本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种隔热凉凉胶涂料及其制备方法。
背景技术：
金属材料以其成熟的工艺制备过程和优良的机械性能优势在工业生产与生活领域得到广泛的应用，但其易腐蚀的特性也常给人们带来巨大的人身和财产损失。如使用金属制造的石油化工设备等常规设施，因长期与环境中腐蚀介质接触而发生局部或者大面积的化学、电化学作用，引起材料的腐蚀和破损，造成严重的经济损失。针对金属腐蚀问题，可采用多种工艺技术来保护，减缓或阻止金属的腐蚀反应，其中最为有效和常用的方式就是用防腐蚀涂层来涂覆金属的表面，通过隔绝金属表面和腐蚀介质的接触来达到防腐蚀的目的。
另外，高导热性也是金属的基本特性之一。因此，金属设施容易受到太阳辐射作用而导致材料吸热升温。尤其是在夏季，太阳光照射在地球表面的能量达到1.373kw/m2，使得金属表面的温度可以达70-80℃，这个效应给金属材料的使用和维护带来一定的不便，也会对使用人员造成一定的安全隐患。以石化储罐为例，夏季在太阳的辐照下，油罐表面的温度会大大高于常温，这会引起储罐内部原油的挥发，这一过程，不仅降低了油的质量，同时设备密封不善造成的泄漏挥发会对环境造成严重的污染。
为了解决金属在其应用中遇到的上述两类问题，开发一种既防腐蚀又隔热降温的涂料，可大大降低金属材料的损耗，提高金属设施户外运行的安全性。目前市场上已有的水性防腐蚀涂料，其耐腐蚀指标之一的耐盐雾性可以达到300h；反射隔热涂料类中有隔热温差10～16℃的产品。
综合该两种产品的性能，开发水性防腐蚀隔热涂料，使其同时具有防腐蚀与隔热降温性能，这类产品将会有效提高石化储罐等设施运行的可靠性、稳定性，有望应用于国内石化工业和仓储运输中大量使用的成品油罐、原油罐、石油液化气罐、保冷设备的防腐蚀隔热，其技术意义重大。同时，水性涂料具有环保、经济、节能等特点，适应国家节能减排要求，将产生显著的经济和社会效益。
技术实现要素：
为了解决金属储罐等设施在其应用中遇到的不耐腐蚀及在太阳光照射下表面温度过高的问题，而提供一种隔热凉凉胶涂料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种隔热凉凉胶涂料，包括如下重量份原材料：
水性丙烯酸树脂30-50份、
多功能助剂0.1-0.3份、
分散剂0.05-0.07份
聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料15-35份、
乙二醇1-2份
成膜助剂2.5-3.5份
增稠剂0.1-0.2份
水20-25份。
进一步地，所述多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，可提高浆料的ph稳定性、分散性增稠性以及减少气泡的性能。
进一步地，所述分散剂为xj-5040；所述成膜助剂为十二碳醇酯；所述增稠剂为rm-2020npr。
进一步地，所述聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备方法为：
(1)zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉的制备：将zno、tio2、fe2o3、tic粉末按照质量比5:3:2:0.1形成混合粉末，加入松节油和乙醇，400r/min下球磨3-6h，然后取出所述混合粉末进行干燥；将干燥后的混合粉末置于真空、氮气气氛中升温至1000-1200℃烧结2-4h，冷却后进行细化粉碎制得zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉；
(2)聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备：将zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉加入水中，大于20khz的频率下超声分散0.5-1h，加入苯胺，继续超声分散2-4h后，于室温下加入过硫酸铵，搅拌反应得到固体沉淀，然后水洗至中性、再醇洗，抽滤，烘干后制得聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料。
进一步地，所述zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉在水中的质量浓度10-20g/l；苯胺与水的体积比为1:20；过硫酸铵在水中的质量浓度为125g/l。
进一步地，所述真空的压力为10-30mpa，升温速率为5-10℃/min。
进一步地，所述松节油和乙醇体积比为1:1；球磨过程中混合粉末、松节油和乙醇、球磨珠按照重量比3:2:1进行球磨。
本发明另一方面提供上述涂料的制备方法，包括如下步骤：在水中加入分散剂和一半重量份的多功能助剂搅拌，然后加入聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料在大于1500r/min的转速下使复合材料分散均匀；降低转速至小于1000r/min加入另一半重量份的多功能助剂，然后依次加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、增稠剂和乙二醇，充分混合搅拌得到隔热凉凉胶涂料。
