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_3

文档序号:9559953阅读:来源:国知局
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。
[0035] 钙矾石胶体,可通过以下反应获得: A12(S04) · 18H20+6Ca(0H)2'、、、職,3CaO · A1203 · 3CaS04 · 32H20 CaO · Al203+2Ca0+3CaS04 · 2H20+30H20 3C3A · 3CaS04 · 32HzO 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: Si02 · ηΗ20+Α1203 · mH20 ***? A1203 · Si02 · (m+n)H20 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。
[0036] 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。
[0037] 总体而言,无机触变性胶体有以下非常独特的优异性质。
[0038] 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。
[0039] 2)与各类结合剂有很高的相容性。
[0040] 3)相比有机类模板剂无毒无害,且不需要后期去除。
[0041] 4)可以耐800°C的高温。
[0042] 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。 [0043] 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。
[0044] 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。
[0045] 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。
[0046] 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。
[0047] 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。
[0048] 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1?涂料对远红外1?温福射的发射能力,从而进一步提1?涂料的隔热能力。
[0049] 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。
[0050] 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。
[0051] 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。
[0052] 有益效果。
[0053] 综上所述,相对于已有技术,本发明具有以下突出的优势。
[0054] 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。
[0055] 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。
[0056] 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-l〇(n〇〇(TC,导热系数0. 03~0. 06w/ m · k〇
[0057] 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】
[0058] 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。
[0059] 实施例1。
[0060] 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、玻化微珠50g、硅微粉50g、氧化钛50g、云 母l〇g、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°C, 常温导热系数〇. 〇35w/m · k。
[0061] 实施例2。
[0062] 取50g浓度30%硅溶胶溶于300g 7jC,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
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