CN114163846A - 一种气凝胶保温涂料，及其生产用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种气凝胶保温涂料，及其生产用设备。本发明通过延长打浆时间，设置合适的打浆pH范围的方式，达到气凝胶表面三层高强度包膜的目的。此外，本发明还通过在预混机体上设置预混搅拌柱、打浆机体、打浆驱动柱、旋转轴单元、外壳单元、皮带单元、夹紧轮单元以及连接管单元的方式，使得预混操作的时间和动力，可以同步给打浆操作，保证在较长打浆时间的前提下，具有相对较短的整个打浆操作耗时和耗能。本发明具有以下优点：SiO2气凝胶上三层包膜的结构稳定、高效，包膜形成工艺合理、可靠，保证最终的保温涂料具有较好的耐候性。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种气凝胶保温涂料，及其生产用设备。
背景技术
气凝胶保温涂料，一般用在各种供热管道的表面，以起到保温、隔热的效果。气凝胶保温涂料的组成，一般包括三大类，即成膜物、填料以及助剂，其中的成膜物可以是自交联丙烯酸乳液，填料则包括SiO2或TiO2气凝胶、空心玻璃微珠以及六钛酸钾晶须等，而助剂则是一些常规的偶联剂、流平剂等。
但是，现有的气凝胶保温涂料在使用过程中，也发现了存在不少问题，其中最关键的就是填料的分散性不够，这一点在气凝胶上表现得最为突出，所以气凝胶在添加使用前，就需要对其进行改性。
例如，专利公开号为CN110734686A，公开日为2020.01.31的中国发明专利公开了一种水性反射隔热涂料及其制备方法，所述反射隔热涂料选用碳纳米管改性环氧树脂和有机硅改性氟碳乳液复配作为成膜物质，显著增强了漆膜的柔韧性、摩擦磨损性能，提高了漆膜的附着力；选择加入硅铝包膜改性纳米二氧化钛，赋予漆膜极高的耐候性和反射隔热性能；配合纳米氧化镱、高岭土、重钙等高硬度粒子，使得高硬度粒子在涂料成膜时被包嵌在上述成膜物质形成的致密漆膜中，当漆膜表面受到外界的摩擦时，高硬度粒子承担了大部分的摩擦力，减轻了涂料膜表面的磨耗作用，全面提升了漆膜的反射隔热性、耐磨性和耐洗刷性。
该隔热涂料中的硅铝包膜改性的纳米二氧化钛，虽然分散性可以了，但是仍然存在包膜层厚度不够的问题，最终导致了TiO2的光活性基团没有被彻底掩藏的问题，使得隔热涂料的耐候性一直上不去。
因此，需要对包膜二氧化钛的工艺，及设备进行改进，保证SiO2或TiO2气凝胶具有足够厚度、强度的包膜层。
再例如，专利公告号为CN209188637U，公告日为2019.08.02的中国实用新型专利公开了一种用于涂料用白炭黑打浆装置，包括桶体，所述桶体一侧焊接有注水管，所述注水管表面旋转连接有液体流量计，所述桶体顶部通过螺钉连接有减速机，所述减速机一侧可拆卸连接有料桶，所述料桶底部插接有放料管，所述桶体内腔转动连接有搅拌桨，所述搅拌桨下方焊接有导气管，所述导气管表面开设有通孔，所述导气管一端通过卡扣连接有气泵，所述料桶表面固定连接有刻度线。
但是，该实用新型专利中的打浆装置，其打浆操作需要独立电机运行，打浆操作之前预混合步骤的动力、时间都没有利用上，因此整个涂料生产工艺就存在耗时长、耗能高的问题。
发明内容
本发明提供一种气凝胶保温涂料，其能通过延长打浆时间，设置合适的打浆pH范围的方式，达到气凝胶表面三层高强度包膜的目的。
此外，本发明还提供一种预混、打浆一体机，其能通过在预混机体上设置预混搅拌柱、打浆机体、打浆驱动柱、旋转轴单元、外壳单元、皮带单元、夹紧轮单元以及连接管单元的方式，使得预混操作的时间和动力，可以同步给打浆操作，保证在较长打浆时间的前提下，具有相对较短的整个打浆操作耗时和耗能。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种气凝胶保温涂料，包括包膜SiO2气凝胶，所述包膜SiO2气凝胶的包膜层从内到外依次为硅包膜层、铝包膜层以及锆包膜层，所述硅包膜层的厚度为2.0-6.0μm，所述铝包膜层的厚度为1.0-1.5μm，所述锆包膜层的厚度为4.0-15.0μm。
