CN1935912A - 一种纳米陶瓷耐高温保温涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的纳米陶瓷耐高温保温涂料以及该涂料的制备方法和用途。本发明涂料由以下重量份的原料组成：成膜物质10－35份、填料50－75份、陶瓷微球8－50份和改性纳米材料3－12份。本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料兼顾了防固体传热和辐射传热，保温效果大幅度提高，耐高温达1000℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种纳米陶瓷耐高温保温涂料及其制备方法，属于保温材料领域。
背景技术
传统的保温材料，多为多孔性松散材料，如岩棉、玻璃棉、珍珠岩、聚氨酯发泡、轻质碳酸钙等，这些材料使受热运动的分子运动受阻，起到保温作用。然而热量的传递，除了固体传热外，还有辐射传热，辐射传热不受介质的影响，界面也不起作用。温度越高，辐射越强。因此高温(200～600℃)输热管道的保温只考虑固体传热是不够的。
国家规定保温工程保温后的温度小于50℃，厂家往往要求保温后温度达到45℃以内，传统保温材料保温功能不全，要达到规定标准做的很厚，管内温度200～600℃时，厚度12cm～25cm，用材料多，浪费资金，造成施工困难。
传统保温材料、吸水率很高，超过200％，大量吸潮或吸水，加上高温，部分材料粉化，也有的碳化，由于水导热，保温材料失效。为了解决防水，传统的作法是在保温材料外面再套一根钢管，称为“钢套钢”，譬如，Φ720的输热管道内温350℃，保温后温度40℃，保温材料厚度20cm，外套钢管直径1.12m，由此带来的最直接的后果是造价大幅度上升，导致生产成本高昂，重量加大/重，造成施工困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的纳米陶瓷耐高温保温涂料。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：
一种纳米陶瓷耐高温保温涂料，由以下重量份的原料组成：
成膜物质10-35份、填料50-75份、陶瓷微球8-50份、改性纳米材料3-12份；
优选为，各原料的重量份是：成膜物质13份、填料75份、陶瓷微球10份、改性纳米材料5.2份。
其中，所述的成膜物质选自聚乙烯醇、偏硅酸钠、聚丙烯酰胺、苯酚甲醛、三聚磷酸钠或间苯二酚甲醛中的任一种或几种的组合。
所述的填料选自海泡石、硅灰石、珍珠岩、氧化锌、玻璃微球、陶瓷微球、玻璃磷片、硅酸铝棉或石膏粉中的任一种或几种的组合。
所述的改性纳米材料由以下方法制备而成：按以下重量比例称取原料：助剂1-5份；纳米材料95-99份；室温下将助剂加水搅拌达到完全溶解，加入纳米材料，其中助剂与纳米材料的重量比例为1-5∶95-99(优选为3∶97)；高速搅拌25-35分钟(优选为30分钟)，静止1小时以上，然后脱水干燥，磨成细粉备用；所述的助剂优选为LC804、D3007、A2000、伯醇、硬脂酸锌或硬脂酸钠，更优选为D3007；所述的纳米材料优选为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米三氧化二铁、纳米二氧化钛、纳米三氧化二锑、纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米氧化钙或纳米氧化锌，更优选为纳米氧化锌；所述的高速优选为1200rpm-3000rpm，更优选为2000rpm。
本发明中所用到的原料都可从普通化工商店购买得到，规格符合国家行业标准。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述的纳米陶瓷耐高温保温涂料的方法。
本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术途径来实现的：
一种制备纳米陶瓷耐高温保温涂料的方法，包括以下步骤：
1、按下述重量份称取各原料：
成膜物质10-35份、填料50-75份、陶瓷微球8-50份、改性纳米材料3-12份；
2、将成膜物质、填料、改性纳米材料加入搅拌机中1200-3000rpm转速下搅拌30分钟；
3、加入陶瓷微球，600-800rpm搅拌至均匀，即得。
本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料具有隔固体传热和反射辐射热的功能。当温度达到300℃以上时，涂层发生物理、化学变化，产生碳化层和硅层，因为缺氧，碳化层，硅层是由很多小的微型蜂窝组成，大泡套中泡，中泡套小泡，小泡中有微型泡，蜂窝内处于真空和半真空状态，阻挡热分子的流动，构成很好的隔热层，达到保温效果。微型蜂窝壁，非常坚硬，实际是陶瓷玻璃化产物，它构成红外辐射带，把辐射热反射回去，从而达到保温的目的。本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料考虑了防固体传热和辐射传热，保温效果大幅度提高，耐高温达1000℃。以热力输送管道为例。管内温度200～600℃，传统保温材料的厚度12cm～25cm，本发明只用4cm～8cm达到了同样的保温效果，既节省了原材料(节省资金50％左右)，又方便了施工。
本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料应用非常广泛，例如可应用于热力输送管道的保温，冶金用各种高温炉及高温输气管道、生活用各种锅炉的保温，电子、化工的高温炉、高温反应炉及其管道等需要保温的地方，都可应用本发明保温涂料。
本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料的使用方法：将本发明纳米陶瓷耐高温保温涂料与水按照1比1.5-2.0的重量比例混合均匀后，静置20-30分钟，均匀涂敷于需要保温的材料或设备的外壁或内壁，也可预制成型材或采用机械化涂敷，涂敷的厚度可为2cm-12cm。
具体实施方式
以下通过实施例来进一步描述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的范围。
实施例1
1、按下述重量配比称取各原料：
原材料 配比(单位：kg)
