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    重庆时时彩多宝开户: 触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法.pdf

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    变性 胶体 模板 纳米 多孔 防腐 隔热 涂料 制备 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410365283.X

    申请日:

    2014.07.29

    公开号:

    CN105315743A

    公开日:

    2016.02.10

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C09D 5/08申请日:20140729|||公开
    IPC分类号: C09D5/08; C09D7/12; C09D1/00; C09D133/00 主分类号: C09D5/08
    申请人: 金承黎
    发明人: 金承黎
    地址: 312000浙江省绍兴市越城区卧龙路世禾新村25-104
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410365283.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.12.29|||2016.06.08|||2016.02.10

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种水性纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法,特别涉及以触变性胶体为模板剂,形成水相均匀三维网络纳米多孔结构,通过添加成膜剂、增强粉料、功能粉料、外加剂,制备出一种具备有纳米多孔结构的水性防腐隔热涂料。本发明防腐隔热涂料制备方法具有操作简易、生产成本低、绿色环保、安全,有利于大批量的生产。本发明涉及的纳米多孔防腐隔热涂料具有优异的隔热、防腐性能,可应用于航天军工、冶金锻造、石油炼化、电力等领域的高温炉膛、管线、阀门等装备的隔热防腐,提高使用安全性和节能降耗水平。

    权利要求书

    1.一种触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其包括以下步骤:(1)制备触变性胶体;所述触变性胶体,包括无机触变性胶体和有机触变性胶体中一种或几种;所述无机触变性胶体包括氧化铝胶体、氧化钛胶体、氧化锆胶体、氢氧化铁胶体、五氧化二钒胶体、钙矾石胶体、氧化硅-氧化铝胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、蒙脱石、钠基膨润土、有机膨润土、白土、凹凸棒石粉、气相二氧化硅、气凝胶、预剪切硅凝胶;所述有机触变性胶体包括纤维素衍生物、淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、阿拉伯胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐;(2)将触变性胶体、成膜剂、增强粉料、功能粉料和外加剂混合,得到防腐隔热涂料;所述防腐隔热涂料,其物料质量分数比是触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=10~:1000:1~100:1~1000:1~1000:0.01~1;所述成膜剂包括无机成膜剂和有机成膜剂;所述无机成膜剂包括硅溶胶、铝溶胶、氧化硅-氧化铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、硅酸钾、硅酸钠、硅酸乙酯、磷酸二氢铝、磷酸铝中的一种或几种;所述有机成膜剂为水性有机树脂,包括丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和有机氟树脂中的一种或几种;所述增强粉料包括粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、沸石粉、蛭石粉、硅灰、硅微粉、玻璃粉、氧化铝粉、硅藻土、膨润土、凹凸棒石粘土、稻壳灰中的一种或几种;所述功能粉料包括红外反射粉料、红外辐射粉料和防锈粉料中的一种或几种;所述红外反射粉料包括?;⒅?、漂珠、氧化硅空心珠、氧化铝空心珠、氧化锆空心珠、硅酸铝空心微珠、云母、铝粉中的一种或几种;所述红外辐射粉料包括炭黑、氧化铁、氧化钛、偏钛酸、硫酸氧钛、钛酸锆、六钛酸钾晶须、氮化钛、氧化锆、硅酸锆、碳化锆、碳化硅、碳化硼、氧化铬、氧化锰、氧化钴、氧化铜、氧化镍、氧化铈、氧化铽中的一种或几种;所述防锈粉料包括氧化铁、氧化锌粉、铝粉、红丹、锌铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、钙铁粉中的一种或几种;所述外加剂包括防水剂、减缩剂、分散剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(1)所述无机触变性胶体优选氧化铝胶体、钙矾石胶体、氧化硅-氧化铝胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、白土、凹凸棒石粉和预剪切硅凝胶。3.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(1)所述钙矾石胶体,由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成,优选由硫酸铝与石灰反应生成。4.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(1)所述氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶生成,将硅溶胶用水稀释,硅溶胶与水质量分数为1~50:100,得稀释硅溶胶;铝溶胶用水稀释,铝溶胶与水质量分数为1~50:100,得稀释铝溶胶;将硅溶胶与铝溶胶按1~100:1~100混合得粘稠状的氧化硅-氧化铝胶体。5.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(1)所述机触变性胶体优选纤维素衍生物、淀粉、黄原胶和聚乙烯醇。6.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(1)所述纤维素衍生物包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素纤维素。7.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(2)所述防腐隔热涂料,其物料质量分数比是触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=50~200:5~100:5~200:5~200:0.01~1。8.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(2)所述防腐隔热涂料,其物料质量分数比是特别优触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=100~150:20~80:50~120:50~120:0.01~1。9.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(2)所述无机成膜剂优选硅酸钾、硅酸钠、磷酸二氢铝、硅溶胶和铝溶胶。10.根据权利要求1所述的以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其特征是步骤(2)所述有机成膜剂优选丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂和有机氟树脂。

    说明书

    触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法

    技术领域

    本发明涉及一种水性纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法,特别涉及以触变性胶体为为模板剂,形成水相均匀三维网络纳米多孔结构,通过添加成膜剂、增强粉料、功能粉料、外加剂,制备出一种具备有纳米多孔结构的水性防腐隔热涂料。本发明防腐隔热涂料制备方法具有操作简易、生产成本低、绿色环保、安全,有利于大批量的生产。本发明涉及的纳米多孔防腐隔热涂料具有优异的隔热、防腐性能,可应用于航天军工、冶金锻造、石油炼化、电力等领域的高温炉膛、管线、阀门等装备的隔热防腐,提高使用安全性和节能降耗水平。

    背景技术

    在防腐隔热领域,涂料一直扮演着重要的角色。防腐隔热涂料,目前已经公布较多的专利。专利CN201010269106.3公开了一种重防腐隔热导静电涂料,采用丙烯酸改性环氧树脂为基料,溶于活性和非活性型稀释剂、以液态聚硫橡胶为增韧剂,在功能颜填料和助剂的配合下制备成甲组份;以腰果壳液合成的改性胺为固化剂,在促进剂和亲水剂配合下组成乙组份,甲乙双组份按2∶1重量比混合后制成。专利CN201410063183.1公开了一种水性防腐隔热涂料及其制备方法由以下重量百分含量的原料制成:水5~40%、防冻剂0.5~2%、分散剂0.1~0.5%、消泡剂0.4~0.8%、增稠剂0.5~7%、pH调节剂0.2~0.5%、金属改性磷酸锌2.5~25%、空心微珠3~25%、体质填料15~45%、成膜乳液20~50%、成膜助剂0.5~5%以及防闪锈剂0.5~1.5%。专利CN03146481.5公开了一种水性防腐隔热保温涂料及其制备方法,由三层涂料构成,分别为底层、中间层和面层涂料,提供每层涂料的配方和制备方法及其使用方法,具有较好的防腐隔热保温效果,是一种环保型的涂料。

    随着纳米粉体技术的成熟,纳米材料在隔热涂料中的应用迅速增多。专利CN201210163569.0公开了一种水性隔热防腐涂料,采用苯丙乳液、纳米SiO2浆为主要成膜物质,在多种功能颜填料、多种助剂及棕黑色浆的配合下,经过常规单组份涂料制备工艺制成灰白色水性隔热防腐涂料。专利CN200910193169.2公开了一种金属用纳米复合水性隔热防腐涂料及其制备方法,原料由以下组分构成:自来水、水性丙烯酸树脂、防锈颜料、反射颜填料、中空微珠、水性纳米浆料、防沉剂、润湿分散剂A、润湿分散剂B、成膜助剂、消泡剂、流平剂、防闪锈剂和增稠剂。水性丙烯酸乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、纯丙烯酸聚合乳液或有机硅-丙烯酸共聚乳液;润湿分散剂A为嵌段高分子共聚物、多价羧酸盐类聚合物和/或合成高分子类聚合物;润湿分散剂B为阴离子型润湿剂和/或非离子型润湿剂。专利CN201210401689.X公开了一种水性太阳热反射隔热纳米涂料,组分按质量百分比包括:成膜材料30-45;颜填料19-38;纳米粉体1-2;助剂3-15;去离子水15-40;所述成膜材料包括水性氟碳乳液和/或丙烯酸高分子弹性乳液;所述颜填料包括金红石型钛白粉、云母粉、硅藻土、超细碳酸钙、真空陶瓷微珠、空心玻璃微珠中的一种或多种;所述纳米粉体包括纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种或多种;所述助剂包括分散剂、流平剂、消泡剂、防腐剂、pH值调节剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂中的一种或多种。专利CN201210194929.3公开了一种环保型隔热防水纳米水性涂料,按重量份含有下列物质:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液20-50份,硅藻土10-30份,纳米SiO210-30份,pH值调节剂0.1-1份,水5-20份。专利CN201110267539.X公开了一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料及其制备方法,各组分质量百分含量为:纳米复合乳液30%~35%,聚合物乳液10%~15%,金红石型钛白粉10%~15%,有机改性纳米蒙脱土10%~15%,纳米氧化物5%~10%,pH调节剂0.30%~0.35%,成膜助剂0.50%~0.65%,弹性消泡剂0.35%~0.4%,润湿剂0.20%~0.30%,分散剂0.10%~0.15%,防冻剂0.50%~0.65%,杀菌防腐剂0.10%~0.15%,水20%~25%。专利CN201310247972.6公开了一种环保型多效纳米水性涂料,按重量份含有下述成分成:丙烯酸树脂50-100份,硅藻土30-50份,纳米SiO220-50份,水20-50份,嵌段共聚物0.1~2.0份,酸性基因共聚体溶液0.1-8份,烷氧基非离子化合物0.1-3.0份,改性聚有机硅氧烷0.1-3.0份,苯并三氮唑0.2-5.0份、水性密着剂0.2-5.0份、醇酯十二0.5-8.0份。专利CN200910042207.4公开了一种水性透明隔热涂料及其制备方法-本发明公开了一种水性透明隔热涂料,按重量百分比其组成为:水性丙烯酸树脂50~80%、纳米浆料10~48%、溶剂1~10%、助剂1~3%。专利CN201310719985.9公开了一种水性深蓝色高反射性隔热涂料组合物及涂料制备方法,由水、润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、云母粉、沉淀硫酸钡、硅弹乳液、成膜助剂、丙二醇、中空玻璃微珠、IR颜料黑、IR颜料蓝、IR颜料黄、纳米氧化锡锑、增稠剂、防腐剂组成。专利CN201310329845.0公开了一种高光家具用环保型水性纳米透明紫外屏蔽涂料及其制备方法,,包括下列组分,去离子水,分散剂,纳米无机浆料,钛白粉,增稠剂,丙烯酸改性水性聚氨酯,防腐剂,pH调节剂,六偏磷酸钠。采用共混法制备环保型水性纳米透明紫外屏蔽涂料。

    气凝胶材料是一种纳米多孔材料,因内部具有纳米尺寸孔洞结构,表现出的“无穷长路径”、“零对流”、“无穷多遮热板”效应分别显著消弱了热量传递的传导、对流和辐射三种方式,因而显示出了低于空气的超低导热系数,成为目前性能最好的绝热材料。随着气凝胶技术成熟和气凝胶产业化的推进,出现了将气凝胶粉体加入到涂料中的新申请专利。专利CN201210023962.X公开了一种SiO2气凝胶隔热保温乳胶涂料及其制备方法,由SiO2气凝胶颗粒、乳胶漆和水按一定的比例混合搅拌而成。专利CN201310277651.0公开了一种二氧化硅气凝胶微球复合隔热涂料,其主要制备过程为:通过自制的二氧化硅气凝胶微球与聚合物乳液混合,得到具有优异隔热性的二氧化硅气凝胶复合隔热涂料。与市场上现有隔热涂料相比,二氧化硅气凝胶复合隔热涂料将极大地提高涂料的隔热性能。专利CN201010601347.3公开了一种纳米气凝胶保温涂料的制备方法,包括溶胶、凝胶、老化,之后表面改性溶剂置换、常压干燥、疏水二氧化硅气凝胶;或者超临界干燥、亲水二氧化硅气凝胶。CN201310228556.1公开了一种二氧化硅气凝胶涂料及其应用,其是由以下质量份的成分组成:二氧化硅气凝胶粉10-30份,成膜剂100-120份,固化剂1-2份,成膜助剂1-2份。专利CN201410137201.6公开了一种气凝胶保温隔热涂料制备方法,包括以下重量份成分:气凝胶1-60份,成膜树脂10-60份,功能性材料10-65份,助剂1-10份;所述功能性材料为硅晶须、陶瓷晶须、滑石粉、云母粉中的一种或多种;所述助剂包括消泡剂、润湿剂、流平剂、分散剂。

    上述专利的公开和实施,将隔热涂料从普通隔热涂料推进到纳米粉体隔热涂料,再到具有纳米多孔结构气凝胶改进隔热涂料,将有利于高性能涂料开发和应用的推进,但是仍然存在许多问题。溶胶-凝胶形成网络纳米孔制备气凝胶材料的工艺,或需要特殊设备如超临界干燥设备,或需要大量的有机溶胶置换如乙醇、正己烷等,工艺过程复杂、设备投资大而且因为有机溶剂易燃易爆还不安全。更为重要的气凝胶材料在涂料中的应用开发依然是十分艰难的,原因如下:一是气凝胶材料密度极低,与其他物料密度相差大,在涂料中的分散混合十分困难;二是疏水性的气凝胶粉末很难在水性环境中与其他物料混合,在油性中所得产品又不环保,而如果选用亲水性气凝胶粉末在水性环境中会转化成水凝胶,凝胶孔洞的纳米结构将因水相巨大的表面张力产生的毛细管力导致孔洞结构塌落,无法发挥技术人员所期望的纳米孔隔热效益;三是气凝胶材料目前制备成本很高,即便能成功加入到涂料中,也将导致涂料成本迅速上升,导致产品的性价比降低。

    而目前尚没有自身具备纳米多孔结构的涂料产品公布。

    为解决以上问题,本发明提出了一种新的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法。

    发明内容

    为解决传统防腐隔热涂料存在的不足,本发明提出了一种以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其包括以下步骤。

    (1)制备触变性胶体。

    所述触变性胶体,包括无机触变性胶体和有机触变性胶体中一种或几种。

    所述无机触变性胶体包括氧化铝胶体、氧化钛胶体、氧化锆胶体、氢氧化铁胶体、五氧化二钒胶体、钙矾石胶体、氧化硅-氧化铝胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、蒙脱石、钠基膨润土、有机膨润土、白土、凹凸棒石粉、气相二氧化硅、气凝胶、预剪切硅凝胶;优选氧化铝胶体、氧化硅-氧化铝胶体、钙矾石胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、白土、凹凸棒石粉和预剪切硅凝胶。

    所述有机触变性胶体包括纤维素衍生物、淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、阿拉伯胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐,优选纤维素衍生物、淀粉、黄原胶和聚乙烯醇。

    所述氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶生成,将硅溶胶用水稀释,硅溶胶与水质量分数为1~50:100,得稀释硅溶胶;铝溶胶用水稀释,铝溶胶与水质量分数为1~50:100,得稀释铝溶胶。将硅溶胶与铝溶胶按1~100:1~100混合得粘稠状的氧化硅-氧化铝胶体。

    所述钙矾石胶体,由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成,优选由硫酸铝与石灰反应生成。

    所述氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶生产,将硅溶胶和铝溶胶用水稀释,搅拌混合得粘稠状的氧化硅-氧化铝胶体。

    所述预剪切硅凝胶,是在硅溶胶变稠即将转变为凝胶时,或在已经变成凝胶后,对硅凝胶进行搅拌等剪切处理制成硅凝胶浆料。

    所述纤维素衍生物包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素纤维素。

    (2)将触变性胶体、成膜剂、增强粉料、功能粉料和外加剂混合,得到防腐隔热涂料。

    所述防腐隔热涂料,其物料质量分数比是触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=10~:1000:1~100:1~1000:1~1000:0.01~1;优选触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=50~200:5~100:5~200:5~200:0.01~1,特别优选触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=100~150:20~80:50~120:50~120:0.01~1。

    所述成膜剂包括无机成膜剂和有机成膜剂。

    所述无机成膜剂包括硅溶胶、铝溶胶、氧化硅-氧化铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、硅酸钾、硅酸钠、硅酸乙酯、磷酸二氢铝、磷酸铝中的一种或几种。

    所述有机成膜剂为水性有机树脂,包括丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和有机氟树脂中的一种或几种。

    所述增强粉料包括粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、沸石粉、蛭石粉、硅灰、硅微粉、玻璃粉、氧化铝粉、硅藻土、膨润土、凹凸棒石粘土、稻壳灰中的一种或几种。

    所述功能粉料包括红外反射粉料、红外辐射粉料和防锈粉料中的一种或几种。

    所述红外反射粉料包括?;⒅?、漂珠、氧化硅空心珠、氧化铝空心珠、氧化锆空心珠、硅酸铝空心微珠、云母、铝粉中的一种或几种。

    所述红外辐射粉料包括炭黑、氧化铁、氧化钛、偏钛酸、硫酸氧钛、钛酸锆、六钛酸钾晶须、氮化钛、氧化锆、硅酸锆、碳化锆、碳化硅、碳化硼、氧化铬、氧化锰、氧化钴、氧化铜、氧化镍、氧化铈、氧化铽中的一种或几种。

    所述防锈粉料包括氧化铁、氧化锌粉、铝粉、红丹、锌铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、钙铁粉中的一种或几种。

    所述外加剂包括防水剂、减缩剂、分散剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。

    首先介绍触变性胶体为模板剂制备纳米多孔隔热涂料的机理。

    模板剂又叫结构导向剂,在微孔化合物生成过程中起着结构模板作用,诱导特殊结构的生成,在沸石分子筛的制备过程中广泛采用有机胺类和季铵离子作为模板剂。

    触变性胶体,一类具有触变结构的胶体,其具有以下特点:(1)从有结构到无结构,或从结构的拆散作用到结构的恢复作用是一个等温可逆转换过程;(2)体系结构的这种反复转换与时间有关,即结构的破坏和结构的恢复过程是时间的函数。同时结构的机械强度变化也与时间有关。实际上,触变性是体系在恒温下“凝胶-溶胶”之间的相互转换过程的表现,对于触变性胶体,只用机械力(振摇等),不需加热就可使凝胶变为溶胶;不需冷却,只需静置一定时间,又由溶胶变为凝胶。

    实际上也可以理解为触变性胶体是介于溶胶和凝胶之间粘稠状胶体。胶体的基本粒子为1~100nm,基本粒子之间相互结合形成具有三维网络结构的纳米多孔骨架,故而,简单的来说,触变性胶体就是在剪切力下仍然具有纳米多孔结构的粘稠性物质。

    当成膜剂和其他物质与触变性胶体混合时,由于胶体粘稠性和可剪切性,结合剂和其他物质可以均匀地分散在胶体中,直到逐步硬化从而具备了触变性胶体原有的纳米多孔结构。这就是本发明中触变性胶体发挥的模板剂作用。

    无机胶体触变剂一般具有棒状或片状的结构,比表面积较大、表面带有电荷,具较好的悬浮性,吸水后会膨胀胶化从而具有胶黏性和触变性。其中氧化铝胶体还具有易分散性、水溶可逆性、稳定性等特性。钙矾石胶体和氧化硅-氧化铝胶体目前研究较少,这里稍作介绍。

    钙矾石胶体,可通过以下反应获得:

    Al2(SO4)·18H2O+6Ca(OH)23CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

    CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O3C3A·3CaSO4·32H2O

    氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶反应生成,其反应原理如下:

    SiO2·nH2O+Al2O3·mH2OAl2O3·SiO2·(m+n)H2O

    在搅拌条件下,上述反应生成氧化硅-氧化铝胶体不能长大,成为微小颗粒物,由于水溶液中的氧化硅-氧化铝溶胶具有众多水合羟基,从而使得生成的氧化硅-氧化铝胶体微小颗粒均匀悬浮于水相中而成为一种的粘稠胶体物质。如果视氧化硅-氧化铝胶体为观察主体,则可以认为氧化硅-氧化铝胶体颗粒团聚堆积成松散的网络结构,结构内部填充着水分。试验表明,氧化硅-氧化铝胶体具有较好的稳定性,可以长达数月不沉积于底部,也不会发生重结晶或交联而成为凝胶,同时还有较好的触变性,静置的氧化硅-氧化铝胶体经搅拌后粘度会恢复到初始的水平。

    硅凝胶是一种刚性凝胶,本来不具备触变性,即硅溶胶转化为硅凝胶后不能通过搅拌的方式再由硅凝胶转变成硅溶胶。不过硅凝胶性脆,在高剪切力下可以破碎成颗粒细小的硅凝胶,这些硅凝胶表面有高活性的羟基和并带有电荷,加上硅凝胶内部90%以上体积都是水,故而可以悬殊于水中,在与结合剂和其他物质混合时,也能起到增稠防沉降的作用,并起到了一定的纳米多孔模板剂的作用。

    总体而言,无机触变性胶体有以下非常独特的优异性质。

    1)具有良好的胶体纳米多孔结构,可以形成稳定的具有触变性的粘稠水相胶体物质。

    2)与各类结合剂有很高的相容性。

    3)相比有机类模板剂无毒无害,且不需要后期去除。

    4)可以耐800℃的高温。

    有机触变性胶体中纤维素类的触变性机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合,提高了聚合物本身的流体体积,减少了颗粒自由活动的空间,从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高,表现为在静态和低剪切有高黏度,在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时,纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性;而在高剪切速度时,分子平行于流动方向作有序排列,易于相互滑动,所以体系黏度下降。

    聚丙烯酸类触变性胶体其触变机理是触变剂溶于水中,通过羧酸根离子的同性静电斥力,分子链由螺旋状伸展为棒状,从而提高了水相的黏度。

    有机触变性胶体虽然不耐高温,但用量少,价格便宜,还可以与无机触变性胶体配合使用,增强模板剂的作用,而在高温使用中自行分解不影响产品质量。

    正是基于以上特性,触变性胶体被选为本发明的纳米多孔隔热涂料的模板剂。当触变性胶体中加入硅酸钠、磷酸二氢铝、酚醛树脂和聚丙烯等成膜剂时,触变性胶体同样可以使得硅酸钠、磷酸二氢铝、酚醛树脂和聚丙烯与预混湿料均匀分散在其内部,当硅酸钠、磷酸二氢铝、酚醛树脂和聚丙烯与材料发生反应形成坚硬多孔结构时,触变性胶体就起到了良好的模板剂的作用,发挥纳米多孔骨架对热量传导和对流的超级阻隔作用。

    硅溶胶与铝溶胶反应生成氧化硅-氧化铝胶体时,硅溶胶和铝溶胶的浓度越低,搅拌速度越快,二者反应生成氧化硅-氧化铝胶体粒径也越小,但如果硅溶胶溶液和铝溶胶水的浓度过低,形成的氧化硅-氧化铝胶体颗粒虽然以胶体的形式存在,但由于氧化硅-氧化铝胶体颗粒太少,不能形成粘稠的胶体物,也就起不到均为分散水泥等结合剂,发挥模板剂的作用。从成本的角度考虑,氧化硅-氧化铝胶体作为模板剂也不希望用太多。故而优选方案中会限定一个较佳的硅溶胶和铝溶胶与水的比例。

    涂料中加入增强粉料,可与多种成膜剂发生交联反应,从而有助于提高多孔涂料的骨架强度,减少涂料干燥过程中因纳米孔结构产生的毛细管力而产生的收缩,较好维持纳米多孔结构。