进一步优选的技术方案在于：所述硅包膜层的打浆包膜时间为15-20min，浆料pH为7.0-8.0；所述铝包膜层的打浆包膜时间为10-15min，浆料pH为8.5-9.0；所述锆包膜层的打浆包膜时间为30-35min，浆料pH为8.0-12.0。
一种气凝胶保温涂料的生产用设备，包括预混机体，预混搅拌柱，打浆机体，以及打浆驱动柱，还包括插接设置在所述预混机体底板上且连接所述预混搅拌柱的旋转轴单元，设置在所述预混机体下底面和所述打浆机体上表面上并用于覆盖所述旋转轴单元的外壳单元，设置在所述旋转轴单元上且穿出所述外壳单元后用于连接所述打浆驱动柱的皮带单元，设置在所述外壳单元上并用于张紧所述皮带单元的夹紧轮单元，以及设置在所述预混机体出料口和所述打浆机体进料口之间的连接管单元。
进一步优选的技术方案在于：所述旋转轴单元包括设置在所述预混机体底板开孔上的竖向轴体，以及设置在所述预混搅拌柱和所述竖向轴体之间的联轴器。
进一步优选的技术方案在于：所述外壳单元包括设置在所述预混机体下底面上且套接所述竖向轴体的上管段，设置在所述打浆机体上表面上且套接所述竖向轴体的下管段，分别设置在所述上管段和下管段上并用于通过所述竖向轴体的两个开孔圆板，以及设置在上下两个所述开孔圆板之间并用于向往伸出安装所述皮带单元的弧形板，所述开孔圆板的外径大于所述上管段和下管段的外径。
进一步优选的技术方案在于：所述皮带单元包括设置在所述竖向轴体上的主动轮，设置在所述打浆驱动柱上且直径小于所述主动轮的从动轮，以及套在所述主动轮和从动轮上且穿过所述弧形板开口位置处的驱动皮带。
进一步优选的技术方案在于：所述夹紧轮单元包括设置在所述弧形板开口位置处并用于连接上下两个所述开孔圆板的U型架部，以及插接设置在所述U型架部上并通过往所述主动轮方向移动方式以用于张紧所述驱动皮带的导向轮部。
进一步优选的技术方案在于：所述U型架部包括设置在上方所述开孔圆板的下表面上的横梁板，分别设置在所述横梁板下表面上两端位置处并用于连接下方所述开孔圆板的两个竖向柱，以及设置在所述横梁板上并用于设置所述导向轮部的安装孔。
进一步优选的技术方案在于：所述导向轮部包括设置在所述安装孔上的螺纹柱，设置在所述螺纹柱靠近所述从动轮的一侧端面上的侧向板体，分别设置在所述侧向板体的两端且位于所述驱动皮带外侧位置处的两个滑轮，以及设置在所述螺纹柱上并用于在所述横梁板上进行内侧限位操作的张紧用螺母。
进一步优选的技术方案在于：所述连接管单元包括分别设置在所述预混机体和打浆机体上的两个管体法兰，以及设置在两个所述管体法兰之间的竖向管体。
本发明具有以下优点：
第一，SiO2气凝胶上三层包膜的结构稳定、高效，包膜形成工艺合理、可靠，保证最终的保温涂料具有较好的耐候性；
第二，预混、打浆一体机的结构巧妙、稳定，利用预混机的动力、同步预混操作的时间，保证整个涂料生产过程在打浆时间相对较长的前提下，仍然具有整体耗时短、耗能低的优点；
第三，预混搅拌柱与打浆驱动柱之间的传动结构稳定性好、安全性高，传动结构松紧可调，有效使用寿命长；
第四，打浆机体悬挂在预混机体上，具有足够的安装强度，不易掉落。
附图说明
图1为本发明中包膜SiO2气凝胶的结构示意图。
图2为本发明中预混、打浆一体机的结构示意图。
图3为本发明中皮带单元在俯视角度下的位置结构示意图。
图4为本发明中外壳单元的结构示意图。
图5为本发明中夹紧轮单元的结构示意图。
