胶颗粒15份，S38空心微珠4份，iM16K空心玻璃微珠4份，钛白粉5份，玻璃纤维粉5份，醇酯十二3份，KH-550偶联剂1.5份，三聚磷酸钾0.3份，BKY-346湿润剂0.2份，NOPCO-NXZ消泡剂0.2份。
复合型气凝胶保温涂料的制备方法，包含以下步骤：
S1：向反应釜中依次加入15份疏水型气凝胶颗粒与1.5份KH-550偶联剂，以500rpm的速度搅拌60分钟后，得到混合物A；
S2：向反应釜中依次加入60份苯丙乳液、20份去离子水、3份醇酯十二、0.3份三聚磷酸钾、0.2份BKY-346湿润剂与0.2份NOPCO-NXZ消泡剂，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀得到混合物B；
S3：向混合物B中依次加入4份S38微珠，4份iM16K空心玻璃微珠、5份钛白粉与5份玻璃纤维粉，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀得到混合物C；
S4：向混合物C中分6次加入混合物A，以300rpm的速度搅拌至溶液呈均匀膏状体，即得到复合型气凝胶保温涂料。
实施例2
本实施例提供一种复合型气凝胶保温涂料，包含以下原料组分：环氧乳液80份，乙二胺7份，去离子水50份，疏水型气凝胶颗粒30份，S38空心玻璃微珠8份，iM16K空心玻璃微珠8份，钛白粉5份，玻璃纤维粉5份，钠基膨润土2份，丙二醇甲醚1.5份，KH-792偶联剂2份，ORATAN-731A分散剂1份，TEGO-270湿润剂0.5份，BKY-022消泡剂0.2份。
复合型气凝胶保温涂料的制备方法，包含以下步骤：
S1：向反应釜中依次加入30份疏水型气凝胶颗粒与2份KH-792偶联剂，以500rpm的速度搅拌60分钟后，得到混合物A；
S2：向反应釜中依次加入80份环氧乳液、50份去离子水、1.5份丙二醇甲醚、1份ORATAN-731A分散剂、0.5份TEGO-270湿润剂与0.2份BKY-022消泡剂，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀，得到混合物B；
S3：向混合物B中依次加入8份S38空心玻璃微珠、8份iM16K空心玻璃微珠、5份钛白粉、5份玻璃纤维粉与2份钠基膨润土，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀，得到混合物C；
S4：向混合物C中分8次加入混合物A，以300rpm的速度搅拌至溶液呈均匀膏状体，得到混合物D；
S5：向混合物D加入7份乙二胺，搅拌均匀即得到复合型气凝胶保温涂料。
实施例3
本实施例提供一种复合型气凝胶保温涂料，包含以下原料组分：苯丙乳液60份，去离子水20份，疏水型气凝胶颗粒15份，S38空心玻璃微珠8份，钛白粉5份，玻璃纤维粉5份，醇酯十二3份，KH-550偶联剂1.5份，三聚磷酸钾0.3份，BKY-346湿润剂0.2份，NOPCO-NXZ消泡剂0.2份。
复合型气凝胶保温涂料的制备方法，包含以下步骤：
S1：向反应釜中依次加入15份疏水型气凝胶颗粒与1.5份KH-550偶联剂，以500rpm的速度搅拌60分钟后，得到混合物A；
S2：向反应釜中依次加入60份苯丙乳液、20份去离子水、3份醇酯十二、0.3份三聚磷酸钾、0.2份BKY-346湿润剂与0.2份NOPCO-NXZ消泡剂，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀得到混合物B；
S3：向混合物B中依次加入8份S38空心玻璃微珠、5份钛白粉与5份玻璃纤维粉，以500rpm的速度搅拌至溶液混合均匀得到混合物C；
S4：向混合物C中分6次加入混合物A，以300rpm的速度搅拌至溶液呈均匀膏状体，即得到复合型气凝胶保温涂料；
对比例1
同实施例1，不同之处仅在于：不添加空心玻璃微珠。
对比例2
同实施例1，不同之处仅在于：不添加偶联剂。
对比例3
同实施例1，不同之处仅在于：添加20份S38微珠。
分别测试实施例1-3和对比例1-3中的复合型气凝胶保温涂料的主要性能，具体参数如表1所示：
(1)在容器中状态：参照HG-T 5182-2017《石油和化工设备用保温隔热涂料》中的方法进行测试；
(2)初期干燥抗裂性：参照GB 14907-2018《钢结构防火涂料》中的方法进行测试；
(3)保温效果：于管道内部充注120℃的导热油进行循环，并于表面涂敷5mm复合型气凝胶保温涂料，测量涂层表面温度。
表1
由表1可知，本申请实施例1-3提供的复合型气凝胶保温涂料的综合性能远优于对比例1-3所提供的涂料，不仅抗裂性能优异，且大大提升了涂层的保温效果。
由实施例1与实施例2可知，复合型空心玻璃微珠可使保温涂层的结构更为致密，涂料的保温效果得到进一步提升。
由实施例1与对比例1可知，不添加空心玻璃微珠时，疏水型气凝胶颗粒难以均匀分散于水性乳液中，久置后将析出，使涂料的抗裂性能与保温效果下降。
由实施例1与对比例2可知，不添加偶联剂时，疏水型气凝胶颗粒与水性乳液的相容性较差，涂料的抗裂性能将大幅下降，保温效果亦会受到影响。
由实施例1与对比例3可知，空心玻璃微珠添加过量时，涂料过稠，无法正常刷涂。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
水性乳液40～80份、固化剂0～10份、去离子水0～50份、疏水型气凝胶颗粒15～30份、空心玻璃微珠8～16份、辅助填料8～12份、成膜助剂1～3份、偶联剂0.5～2份、分散剂0.3～1份、湿润剂0.2～0.5份、消泡剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述水性乳液选自环氧乳液、纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液中的至少一种；所述固化剂选自乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述疏水型气凝胶颗粒粒径为5～40μm，孔径为20nm，孔隙率大于99.5％，颗粒密度为80～100kg·m-3，比表面积为500～800m2·g-1。
4.根据权利要求1所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠选自K15空心玻璃微珠、S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠中的至少一种；所述辅助填料选自钛白粉、玻璃纤维粉、沉淀硫酸钡、云母粉、轻质碳酸钙、钠基膨润土、滑石粉和铸石粉中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠由S38空心玻璃微珠和iM16K空心玻璃微珠按质量比1:1组成。