有益技术效果：本发明以zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉为红外辐射型隔热材料与苯胺进行原位复合，制备出聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料，将其与水性丙烯酸树脂剂其他助剂制成涂料后，涂覆于金属表面，具有较好的隔热性能和防腐蚀性能。一方面zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉对波长2～10μm的红外波段具有很好的吸收性能，陶瓷粉中的电子随温度的升高发生剧烈振动，使电子得到能量并处于激发态导致外层电子跃迁至较高能位上，致其脱离原来的电子轨道，但是高能位上的电子是极不稳定的，要从不稳定态回到原来的电子轨道上就必须外释放辐射能，因此在接受模拟太阳光照接收热量后本发明涂料以红外能量形式输出达到降温的作用；另一方面聚苯胺具有较好的导电性，通过催化作用在金属表面形成具有较高稳定性的氧化膜，而金属表面自身的氧化膜在逐渐被环境破坏的同时，形成与金属电子的传递方向相反的电场，缓解电子传递至氧化膜的进程，同时聚苯胺能够催化自身先被还原再被氧化进而修补金属表面已经损坏的氧化膜，从而起到防腐效果。zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉与苯胺进行原位复合所制得的涂料较简单共混所制得涂料的隔热防腐效果均好。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
一种隔热凉凉胶涂料，包括如下重量的原材料：
水性丙烯酸树脂30g
2-氨基-2-甲基-1-丙醇多功能助剂0.1g
xj-5040分散剂0.05g
聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料15g
乙二醇1g
十二碳醇酯成膜助剂2.5g、
rm-2020npr增稠剂0.1g、
水25g。
其中，所述聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备方法为：
(1)zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉的制备：将zno、tio2、fe2o3、tic粉末按照质量比5:3:2:0.1形成混合粉末，加入体积比为1:1松节油和乙醇，400r/min下球磨3h，球磨过程中混合粉末、松节油和乙醇、球磨珠按照重量比3:2:1进行球磨，然后取出所述混合粉末进行干燥；将干燥后的混合粉末置于10mpa真空压力、氮气气氛中以5℃/min的升温速率升温至1180℃烧结3h，冷却后进行细化粉碎制得zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉；
(2)聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备：将5gzno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉加入500ml水中，22khz的频率下超声分散1h，加入25ml苯胺，继续超声分散4h后，于室温下加入62.5g过硫酸铵，搅拌反应得到固体沉淀，然后水洗至中性、再醇洗，抽滤，烘干后制得聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料。
上述涂料的制备方法，包括如下步骤：取上述重量原材料，在水中加入分散剂和一半重量份的多功能助剂搅拌，然后加入聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料在2000r/min的转速下使复合材料分散均匀；降低转速至500r/min加入另一半重量份的多功能助剂，然后依次加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、增稠剂和乙二醇，充分混合搅拌得到隔热凉凉胶涂料。
实施例2
一种隔热凉凉胶涂料，包括如下重量的原材料：
水性丙烯酸树脂40g
2-氨基-2-甲基-1-丙醇多功能助剂0.2g
xj-5040分散剂0.05g
聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料25g
乙二醇1.5g
十二碳醇酯成膜助剂3g
rm-2020npr增稠剂0.15g
水25g。
其中，所述聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备方法为：