图6为本发明中连接管单元的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：硅包膜层a、铝包膜层b、锆包膜层c、预混机体11、预混搅拌柱12、打浆机体13、打浆驱动柱14、旋转轴单元1、外壳单元2、皮带单元3、夹紧轮单元4、连接管单元5、竖向轴体101、联轴器102、上管段201、下管段202、开孔圆板203、弧形板204、主动轮301、从动轮302、驱动皮带303、U型架部401、导向轮部402、横梁板401a、竖向柱401b、安装孔401c、螺纹柱402a、侧向板体402b、滑轮402c、张紧用螺母402d、管体法兰501、竖向管体502。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例
如附图1-6所示，一种气凝胶保温涂料，包括包膜SiO2气凝胶，所述包膜SiO2气凝胶的包膜层从内到外依次为硅包膜层、铝包膜层以及锆包膜层，所述硅包膜层的厚度为2.0-6.0μm，所述铝包膜层的厚度为1.0-1.5μm，所述锆包膜层的厚度为4.0-15.0μm。
在本实施例中，所述硅包膜层使用的包覆料为硅酸镁，所述铝包膜层使用的包覆料为铝酸钠，所述锆包膜层使用的包覆料为锆酸钠，用于在气凝胶表面依次形成足够厚度的、遮掩充分的三层包膜。
所述硅包膜层的打浆包膜时间为15-20min，浆料pH为7.0-8.0；所述铝包膜层的打浆包膜时间为10-15min，浆料pH为8.5-9.0；所述锆包膜层的打浆包膜时间为30-35min，浆料pH为8.0-12.0。
在本实施例中，三层包膜的打浆包膜环境均为碱性，可以采用常见的碱液进行所需pH的调节，而上述至少10min的打浆时间，也是明显大于现有技术的，保证充分的打浆包膜效果。
一种气凝胶保温涂料的生产用设备，包括预混机体11，预混搅拌柱12，打浆机体13，以及打浆驱动柱14，还包括插接设置在所述预混机体11底板上且连接所述预混搅拌柱12的旋转轴单元1，设置在所述预混机体11下底面和所述打浆机体13上表面上并用于覆盖所述旋转轴单元1的外壳单元2，设置在所述旋转轴单元1上且穿出所述外壳单元2后用于连接所述打浆驱动柱14的皮带单元3，设置在所述外壳单元2上并用于张紧所述皮带单元3的夹紧轮单元4，以及设置在所述预混机体11出料口和所述打浆机体13进料口之间的连接管单元5。
在本实施例中，所述生产用设备指的是一种预混、打浆一体机，其优点至少包括以下几项：
第一，预混、打浆两个操作使用一台驱动电机，保证整个生产工艺更加高效、经济；
第二，在一台驱动电机的前提下，上一种浆料在包膜的同时，下一种浆料正在进行预混操作，两个动作同时进行，保证整个涂料生产工艺具有耗时短的优点；
第三，所述外壳单元2与连接管单元5一起，用于在所述预混机体11上稳定悬挂所述打浆机体13，节省所述打浆机体13的安装结构；
第四，所述外壳单元2侧边开口设计，以保证有效安装需要伸出的所述皮带单元3，此时所述外壳单元2的上下连接能力就被打折扣了，因此设置所述夹紧轮单元4，来弥补所述外壳单元2处的强度不足问题，而所述夹紧轮单元4恰恰又可以张紧调节所述皮带单元3，使得其皮带即使小幅松弛了，也能张紧后再用，因此这三者具有结构关联性强、功能互补性突出的优点。
所述旋转轴单元1包括设置在所述预混机体11底板开孔上的竖向轴体101，以及设置在所述预混搅拌柱12和所述竖向轴体101之间的联轴器102。
在本实施例中，现有的所述预混搅拌柱12的下端，设置在所述预混机体11内，因此所述预混机体11的底板上开孔，所述竖向轴体101向上连接所述预混搅拌柱12下端，通过所述联轴器102。
此外，上述底板上的开孔处，可以设置动密封，例如O形圈，保证所述竖向轴体101既具有旋转可靠性，又具有密封不漏液的特点。
所述外壳单元2包括设置在所述预混机体11下底面上且套接所述竖向轴体101的上管段201，设置在所述打浆机体13上表面上且套接所述竖向轴体101的下管段202，分别设置在所述上管段201和下管段202上并用于通过所述竖向轴体101的两个开孔圆板203，以及设置在上下两个所述开孔圆板203之间并用于向往伸出安装所述皮带单元3的弧形板204，所述开孔圆板203的外径大于所述上管段201和下管段202的外径。
在本实施例中，所述外壳单元2可以是一体成型的，和所述连接管单元5一起，悬挂所述打浆机体13，其中所述上管段201、下管段202用于简单地套接保护所述竖向轴体101。
而所述弧形板204和两个开孔圆板203，这三者形成一个相对较大的开口空腔，其目的是：1、用于在内部安装所述皮带单元3的皮带轮；2、让所述皮带单元3的皮带得以向外伸出。
最后，所述弧形板204的圆心角度数范围大于180°，保证其开口尺寸在可以安装皮带的前提下，尽可能得小一点，因为所述弧形板204的这个圆形圈越大，上下连接强度就越大。
所述皮带单元3包括设置在所述竖向轴体101上的主动轮301，设置在所述打浆驱动柱14上且直径小于所述主动轮301的从动轮302，以及套在所述主动轮301和从动轮302上且穿过所述弧形板204开口位置处的驱动皮带303。
现有技术中，预混操作的搅拌速度，相较于打浆操作则更小，因此设置大的主动轮301带动小的从动轮302的方式，保证打浆操作的旋转速度足够。
此外，所述驱动皮带303为现有常见的橡胶皮带，所述主动轮301、从动轮302均为皮带轮。
所述夹紧轮单元4包括设置在所述弧形板204开口位置处并用于连接上下两个所述开孔圆板203的U型架部401，以及插接设置在所述U型架部401上并通过往所述主动轮301方向移动方式以用于张紧所述驱动皮带303的导向轮部402。
在本实施例中，所述U型架部401的作用有两个：第一，在所述弧形板204的开口处，用于上下连接两个所述开孔圆板203，保证整个所述外壳单元2具有足够的连接抗拉强度；第二，用于内外收缩调节所述导向轮部402，使得一定范围内，所述驱动皮带303即使松弛了，也能让所述导向轮部402重新绷紧、继续使用。
而所述导向轮部402的初始位置，更靠近小的所述从动轮302，然后所述导向轮部402往所述主动轮301方向，即向内收回并固定住，就可以张紧原本已经松弛不可用的所述驱动皮带303。
所述U型架部401包括设置在上方所述开孔圆板203的下表面上的横梁板401a，分别设置在所述横梁板401a下表面上两端位置处并用于连接下方所述开孔圆板203的两个竖向柱401b，以及设置在所述横梁板401a上并用于设置所述导向轮部402的安装孔401c。
在本实施例中，所述横梁板401a和两个所述竖向柱401b，组成一个可以稳定上下连接加固的U型架结构，保证所述开孔圆板203在所述弧形板204的开口处，不易弯曲、断裂。
而所述横梁板401a的内侧边，则用于“拉住”所述导向轮部402，保证所述导向轮部402稳定夹紧所述驱动皮带303。
所述导向轮部402包括设置在所述安装孔401c上的螺纹柱402a，设置在所述螺纹柱402a靠近所述从动轮302的一侧端面上的侧向板体402b，分别设置在所述侧向板体402b的两端且位于所述驱动皮带303外侧位置处的两个滑轮402c，以及设置在所述螺纹柱402a上并用于在所述横梁板401a上进行内侧限位操作的张紧用螺母402d。
在本实施例中，所述滑轮402c也为皮带轮，所述螺纹柱402a的截面形状为正方形，且四个棱边上均设有螺纹，用于满足不会旋转，外加可以螺接的效果，而所述张紧用螺母402d则用于在所述横梁板401a的内侧进行旋转调节，保证所述滑轮402c压在所述驱动皮带303上的力足够、适宜，且两侧对称。
所述连接管单元5包括分别设置在所述预混机体11和打浆机体13上的两个管体法兰501，以及设置在两个所述管体法兰501之间的竖向管体502。
在本实施例中，两个所述管体法兰501分别螺接安装，与所述竖向管体502一体成型，保证足够的竖向连接抗拉能力。