6.根据权利要求1所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述成膜助剂选自丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、醇酯十二和醇酯十六中的至少一种；所述偶联剂选自KH-550偶联剂、KH-560偶联剂和KH-792偶联剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种复合型气凝胶保温涂料，其特征在于，所述分散剂选自三聚磷酸钾、六偏磷酸钠、十二烷基磺酸钠和ORATAN-731A分散剂中的至少一种；所述湿润剂选自BKY-346湿润剂、BKY-191湿润剂和TEGO-270湿润剂中的至少一种，所述消泡剂选自NOPCO-NXZ消泡剂、BKY-022消泡剂和TEGO-901W消泡剂中的至少一种。
8.一种权利要求1至6所述的复合型气凝胶保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将疏水型气凝胶颗粒和偶联剂混合搅拌得到混合物A；
S2：将水性乳液、去离子水、成膜助剂、分散剂、湿润剂与消泡剂混合搅拌均匀得到混合物B；
S3：向所述混合物B中加入空心玻璃微珠与辅助填料，搅拌混合均匀得到混合C；
S4：向所述混合C中分多次加入所述混合物A，搅拌至混合物呈均匀膏状得到混合物D。
9.根据权利要求8所述的复合型气凝胶保温涂料的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为300～500rpm，所述步骤S1中搅拌时间为30～60min。
10.根据权利要求8所述的复合型气凝胶保温涂料的制备方法，其特征在于，还包括步骤S5：向所述混合物D中加入固化剂，搅拌均匀得到所述复合型气凝胶保温涂料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311762842.6A CN117946554A (zh) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | 一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311762842.6A CN117946554A (zh) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | 一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117946554A true CN117946554A (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=90797479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311762842.6A Pending CN117946554A (zh) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | 一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117946554A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118145655A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 山东新朗华科技有限公司 | 改性SiO2气凝胶粉体及其制备方法以及气凝胶隔热涂料 |
-
2023
- 2023-12-20 CN CN202311762842.6A patent/CN117946554A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118145655A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 山东新朗华科技有限公司 | 改性SiO2气凝胶粉体及其制备方法以及气凝胶隔热涂料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101219873B (zh) | 一种纳米孔绝热材料及其制备方法 | |
| CN117946554A (zh) | 一种复合型气凝胶保温涂料及其制备方法 | |
| CN101693795B (zh) | 一种膏状保温隔热弹性腻子 | |
| CN112341132B (zh) | 一种疏水性气凝胶水性浆料及其制备方法及应用 | |
| CN104152029A (zh) | 一种耐高温纳米孔保温涂料及制备方法 | |
| CN111607253B (zh) | 一种二氧化硅气凝胶保温填料的制备方法 | |
| CN108329780A (zh) | 一种防水隔热外墙涂料及其制备方法 | |
| CN109232850A (zh) | 一种气凝胶改性耐热阻燃低导热系数硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法 | |
| CN112079585B (zh) | 一种利用微孔发泡制备的超疏水地聚合物及其制备方法 | |
| CN112851292B (zh) | 一种透波、高效隔热气凝胶复合材料及其制备方法 | |
| CN114195543B (zh) | 莫来石晶须/钙长石/SiO2气凝胶多孔陶瓷及其制备方法和隔热瓦 | |
| CN108975795B (zh) | 一种泡沫地聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN110054917A (zh) | 一种无机保温涂料组合物、无机保温涂料 | |
| CN104496401A (zh) | 高效隔热气凝胶复合板材及其制备方法 | |
| CN113388313A (zh) | 一种保温隔热涂料及其制备方法 | |
| CN116041997B (zh) | 一种无机干粉涂料及其制备方法 | |
| CN111019454B (zh) | 超薄水性膨胀型钢结构纳米阻燃涂料及其制备方法 | |
| CN115611288B (zh) | 一种封闭二氧化硅气凝胶微球及包含其的一种隔热涂料 | |
| CN108083704B (zh) | 一种建筑墙体用抗裂勾缝剂及其制备方法 | |
| CN101343439A (zh) | 反射隔热、保温涂层材料及其制备方法 | |
| CN109320882A (zh) | 二氧化硅改性pvdf气凝胶、制备方法以及包括其的气凝胶制品 | |
| CN110724428A (zh) | 一种隔热专用底漆及其制备方法 | |
| CN115124891A (zh) | 一种防火涂料用界面剂及其制备方法和应用 | |
| CN109053081B (zh) | 保温防水阻根多功能混凝土的制备方法 | |
| CN109336455B (zh) | 一种彩色包覆空心陶瓷微珠材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |