本發明涉及功能性涂料,具體涉及一種兼具高導熱、高效隔熱、長效防腐蝕與高致密性于一體的多功能保溫涂料及其制備方法,特別適用于高溫、高濕、高腐蝕性等苛刻工業環境下的設備與管道防護。
背景技術:
1、在石化、冶金、電力等行業中,對高溫設備與管道進行保溫是節能降耗和安全運行的關鍵。目前,市面上主流的保溫涂料主要分為無機保溫涂料和有機保溫涂料兩大類。其中,無機保溫涂料多以硅酸鹽、膨脹珍珠巖為基材,其隔熱原理是借助基材自身構建的多孔結構阻滯熱量傳遞,雖具備一定的基礎隔熱能力,但該類涂料的多孔結構存在致密性差的缺陷,易吸水受潮,進而導致涂料導熱系數隨服役時間升高,通常在使用1~2年后,其導熱系數增幅可達30%以上,且防腐蝕性能薄弱,在酸堿環境中易粉化剝落,無法為設備基體提供長效防護,嚴重削弱保溫效果。有機保溫涂料則通常以環氧樹脂、聚氨酯為基材,并通過添加空心微珠等隔熱填料提升隔熱性能,其致密性相較于無機保溫涂料有所改善,但仍存在顯著技術短板:一方面,隔熱填料與有機涂料基材體系的相容性較差,填料易發生團聚,造成涂料隔熱性能分布不均,影響整體保溫效果的穩定性;另一方面,該類涂料的防腐功能多依賴單一的鋅粉或鉻酸鹽防腐組分,其耐鹽霧性能普遍局限于1000~2000h,涂層整體使用壽命僅為3~5年,難以滿足工業設備長期服役的防腐保溫需求。
2、稀土元素因具有獨特的4f-電子構型,在材料改性中可發揮界面調控、晶體結構優化、活性位點增強等作用。目前已有研究將稀土用于涂料的耐候性提升,但尚未有技術將稀土與高致密性、導熱調控填料、長效防腐組分系統結合,解決上述?“性能失衡、防腐性差、相容性不足”?的技術痛點。
3、綜上,開發一種兼具高致密性、低導熱性、強熱應力分散性、長效防腐性及各功能組分高相容性的新型保溫涂料,對突破現有技術瓶頸、滿足工業領域高溫設備長效保溫防腐需求具有重要的現實意義和產業價值。
技術實現思路
1、本發明的目的在于針對現有保溫涂料存在的上述不足之處,提供一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料及其制備方法。
2、為了實現上述目的,本發明采用如下技術方案:
3、一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,按重量份數計,包括以下原料:
4、成膜樹脂30~45份,稀土改性導熱隔熱填料15~25份,長效防腐組分8~12份,分散劑0.8~1.2?份、消泡劑0.5~0.8?份、增稠劑1.2~1.8?份、流平劑0.5~1.0份,溶劑50~75份、固化劑20~35份。
5、進一步地,所述成膜樹脂為改性環氧樹脂與聚酯樹脂的復配物,兩者復配質量比為2~3:1;所述改性環氧樹脂為雙酚f型環氧樹脂,其環氧值為0.48~0.54eq/100g,所述聚酯樹脂為聚己內酯多元醇,酸值<2mg?koh/g。
6、進一步地,所述稀土改性導熱隔熱填料包括稀土化合物、空心玻璃微珠和納米sio2;所述稀土化合物為la2o3、ceo2中的一種或兩種,且稀土化合物占填料總質量的3~5%;所述空心玻璃微珠的粒徑為50~80μm、抗壓強度≥15mpa;所述納米sio2的粒徑為20~50nm,且空心玻璃微珠與納米sio2的質量比為8:2。
7、進一步地,所述長效防腐組分包括鋅鋁合金粉、鉬酸鋅、三聚磷酸鋁,且三者的質量比為5:3:2,其中鋅鋁合金粉的粒徑為1~3μm、鋅鋁比為3:1。
8、進一步地,所述溶劑包括二甲苯和丁醇,兩者質量比為7:3。
9、進一步地,所述固化劑包括改性聚酰胺和酚醛胺,兩者質量比為6:4;所述改性聚酰胺型號為君江3016t,胺值200±20?mgkoh/g;酚醛胺型號為耐素741c,胺值280±20mgkoh/g。
10、本發明還提供了上述的稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料的制備方法,包括以下步驟:
11、(1)、稀土改性導熱隔熱漿料制備:在球磨機中加入空心玻璃微珠、納米sio2,混勻后加入稀土化合物及部分溶劑,在轉速300~400r/min下球磨2~3h,得到稀土改性導熱隔熱漿料,備用;
