CN111944361A - 一种新型水性保温涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型水性保温涂料及其制备方法和使用方法，其包括新型水性保温涂料底料和新型水性保温涂料面料，其使用包括新型水性保温涂料底料喷涂和新型水性保温涂料面料喷涂。本发明陶瓷保温涂料通过材料中低传导率的空心二氧化硅瓷粒降低热量或冷量的传导速率，以减少热、冷量损失，还具有较高的红外反射率，能将部分热量反射回热源，从而起到保温效果。
Description
技术领域
本发明涉及保温涂料技术领域，具体为一种新型水性保温涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
陶瓷保温材料的适用范围广泛，可用于任何需要保温的工程，尤其是在油田保温领域，油田井口管道对保温性要求较高，而目前的油田保温管道，一般需要进行特殊处理进行保温处理，处理工艺复杂，费事费力，后期保养维护复杂。
在管道处理中，通过刷涂保温层可以很好的起到保温效果，但是而传统的保温涂料保温效果不佳，其制备方法及使用方法都较为复杂，不利于大规模工业化生产和施工使用。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种新型水性保温涂料及其制备方法和使用方法。
根据本发明的目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型水性保温涂料，包括新型水性保温涂料底料和新型水性保温涂料面料，其中，
所述新型水性保温涂料底料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%；
所述新型水性保温涂料面料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%。
上述一种新型水性保温涂料的制备方法，包括如下步骤：
a.新型水性保温涂料底料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀，制得新型水性保温涂料底料，装桶；
b.新型水性保温涂料面料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀后配以1：1的纯净水，放入容器中搅拌均匀，制得新型水性保温涂料面料，装桶。
上述一种新型水性保温涂料的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，将所施工的表面用清水擦洗干净，保持其整体的清洁性，增强涂料的附着力；
步骤2，新型水性保温涂料底料喷涂
用搅拌器将新型水性保温涂料底料自下而上搅拌均匀，加水，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g；
将搅拌器将新型水性保温涂料底料加入电动喷枪的喷壶内，对管线流程进行喷涂，喷至在流程上形成一层均匀的薄层；
步骤3，新型水性保温涂料面料喷涂
用搅拌器将新型水性保温涂料面料自下而上搅拌均匀，加水，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g；
在步骤2施工首层喷涂完成15-30分钟后进行喷涂，将搅拌器将新型水性保温涂料面料加入电动喷枪的喷壶内，对流程进行喷涂，每喷涂两次涂层厚度增加一毫米，每次喷涂间隔15-30分钟，直至涂料覆盖3-5毫米厚度为宜；
步骤4，施工完成后，清洗喷枪、容器，新型水性保温涂料封盖保存至阴凉处。
进一步地，步骤2中，涂料与水的使用配比为流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴。
进一步地，步骤2中，涂料与水的配比极限浓度数值为每公斤涂料加水400g，此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴。
进一步地，步骤2中，使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。
进一步地，步骤3中，涂料与水的使用配比为流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴
进一步地，步骤3中，涂料与水的配比极限浓度数值为每公斤涂料加水400g，此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴。
进一步地，步骤3中，使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种新型水性保温涂料及其制备方法和使用方法，陶瓷保温涂料通过材料中低传导率的空心二氧化硅瓷粒降低热量或冷量的传导速率，以减少热、冷量损失，还具有较高的红外反射率，能将部分热量反射回热源，从而起到保温效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型水性保温涂料，包括新型水性保温涂料底料和新型水性保温涂料面料，其中，
新型水性保温涂料底料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%；
新型水性保温涂料面料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%。
上述一种新型水性保温涂料的制备方法，包括如下步骤：
a.新型水性保温涂料底料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀，制得新型水性保温涂料底料，装桶；
b.新型水性保温涂料面料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀后配以1：1的纯净水，放入容器中搅拌均匀，制得新型水性保温涂料面料，装桶。
上述一种新型水性保温涂料的使用方法，包括如下步骤：
将所施工的流程用清水擦洗干净，保持其整体的清洁性，增强涂料的附着力。
优先使用新型水性保温涂料底料：
使用前，用搅拌器将涂料自下而上搅拌均匀，搅拌器档位选择1挡，防止转速过快导致涂料飞溅；将涂料若干倒入干净容器中（容器使用前应冲洗干净，防止脏物堵塞喷枪），加水若干，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g（流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴），极限浓度数值为每公斤涂料加水400g（此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴）；将涂料加入电动喷枪的喷壶内，对管线流程进行喷涂，喷至在流程上形成一层均匀的薄层；使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。该材料的作用是在流程表面形成一个牢固的薄层，增强涂料的黏着力，为后续施工奠定良好基础。
然后使用新型水性保温涂料面料：
使用前，用搅拌器将涂料自下而上搅拌均匀，搅拌器档位选择1挡，防止转速过快导致涂料飞溅；将涂料若干倒入干净容器中（容器使用前应冲洗干净，防止脏物堵塞喷枪），加水若干，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g（流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴），极限浓度数值为每公斤涂料加水400g（此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴）；在上一步施工首层喷涂完成15-30分钟后进行（视井温和环境温度而定，手触摸不沾涂料为宜），将涂料加入电动喷枪的喷壶内，对流程进行喷涂，每喷涂两次涂层厚度增加一毫米，每次喷涂间隔15~30分钟，直至涂料覆盖3-5毫米厚度为宜；使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。该涂料作用是在设备流程上形成一层有一定厚度的保温防护层，减少管线中介质的热损失，并能反射热辐射，起到良好的保温效果。
进行上述施工时，需要注意如下事项：
设备流程施工前用清水擦洗干净，严禁沾有油污及其他脏物。
容器使用前及使用后应清洗干净，严禁沾有其他杂物。
涂料使用中应按期多次搅拌，防止产生沉淀导致喷枪堵塞。
电喷枪使用中严禁倒放、摇晃，防止进气孔堵塞，使用时匀速推进，用后喷壶及枪头应用清水喷洗干净，防止涂料凝固后堵塞枪头。
每次喷涂间隔15-30分钟，以手触摸表干为宜。
施工时应选择干燥晴朗天气为宜，严禁雨天、雾天施工。
实施例2 保温层厚度余温降实验
材料与水配比：
采用本申请涂料1kg配450-500g清水，流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴；极限配比为1kg材料配水400g，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴，保温层厚度余温降的关系见下表。
保温层厚度余温降的关系
| 保温层厚度（mm） | 水温（℃） | 保温层温度（℃） | 温降（℃） |
| 1 | 94 | 48 | 46 |
| 2 | 93 | 40 | 53 |
| 3 | 94 | 37 | 57 |
| 5 | 96 | 37 | 59 |
本申请陶瓷新型水性保温涂料性能介绍如下：
绝热原理：陶瓷保温材料是通过材料中低传导率(0.030-0.050)的空心二氧化硅瓷粒降低热量或冷量的传导速率，以减少热、冷量损失，此外，它还具有较高的红外反射率(约70%)，能将部分热量反射回热源，从而起到保温效果。通常在介质温度为100℃的钢制储罐表面，喷涂4500-5500μm该材料，就可使表面温度降低40-50 ℃。
防腐性能：陶瓷保温材料中的颜填料具有很高的耐酸碱性，涂料经测试：粉化和变色级均为0级，500小时盐雾实验合格，经实验室测试证明，2%亚硫酸溶液和烧碱溶液滴在涂料表面不起反应，同时还具有抗紫外线性能。
粘接性能：陶瓷保温材料经检测，与水泥的粘接强度可达0.5Mpa，与钢板可达到0.38Mpa。在大多数洁净、干燥的表面使用，都具有很好的粘接强度。
环保性：陶瓷保温材料不含有害的有机挥发物，产品无毒、无味，为水溶性。在使用中不会产生有害的废弃物和气体。
施工性能：陶瓷保温材料的使用温度范围为-50℃-140℃，施工采用高压无气喷涂，第1遍喷涂厚度为100μm。它可直接在低于80℃物体表面施工，无须关闭***，避免停止运行造成的损失。施工时环境温度≥5℃。施工1遍后应干燥2-8小时后，方可进行第2遍施工。总施工厚度视被保护体设计要求而定，但最小厚度应≥500μm。
适用性：陶瓷保温材料的适用范围广泛。可用于任何需要保温的工程，如储罐、粮库、仓库、建筑物内外墙、屋面、体育馆场、车、船、集装箱等。
使用方法及用量：陶瓷保温材料以液态包装，固含量≥30%，根据施工需要可加入5-8%的水进行稀释，并充分搅拌后方可喷涂。每遍喷涂厚度为100-300μm。按喷涂1000μm厚度计算，理论用量为：0.5- 1.3kg/m2（根据产品型号的不同，使用量有不同）。
包装与贮藏：产品包装为10-30kg塑料桶，贮藏温度应≥5℃，环境干燥，避免阳光照射。成品开盖使用后，有余料时，应及时密封好。散热过程和降低散热损失措施。
本申请陶瓷新型水性保温涂料技术原理
降低散热损失措施
增加热阻
选用导热系数小的材料，根据要求设计厚度。目的是降低外表面温度，从而降低表面的对流散热和辐射散热
减少表面热辐射系数
目的是减少辐射散热
保温结构在使用中的完好性
即保温材料在使用中是否密封，对导热系数有较大的影响。以岩棉保温为例，实际保温效果只能达到设计的70-80%。
保温涂料绝热机理
保温涂料同其它传统保温材料一样，传热过程十分复杂。其传热方式可分为：对流、辐射、传导(包括固相传导，气相传导，气一固相传导)。
陶瓷保温材料绝热机理——减少传导传热
传导传热为接触产生。绝热主要由保温涂料中的固体部分来完成，部分由气相完成。
减少传导传热措施:
1) 选用主晶相、热物理性能、颗粒大小合适的基质固体材料。
2) 增加孔空隙率，减少固体传导。空气导热系数小，常规保温材料为多孔结构，容重小有利于减少固体热传导。
3) 形成真空封闭结构，减少气体传导传热。
2、保温涂料绝热机理——限制气体对流传热
对流传热：主要由保温涂料中的空气来完成。
3、减少措施：
1) 空隙形成封闭结构
静止的空气在室温下的导热系数只有0.0244w/m·k，当空隙尺寸小于气体分子自由行程时，对流就被限制。当气孔直径小于4nm时，气体对流换热量可以忽略不计，轻质保温涂料保温的根本原因是气孔率高、体积密度小。
2) 负压或真空
负压下，气体分子自由行程减小，相同空隙尺寸下的气体对流减弱，所以真空时，可彻底消除对流传热。
3、保温涂料绝热机理——减少辐射传热
减少辐射传热措施是：形成二次反射结构
施工技术条件及要求
1、钢结构表面处理
储罐钢结构表面处理：喷砂除锈、电动除锈、手工除锈均可，除锈最低等级应达到ST2.0级。对原防腐层粘接较牢固的，无需将原防腐层除掉，只需对原防腐层表面进行人工或电动打磨除去锈斑即可。表面除锈达到要求后，用高压水冲洗或用抹布将表面擦洗干净，使表面无锈灰、无油渍，并应在自然条件下完全干燥。
2、陶瓷保温材料涂装
1)施工环境条件：24小时内环境温度应≥5℃，湿度≤80%。
2)施工工具：应采用高压无气喷涂机，喷枪喷涂时，喷嘴距被喷涂面应在300-500mm以内。喷涂机压力调整以涂料刚好出枪分散为佳，压力不宜过大，一般调整在25-35kg/cm²，以免击碎中空陶瓷。
3)每遍喷涂后必须在完全表干后方可喷涂下1遍，在环境温度25℃、湿度≤80%、干燥时间大于24小时的条件下，测试涂层厚度，应符合设计厚度条件。温度越低、湿度越大，则干燥时间越长。
4)喷涂涂层达到设计厚度后，喷涂表面应平整，平均厚度应不小于设计厚度，最小厚度应不小于设计厚度的90%。
5)注意事项：由于涂层具有较高的红外反射率，因此在涂层表面测试温度时，不允许采用红外测温仪。
与市面几种保温材料做对比
表一 陶瓷保温材料与市面主要保温材料性能比较
| 性能指标 | 聚氨酯发泡 | 稀土保温涂料 | 陶瓷保温材料 | 岩棉保温 | 无机珍珠岩类保温涂料 |
| 导热系数 | 0.02—0.045 | 0.055—0.085 | 0.03—0.050 | 0.045—0.065 | 0.060—0.080 |
| 保温效果 | 优 | 较好 | 优 | 较好 | 较好 |
| 黏结强度 | 强 | 较弱 | 强 | 无 | 较弱 |
| 是否需要保护层 | 是 | 是 | 否 | 是 | 是 |
| 耐候性 | 差 | 好 | 优 | 优 | 好 |
| 吸水性 | 低 | 高 | 低 | 高 | 高 |
| 防火等级 | B1 B2 | A | B1 | A | A |
| 干密度 | ≤200 | ≤500 | ≤250 | ≤400 | ≤500 |
| 抗压强度 | 弱，需外壳 | 强 | 强 | 弱，需外壳 | 强 |
| 施工便捷性 | 好 | 好 | 好 | 较差 | 好 |
| 修补便捷性 | 因有外壳，较难修补 | 易于修补 | 易于修补 | 需要较大面积更换 | 易于修补 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新型水性保温涂料，其特征在于，包括新型水性保温涂料底料和新型水性保温涂料面料，其中，
所述新型水性保温涂料底料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%；