(1)zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉的制备：将zno、tio2、fe2o3、tic粉末按照质量比5:3:2:0.1形成混合粉末，加入体积比为1:1松节油和乙醇，400r/min下球磨5h，球磨过程中混合粉末、松节油和乙醇、球磨珠按照重量比3:2:1进行球磨，然后取出所述混合粉末进行干燥；将干燥后的混合粉末置于30mpa真空压力、氮气气氛中以5℃/min的升温速率升温至1130℃烧结4h，冷却后进行细化粉碎制得zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉；
(2)聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备：将5gzno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉加入250ml水中，22khz的频率下超声分散0.5h，加入12.5ml苯胺，继续超声分散2h后，于室温下加入31.25g过硫酸铵，搅拌反应得到固体沉淀，然后水洗至中性、再醇洗，抽滤，烘干后制得聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料。
上述涂料的制备方法，包括如下步骤：取上述重量原材料，在水中加入分散剂和一半重量份的多功能助剂搅拌，然后加入聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料在2000r/min的转速下使复合材料分散均匀；降低转速至500r/min加入另一半重量份的多功能助剂，然后依次加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、增稠剂和乙二醇，充分混合搅拌得到隔热凉凉胶涂料。
实施例3
一种隔热凉凉胶涂料，包括如下重量的原材料：
水性丙烯酸树脂50g
2-氨基-2-甲基-1-丙醇多功能助剂0.3g
xj-5040分散剂0.07g
聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料35g
乙二醇2g
十二碳醇酯成膜助剂3.5g
rm-2020npr增稠剂0.2g
水20g。
其中，所述聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备方法为：
(1)zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉的制备：将zno、tio2、fe2o3、tic粉末按照质量比5:3:2:0.1形成混合粉末，加入体积比为1:1松节油和乙醇，400r/min下球磨3h，球磨过程中混合粉末、松节油和乙醇、球磨珠按照重量比3:2:1进行球磨，然后取出所述混合粉末进行干燥；将干燥后的混合粉末置于20mpa真空压力、氮气气氛中以10℃/min的升温速率升温至1050℃烧结4h，冷却后进行细化粉碎制得zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉；
(2)聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的制备：将5g陶瓷粉加入350ml水中，22khz的频率下超声分散0.5h，加入17.5ml苯胺，继续超声分散2h后，于室温下加入43.75g过硫酸铵，搅拌反应得到固体沉淀，然后水洗至中性、再醇洗，抽滤，烘干后制得聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料。
上述涂料的制备方法，包括如下步骤：取上述重量原材料，在水中加入分散剂和一半重量份的多功能助剂搅拌，然后加入聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料在2000r/min的转速下使复合材料分散均匀；降低转速至500r/min加入另一半重量份的多功能助剂，然后依次加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、增稠剂和乙二醇，充分混合搅拌得到隔热凉凉胶涂料。
将上述三个实施例制得的陶瓷粉进行fi-ir红外吸收光测试，测得本发明的zno-tio2-fe2o3-tic陶瓷粉在波数约为3400cm-1、1600cm-1、1000cm-1处出现吸收峰，通过“波长(μm)＝10000÷波数”计算波长约，说明本发明的陶瓷粉在2～10μm的范围内具有较好的吸收性能，能够较好的发挥辐射红外线的作用；所制得的聚苯胺/陶瓷粉原位复合材料的电导率测得约为50～100s/cm。
对比例1
采用实施例1的配方，分别合成与实施例1相同用量的聚苯胺和陶瓷粉，然后与其他原材料进行共混，制成涂料。
将上述实施例和对比例的涂料涂覆于厚度为6mm的q235钢板上形成涂层，采用专利201210347219.x中的隔热宏观装置测试涂层的隔热性能，以未涂覆涂料的q235钢板为空白实验；然后测试涂层的耐盐水、酸、碱的性能。数据见表1。
表1实施例与对比例涂层的性能