1、聚丙烯酰胺 4
2、五水偏硅酸钠 8
3、硅酸铝棉 15
4、珍珠岩 40
5、三聚磷酸钠 1
6、硅灰石 20
7、陶瓷微球 10
8、纳米氧化锌 5
9、D3007 0.2
2、室温(25℃)将D3007加水搅拌达到完全溶解，加入纳米氧化锌，2000rpm搅拌35分钟，静止1小时，然后脱水干燥，研磨成细粉(至于细粉的粒度是多大，这不对本发明的实施构成影响)，得改性纳米氧化锌备用；
3、改性纳米氧化锌、聚丙烯酰胺、五水偏硅酸钠、硅酸铝棉、珍珠岩、三聚磷酸钠和硅灰石加入搅拌机中2000rpm搅拌35分钟；
4、加入陶瓷微球，600rpm搅拌至均匀，包装。
实施例2
1、按下述重量配比称取各原料：
原材料 配比(单位：kg)
1、聚丙烯酰胺 4
2、五水硅酸钠 8
3、硅酸铝棉 15
4、海泡石 20
5、珍珠岩 10
6、三聚磷酸钠 1
7、空心陶瓷微球 40
8、纳米氧化锌 5
9、D3007 0.2
2、室温(20℃)将D3007加水搅拌达到完全溶解，加入纳米氧化锌，2500rpm搅拌40分钟，静止2小时，然后脱水干燥，研磨成粉末，得改性纳米氧化锌备用；
3、改性纳米氧化锌、聚丙烯酰胺、五水偏硅酸钠、硅酸铝棉、珍珠岩、三聚磷酸钠和硅灰石加入搅拌机中2500rpm搅拌30分钟；
4、加入陶瓷微球，800rpm搅拌至均匀，包装。
试验例1 本发明涂料耐高温测试
1.供试材料：本发明实施例1和2所制备的涂料。
2.测试方法：将供试材料与水按照1比1.5的重量比例混合均匀后，静置20-30分钟，均匀涂敷于热力管道的外壁，涂敷的厚度为8cm。
3.经北京建材研究院测试中心检测，测试的结果见表1。
表1 本发明涂料耐高温保温测试结果
| 保温(保温层8cm)后热力管道的外壁测试温度(℃) | |||||
| 管内温度(℃) | 测点1 | 测点2 | 测点3 | 测点4 | 平均点 |
| 200 | 12 | 13 | 9 | 12 | 11.5 |
| 300 | 23 | 20 | 21 | 22 | 21.5 |
| 400 | 28 | 24 | 24 | 26 | 26.3 |
| 500 | 36 | 33 | 30 | 36 | 33.8 |
| 600 | 43 | 41 | 39 | 46 | 42.3 |
| 700 | 57 | 58 | 51 | 52 | 54.5 |
| 800 | 61 | 59 | 61 | 61 | 60.5 |
Claims (10)
1、一种纳米陶瓷耐高温保温涂料，由以下重量份的原料组成：
成膜物质10-35份、填料50-75份、陶瓷微球8-50份和改性纳米材料3-12份。
2、按照权利要求1的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是各原料的重量份是：成膜物质13份、填料75份、陶瓷微球10份、改性纳米材料5.2份。
3、按照权利要求1的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是所述的成膜物质选自聚乙烯醇、偏硅酸钠、聚丙烯酰胺、苯酚甲醛、三聚磷酸钠或间苯二酚甲醛中的一种或几种的组合。
4、按照权利要求1的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是所述的填料选自海泡石、硅灰石、珍珠岩、氧化锌、玻璃微球、陶瓷微球、玻璃磷片、硅酸铝棉或石膏粉中的一种或几种的组合。
5、按照权利要求1的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是所述的改性纳米材料按照以下方法制备而成：常温下将助剂加水搅拌达到完全溶解，加入纳米材料，其中助剂与纳米材料的重量比例为1-5∶95-99；1200-3000rpm搅拌25-35分钟，静置1小时以上，然后脱水干燥，研磨成细粉备用；其中所述的助剂选自LC804、D3007、A2000、伯醇、硬脂酸锌或硬脂酸钠。
6、按照权利要求5的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是所述的纳米材料选自纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米三氧化二铁、纳米二氧化钛、纳米三氧化二锑、纳米氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米氧化钙或纳米氧化锌。
7、按照权利要求6的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是所述的纳米材料是纳米氧化锌。
8、按照权利要求5的纳米陶瓷耐高温保温涂料，其特征是助剂与纳米材料的重量比例为3∶97；所述的助剂是D3007。
9、一种制备权利要求1纳米陶瓷耐高温保温涂料的方法，步骤如下：
(1)、将成膜物质、填料、改性纳米材料加入搅拌机中1200-3000rpm转速下搅拌30分钟以上；
(2)、加入陶瓷微球，600-800rpm搅拌至均匀，即得。
10、权利要求1纳米陶瓷耐高温保温涂料的应用，包括：将权利要求1涂料与水按照1比1.5-2.0的重量比例混合均匀后，静置20-30分钟，均匀涂敷于需要保温的材料或设备的外壁或内壁，涂敷的厚度为2cm-12cm。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160704 Address after: 710054 Shaanxi province Xi'an Beilin District Building No. 2 East Street 12 No. 101 Patentee after: Wang Jicheng Address before: 100038, Fuxing Road, Beijing, No. 15, building 6, room 101 Patentee before: Sun Qiming |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090318 Termination date: 20191013 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |