CN106336780A - 一种防腐绝热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种防腐绝热涂料及其制备方法，该涂料包括纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠9～13％，中空纤维组份10～17％，异丁烯‑异戊二烯与丙烯酸酯共聚物25～35％、改性环氧树脂25～45％、纳米石墨烯粉体10～18％。涂料设计超低热导率交联体系，利用超强、耐高温、耐磨交联物形成涂料的高强度与耐磨性能、利用超低热传导的热绝缘包裹物来组成点阵式的热阻架构、利用空心纤维来增加强度与抗撕裂性，同时降低交联物的导热系数，利用纳米石墨烯粉体的超高强度来稳定涂料的耐撞击性能。通过上述方式，本发明能够得到具有超低导热系数的防腐耐磨耐撞击的防护功能性涂料。

Description

一种防腐绝热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性防腐绝热涂料，属于高强度防腐绝热涂料技术领域，特别是涉及一种具有超低导热系数的高强度防腐绝热涂料及其制备方法。
背景技术
我们国家大型装备如各种船舶、海上平台、重工业罐体都是用普通的防腐油漆涂装，需要保温隔热的部分一般在船体、平台内部采用保温材料进行隔热保温，这些大型装备都是长期暴露在阳光直晒下，由于普通钢板与油漆组合的吸热性能好，所以装备往往承受阳光暴晒后的高温状态，装备不但外表面温度高，同时向内部辐射热量，所以造成内部温度也高，装备由于温度高，不但造成作业人员无法在表面行走作业，而且大型设备表面与内部都不能存放易燃易爆或者对温度敏感的介质，严重影响着这些大型装备的使用与安全。
目前虽然也有一些功能性防晒或者保温防腐涂料，但不是耐温差就是强度不够、抗破损性差，不适合用在这些大型的、移动的、经常磨损和撞击的环境中使用。
因此，急需一种既具有超低导热系数、又具有超强耐磨、抗撞击的防腐功能性涂料。
发明内容
本发明的目的在于解决传统油漆性能的不足，提供一种具有超低导热系数的高强度防腐绝热涂料，该涂料采用耐高温(300℃以上)、耐磨、抗撕裂的树脂与橡胶交联组合，解决防腐、抗水、耐磨、耐高温问题。
本发明具体采用以下技术方案：
一种防腐绝热涂料，其特征在于：
所述防腐绝热涂料的组份包括纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠、中空纤维、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、改性环氧树脂、纳米石墨烯粉体；其中各组份所占重量百分比如下：
纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠9～13％，中空纤维组份10～17％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物25～35％、改性环氧树脂25～45％、纳米石墨烯粉体10～18％；
所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:90-10:85；
所述中空微纤维组份包括有以下重量百分比的各组分：
六钛酸钾晶须5～17％，空心超细纤维粉83～95％；
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55～65％，丙烯酸酯液体橡胶35～45％；
所述改性环氧树脂包括有以下重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15～25％，环氧树脂75～85％。
本发明还进一步包括以下优选方案：
所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g，中空微珠颗粒粒径为5～50um。
所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um；所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。
所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份室温下(10℃—30℃)固化。
所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
所述纳米石墨烯粉体粒径为50nm～300nm之间。
本申请还公开了一种前述防腐绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括有以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用；
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，自然降温到室温(10℃—30℃)，转速800转/分钟以上，备用；
步骤3：将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在室温下(10℃—30℃)按比例(10～17：25～35：25～45：10～18)混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，转速700～1000转/分钟；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按91:9～81:13比例在室温下(10℃—30℃)混合，低速搅拌20分钟，转速70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
所述防腐绝热涂料的制备方法，还优选包括以下方案：
在步骤1中，先将中空微珠用卧式粉体混合机进行低速即每分钟70转～120转搅拌，同时，在混合机内顶进行喷雾有机硅树脂，按每公斤中空微珠喷雾有机硅树脂10g，喷雾结束后，继续搅拌10分钟，添加纳米二氧化硅气凝胶，继续搅拌20分钟；然后将纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠物料进行150℃～180℃烘干。
本申请与现有技术相比，其有益效果为：
本申请解决了长期以来大型户外装备如大型船舶、海上平台、重工业装备等无法同时实现外表面涂装、超级防腐隔热、耐磨耐撞击等性能的问题。确保了材料本涂料后，这些装备表面与内部在阳光暴晒下温度大大降低，既保证了表面与内部作业的正常进行，同时保证了存放物料的安全性。
本申请解决了传统保温涂料无法解决的超低导热系数问题。
本申请解决了传统保温涂料无法达到大强度、抗撞击的问题。
本申请的防腐绝热涂料环保、无毒，生产过程中没有污染和排放。
本申请的防腐绝热涂料附加值高，产业价值与社会价值大。
附图说明
图1为防腐绝热涂料的制备方法流程示意图；
图2为本发明的防腐绝热涂料的导热系数曲线。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍。
本发明公开了一种防腐绝热涂料及其制备方法。
所述防腐绝热涂料包括纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠9～13％，中空纤维组份10～17％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物25～35％、改性环氧树脂25～45％、纳米石墨烯粉体10～18％。
其中，所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:80-10:85。
所述中空微珠为市场所售中空玻璃微珠(密度0.3g/ml以下)或中空陶瓷微珠(密度0.4g/ml以下)。
所述中空微纤维组份由以下占本组份重量百分比的各组分混合而成：
六钛酸钾晶须5～17％，空心超细纤维粉83～95％。
所述的空心超细纤维粉为将三维卷曲中空纤维(市场售)进行剪切后所得纤维粉。