12、(2)、預混合液制備:在反應釜中加入剩余溶劑,再依次加入分散劑、消泡劑、流平劑,在轉速200~300r/min下攪拌15~20min,然后加入成膜樹脂,升溫至40~45℃,在轉速500~600r/min下攪拌30~40min,得預混合液;
13、(3)、功能組分復合:向預混合液中加入稀土改性導熱隔熱漿料和長效防腐組分,在40~45℃下,控制轉速為800~1000r/min,攪拌60~90min,至無明顯團聚;
14、(4)、涂料成型:轉速降至300~400r/min,加入增稠劑,接著攪拌20~30min,1000目濾網過濾,然后與固化劑混合均勻后,即得。
15、進一步地,步驟(1)中,球磨機內物料的固液比為1:3。
16、與現有技術相比,本發明的有益效果是:
17、1.性能協同性優異:采用稀土化合物la2o3/ceo2對導熱隔熱填料改性,稀土元素可在填料表面形成穩定的“稀土-基材”界面層,既解決了多孔填料與高致密基材的相容性問題,又能抑制熱量通過填料間隙傳導,使涂料導熱系數≤0.03w/(m?k),同時致密性提升至95%以上,水汽滲透率≤0.01kg/(m2?d);
18、2.防腐蝕壽命長:將稀土元素與鋅鋁合金粉、鉬酸鋅、三聚磷酸鋁復配形成協同防腐體系,在涂層表面形成致密的鈍化膜(含稀土-金屬復合氧化物),且稀土的4f電子可抑制腐蝕離子的擴散,經中性鹽霧試驗(gb/t?10125-2021)測試,涂層耐鹽霧時間≥3000h,防腐蝕壽命延長至8年以上;
19、3.保溫穩定性好:高致密樹脂與稀土改性填料的結合,可避免環境雜質滲透導致的保溫性能衰減,經加速老化試驗(70℃老化1000h)后,涂料導熱系數變化率≤5%,保溫性能保持率≥90%;
20、4.制備工藝可操作性強:整個制備過程無需高溫高壓設備,球磨、攪拌等工序易工業化放大,原料成本可控,適合大規模生產。
1.一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于,按重量份數計,包括以下原料:
2.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述改性環氧樹脂為雙酚f型環氧樹脂,其環氧值為0.48~0.54eq/100g,所述聚酯樹脂為聚己內酯多元醇,酸值<2mg?koh/g。
3.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:改性環氧樹脂與聚酯樹脂的復配質量比為2~3:1。
4.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述稀土化合物占稀土改性導熱隔熱填料總質量的3~5%。
5.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述空心玻璃微珠的粒徑為50~80μm、抗壓強度≥15mpa;所述納米sio2的粒徑為20~50nm,且空心玻璃微珠與納米sio2的質量比為8:2。
6.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述溶劑包括二甲苯和丁醇,兩者質量比為7:3。
7.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述固化劑包括改性聚酰胺和酚醛胺,兩者質量比為6:4;所述改性聚酰胺型號為君江3016t,胺值200±20?mgkoh/g;酚醛胺型號為耐素741c,胺值280±20?mgkoh/g。
8.如權利要求1所述的一種稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料,其特征在于:所述鋅鋁合金粉、鉬酸鋅、三聚磷酸鋁三者的質量比為5:3:2,其中鋅鋁合金粉的粒徑為1~3μm、鋅鋁比為3:1。
9.一種如權利要求1-8任一項所述的稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:
10.如權利要求9所述的稀土改性的高致密導熱隔熱防腐涂料的制備方法,其特征在于:步驟(1)中,球磨機內物料的固液比為1:3。