所述新型水性保温涂料面料包括：二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%。
2.一种新型水性保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.新型水性保温涂料底料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀，制得新型水性保温涂料底料，装桶；
b.新型水性保温涂料面料制备：
将原材料二氧化硅气凝胶15-45%、弹性苯丙乳液8-15%、水25-30%、成膜助剂2-3%、硅烷偶联剂1.0-1.5%、润湿剂1.0-1.5%、分散剂0.5-1.5%、消泡剂0.5-1.5%、疏水剂3-6%用高速搅拌机分散搅拌35-45分钟，混合均匀后配以1：1的纯净水，放入容器中搅拌均匀，制得新型水性保温涂料面料，装桶。
3.一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将所施工的表面用清水擦洗干净，保持其整体的清洁性，增强涂料的附着力；
步骤2，新型水性保温涂料底料喷涂
用搅拌器将新型水性保温涂料底料自下而上搅拌均匀，加水，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g；
将搅拌器将新型水性保温涂料底料加入电动喷枪的喷壶内，对管线流程进行喷涂，喷至在流程上形成一层均匀的薄层；
步骤3，新型水性保温涂料面料喷涂
用搅拌器将新型水性保温涂料面料自下而上搅拌均匀，加水，使用搅拌器将混合后的涂料搅拌均匀，涂料与水的使用配比为每一公斤涂料加水450-500g；
在步骤2施工首层喷涂完成15-30分钟后进行喷涂，将搅拌器将新型水性保温涂料面料加入电动喷枪的喷壶内，对流程进行喷涂，每喷涂两次涂层厚度增加一毫米，每次喷涂间隔15-30分钟，直至涂料覆盖3-5毫米厚度为宜；
步骤4，施工完成后，清洗喷枪、容器，新型水性保温涂料封盖保存至阴凉处。
4.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤2中，涂料与水的使用配比为流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴。
5.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤2中，涂料与水的配比极限浓度数值为每公斤涂料加水400g，此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴。
6.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤2中，使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。
7.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤3中，涂料与水的使用配比为流量测试漏斗滴数为每分钟12-15滴。
8.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤3中，涂料与水的配比极限浓度数值为每公斤涂料加水400g，此数值为电动喷枪能够正常工作的最大极限浓度，流量测试漏斗滴数为每分钟8滴。
9.根据权利要求3所述的一种新型水性保温涂料的使用方法，其特征在于，步骤3中，使用过程中涂料应定期进行搅拌，防止沉淀。
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|---|---|---|---|---|
| EP0340707A2 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-08 | BASF Aktiengesellschaft | Dämmstoff der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 |
| CN110982360A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 北京航宇顺昌装饰工程有限公司 | 一种用于建筑外墙的复合型隔热保温涂料及制备方法 |
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2020
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0340707A2 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-08 | BASF Aktiengesellschaft | Dämmstoff der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 |
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