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下占本组份重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55～65％，丙烯酸酯液体橡胶35～45％。
所述改性环氧树脂包括有以下占本组份重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15～25％，环氧树脂75～85％。
进一步，所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g.中空微珠颗粒粒径为5～50um。所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um。所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份常温固化。所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。所述纳米石墨烯粉体平均粒径为50nm～300nm。
如附图1所示，为本申请防腐绝热涂料其制备方法的流程示意图，防腐绝热涂料其制备方法包括以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用。
先将中空微珠用卧式粉体混合机进行低速即每分钟70转～120转搅拌，同时，在混合机内顶进行喷雾有机硅树脂，按每公斤中空微珠喷雾有机硅树脂10g，喷雾结束后，继续搅拌10分钟，添加纳米二氧化硅气凝胶，继续搅拌20分钟；然后将纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠物料进行150℃～180℃烘干。
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，自然降温到室温(10℃—30℃)，转速800转/分钟以上，备用；
步骤3：将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在室温下(10℃—30℃)按比例(10～17：25～35：25～45：10～18)混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，转速700～1000转；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按91:9～81:13比例在室温下(10℃—30℃)混合，低速搅拌20分钟，转速70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
下面通过具体实施例对以上技术方案进行详细介绍。
实施例1：
纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠9％，中空纤维组份10％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物35％、改性环氧树脂35％、纳米石墨烯粉体11％；
所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:80；
所述中空微纤维组份包括有以下重量百分比的各组分：
六钛酸钾晶须8％，空心超细纤维粉92％；
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55％，丙烯酸酯液体橡胶45％；
所述改性环氧树脂包括有以下重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15％，环氧树脂85％。
所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g，中空微珠颗粒粒径为5～50um。
所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um；所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。
所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份室温下(10℃—30℃)固化。
所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
所述纳米石墨烯粉体粒径为50nm～300nm之间。
所述制备方法包括有以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用。
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，自然降温到室温(10℃—30℃)，转速800转/分钟以上，备用；
步骤3：将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在室温下(10℃—30℃)按比例(10：35：35：11)混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，转速700～1000转；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按91:9比例在室温下(10℃—30℃)混合，低速搅拌20分钟，转速70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
本实施例是将起隔热作用的组份(包裹的中空微珠和中空纤维组份)比例将至最低，而将构成本防腐绝热涂料结构部分的物料比例增大，所得防腐绝热涂料的性能如下：
25℃时的导热系数为：0.018w/m.k。
最高耐温：300℃。
剥离强度：2Mpa
抗压强度：5.5Mpa
实施例2：
纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠13％，中空纤维组份10％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物35％、改性环氧树脂31％、纳米石墨烯粉体11％；
所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:80；
所述中空微纤维组份包括有以下重量百分比的各组分：
六钛酸钾晶须8％，空心超细纤维粉92％；
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55％，丙烯酸酯液体橡胶45％；
所述改性环氧树脂包括有以下重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15％，环氧树脂85％。
所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g，中空微珠颗粒粒径为5～50um。
所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um；所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。
所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份室温下(10℃—30℃)固化。
所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
所述纳米石墨烯粉体粒径为50nm～300nm之间。
所述制备方法包括有以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用。
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，自然降温到室温(10℃—30℃)，转速800转/分钟以上，备用；