    涂料中加入红外反射粉料可以提高涂料的对近红外光线的反射能力,加入红外辐射粉料可以提高涂料对远红外高温辐射的发射能力,从而进一步提高涂料的隔热能力。

    涂料中加入防锈粉料,使得涂料在具有优良隔热性能的同时具有良好的防腐性能,提高了设备和管路的耐久性和安全性。

    外加剂的加入可以改善涂料的防水性、抗收缩性、抗裂性和耐久性等。

    触变性胶体和其他物料的配合比,直接影响了所得涂料的附着力、导热系数和防腐性。总体上,触变性胶体比例越高,涂料密度越低、导热系数越低、附着力也越低,反之亦然。

    有益效果。

    综上所述,相对于已有技术,本发明具有以下突出的优势。

    1)本发明以触变性胶体为模板剂的纳米多孔隔热涂料,可以获得类似气凝胶材料的三维网络纳米多孔结构,制备过程为水体系,无需气凝胶材料制备过程中必须的易燃易爆有机溶剂置换过程,也不需要超临界干燥的高压特种设备,避免了废水废气的排放,是一个绿色环保、安全高效的新型工艺。

    2)本发明以触变性胶体为模板剂的纳米多孔隔热涂料,可获得高度分散的三维网络纳米多孔粘稠胶体,从而获得具有高度一致性的隔热涂料,避免了纳米粉体材料与其他组分均匀分散混合困难,堆积形成的纳米孔结构尺寸大小不一等难题,同时避免了纳米粉体材料自身的团聚和分散问题以及其他复杂的加工环节,制备工艺简单易行,原料低廉易得,物料相容性好,稳定性高,生产过程易于控制,生产成本低,有利于自动化大批量工业化生产。

    3)本发明以触变性胶体为模板剂的纳米多孔隔热涂料,相对于传统防腐隔热涂料,具有更加优异的隔热性能和防腐性能。使用温度-100~1000℃,导热系数0.03~0.06w/m·k。

    4)本发明以触变性胶体为模板剂的纳米多孔隔热涂料,可应用于航天军工、冶金锻造、石油炼化、电力等领域的高温炉膛、管线、阀门等装备的隔热防腐,提高使用安全性和节能降耗水平。

    具体实施方式

    下面提供了一种以触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料的具体实施方式,作为对本发明进一步详细说明。

    实施例1。

    取40g浓度40%的铝溶胶溶于50kg水,配制稀释铝溶胶,静置2d,得到半透明触变性氧化铝胶体。取氧化铝胶体500g、硅酸钠200g、?;⒅?0g、硅微粉50g、氧化钛50g、云母10g、氧化锌20g、消泡剂0.5g,混合搅拌制得纳米多孔防腐隔热涂料,使用温度1000℃,常温导热系数0.035w/m·k。

    实施例2。

    取50g浓度30%硅溶胶溶于300g水,配制稀释硅溶胶,取40g浓度40%的铝溶胶溶于500g水,配制稀释铝溶胶。将稀释铝溶胶置于容器内,在600r/min搅拌的情况下缓慢加入稀释硅溶胶,得到半透明触变性氧化硅-氧化铝胶体。取氧化硅-氧化铝胶体500g、磷酸二氢铝300g、硅酸铝空心微珠100g、氧化铝粉50g、硅酸锆50g、云母15g、磷酸锌30g、减缩剂0.3g,混合搅拌制得纳米多孔防腐隔热涂料,使用温度1200℃,常温导热系数0.039w/m·k。

    实施例3。

    取10g硅酸镁铝加水500g,浸泡24h,然后以1800r/mim的速度剪切分散3h,制得粘稠硅酸镁铝触变性胶体。取硅酸镁铝胶体500g、水性丙烯酸树脂300g、漂珠100g、硅灰20g、氧化钛40g、铝粉20g、分散剂0.1g,混合搅拌制得纳米多孔防腐隔热涂料,使用温度600℃,常温导热系数0.040w/m·k。

    实施例4。

    取10g凹凸棒石粉和1g羟乙基纤维素加水400g,浸泡24h,然后以2400r/mim的速度剪切分散3h,制得粘稠凹凸棒石-羟乙基纤维素触变性胶体。取凹凸棒石-羟乙基纤维素触变性胶体500g、水性有机硅树脂230g、氧化铝空心珠120g、硅灰20g、炭黑10g、红丹20g、防水剂1g,混合搅拌制得纳米多孔防腐隔热涂料,使用温度350℃,常温导热系数0.042w/m·k。

    以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

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