步骤3：将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在室温下(10℃—30℃)按比例(10：35：31：11)混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，转速700～1000转；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按87:13比例在室温下(10℃—30℃)混合，低速搅拌20分钟，转速70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
本实施例是将起隔热作用的包裹中空微珠比例增至最大，中空纤维保持比例最低不变，而将构成本防腐绝热涂料结构部分的物料比例略降，所得防腐绝热涂料的性能如下：
25℃时的导热系数为：0.013w/m.k。
最高耐温：330℃。
剥离强度：1.2Mpa
抗压强度：3.5Mpa
实施例3：
纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠13％，中空纤维组份17％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物30％、改性环氧树脂29％、纳米石墨烯粉体11％；
所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:80；
所述中空微纤维组份包括有以下重量百分比的各组分：
六钛酸钾晶须8％，空心超细纤维粉92％；
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55％，丙烯酸酯液体橡胶45％；
所述改性环氧树脂包括有以下重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15％，环氧树脂85％。
所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g，中空微珠颗粒粒径为5～50um。
所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um；所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。
所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份室温下(10℃—30℃)固化。
所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
所述纳米石墨烯粉体粒径为50nm～300nm之间。
所述制备方法包括有以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用。
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，自然降温到室温(10℃—30℃)，转速800转/分钟以上，备用；
步骤3：将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在室温下(10℃—30℃)按比例(17：30：29：11)混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，转速700～1000转；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按87:13比例在室温下(10℃—30℃)混合，低速搅拌20分钟，转速70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
本实施例是将起隔热作用的包裹中空微珠和中空纤维比例全增至最大，而将构成本防腐绝热涂料结构部分的物料比例继续下调，所得防腐绝热涂料的性能如下：
25℃时的导热系数为：0.009w/m.k。
最高耐温：350℃。
剥离强度：1Mpa
抗压强度：3Mpa
如图2所示，为本发明的防腐绝热涂料的导热系数曲线。
从该曲线中可以看出：
1、在30℃以下，该防腐绝热涂料的导热系数低于0.01w/m.k。
2、在300℃以下，该防腐绝热涂料的导热系数曲线为直线，随温度的增加，导热系数平稳缓慢增加，也就是该涂料的热阻性能非常稳定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种防腐绝热涂料，其特征在于：
所述防腐绝热涂料的组份包括纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠、中空纤维、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、改性环氧树脂、纳米石墨烯粉体；其中各组份所占重量百分比如下：
纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠9～13％，中空纤维组份10～17％，异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物25～35％、改性环氧树脂25～45％、纳米石墨烯粉体10～18％；
所述纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠中，纳米二氧化硅气凝胶和中空微珠的重量比为：15:80-10:85；
所述中空微纤维组份包括有以下重量百分比的各组分：
六钛酸钾晶须5～17％，空心超细纤维粉83～95％；
所述异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物包括有以下重量百分比的各组分：
异丁烯-异戊二烯液体橡胶55～65％，丙烯酸酯液体橡胶35～45％；
所述改性环氧树脂包括有以下重量百分比的各组分：
苯并恶嗪树脂15～25％，环氧树脂75～85％。
2.根据权利要求1所述的防腐绝热涂料，其特征在于：
所述的纳米二氧化硅气凝胶比表面积大于600㎡/g，中空微珠颗粒粒径为5～50um。
3.根据权利要求1或2所述的防腐绝热涂料，其特征在于：
所述六钛酸钾晶须，直径0.1～0.6um，长度3～20um；所述空心超细纤维粉，长度为0.8mm～2mm，壁厚为直径的20％。
4.根据权利要求1所述的防腐绝热涂料，其特征在于：
所述异丁烯-异戊二烯液体橡胶和丙烯酸酯液体橡胶，为单组份并在10℃—30℃范围内固化。
5.根据权利要求1所述的防腐绝热涂料，其特征在于：
所述的环氧树脂为多酚型缩水甘油醚环氧树脂。
6.根据权利要求1所述一种防腐绝热涂料，其特征在于：
所述纳米石墨烯粉体粒径为50nm～300nm之间。
7.一种权利要求1-6所述的防腐绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括有以下步骤：
步骤1：制备纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠，备用；
步骤2：制备改性环氧树脂，将苯并恶嗪树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂按比例混合，升温到50℃，搅拌20分钟，转速800转/分钟以上，然后自然降温到10℃—30℃范围，得到改性环氧树脂，备用；
步骤3：按照权利要求1所述的重量百分比，将中空微纤维组份、异丁烯-异戊二烯与丙烯酸酯共聚物、纳米石墨烯粉体以及步骤2制备的改性环氧树脂物料在10℃—30℃范围内按比例混合、高速搅拌20分钟，得到混合物料，其中，转速为700～1000转/分钟；
步骤4：将步骤3制备的混合物料与步骤1制备的纳米二氧化硅气凝胶包裹中空微珠按91:9～81:13比例混合，在10℃—30℃范围内低速搅拌20分钟，其中，转速为70～120转/分钟，即得到所述防腐绝热涂料。
8.根据权利要求7所述防腐绝热涂料的制备方法，其特征在于：
在步骤1中，先将中空微珠用卧式粉体混合机进行低速即每分钟70转～120转搅拌，同时，在混合机内顶进行喷雾有机硅树脂，按每公斤中空微珠喷雾有机硅树脂10g，喷雾结束后，继续搅拌10分钟，添加纳米二氧化硅气凝胶，继续搅拌20分钟；然后将纳米二氧化硅气凝胶包裹的中空微珠物料进行150℃～180℃烘干。
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