此外，所述竖向管体502向上连接预混操作的出料口、向下连接打浆操作的进料口，且其上设置阀门，保证预混、打浆一体化操作的可行性和稳定性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种气凝胶保温涂料，包括包膜SiO2气凝胶，其特征在于：所述包膜SiO2气凝胶的包膜层从内到外依次为硅包膜层、铝包膜层以及锆包膜层，所述硅包膜层的厚度为2.0-6.0μm，所述铝包膜层的厚度为1.0-1.5μm，所述锆包膜层的厚度为4.0-15.0μm。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶保温涂料，其特征在于：所述硅包膜层的打浆包膜时间为15-20min，浆料pH为7.0-8.0；所述铝包膜层的打浆包膜时间为10-15min，浆料pH为8.5-9.0；所述锆包膜层的打浆包膜时间为30-35min，浆料pH为8.0-12.0。
3.一种如权利要求2所述的气凝胶保温涂料的生产用设备，包括预混机体(11)，预混搅拌柱(12)，打浆机体(13)，以及打浆驱动柱(14)，其特征在于：还包括插接设置在所述预混机体(11)底板上且连接所述预混搅拌柱(12)的旋转轴单元(1)，设置在所述预混机体(11)下底面和所述打浆机体(13)上表面上并用于覆盖所述旋转轴单元(1)的外壳单元(2)，设置在所述旋转轴单元(1)上且穿出所述外壳单元(2)后用于连接所述打浆驱动柱(14)的皮带单元(3)，设置在所述外壳单元(2)上并用于张紧所述皮带单元(3)的夹紧轮单元(4)，以及设置在所述预混机体(11)出料口和所述打浆机体(13)进料口之间的连接管单元(5)。
4.根据权利要求3所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述旋转轴单元(1)包括设置在所述预混机体(11)底板开孔上的竖向轴体(101)，以及设置在所述预混搅拌柱(12)和所述竖向轴体(101)之间的联轴器(102)。
5.根据权利要求4所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述外壳单元(2)包括设置在所述预混机体(11)下底面上且套接所述竖向轴体(101)的上管段(201)，设置在所述打浆机体(13)上表面上且套接所述竖向轴体(101)的下管段(202)，分别设置在所述上管段(201)和下管段(202)上并用于通过所述竖向轴体(101)的两个开孔圆板(203)，以及设置在上下两个所述开孔圆板(203)之间并用于向往伸出安装所述皮带单元(3)的弧形板(204)，所述开孔圆板(203)的外径大于所述上管段(201)和下管段(202)的外径。
6.根据权利要求5所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述皮带单元(3)包括设置在所述竖向轴体(101)上的主动轮(301)，设置在所述打浆驱动柱(14)上且直径小于所述主动轮(301)的从动轮(302)，以及套在所述主动轮(301)和从动轮(302)上且穿过所述弧形板(204)开口位置处的驱动皮带(303)。
7.根据权利要求6所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述夹紧轮单元(4)包括设置在所述弧形板(204)开口位置处并用于连接上下两个所述开孔圆板(203)的U型架部(401)，以及插接设置在所述U型架部(401)上并通过往所述主动轮(301)方向移动方式以用于张紧所述驱动皮带(303)的导向轮部(402)。
8.根据权利要求7所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述U型架部(401)包括设置在上方所述开孔圆板(203)的下表面上的横梁板(401a)，分别设置在所述横梁板(401a)下表面上两端位置处并用于连接下方所述开孔圆板(203)的两个竖向柱(401b)，以及设置在所述横梁板(401a)上并用于设置所述导向轮部(402)的安装孔(401c)。
9.根据权利要求8所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述导向轮部(402)包括设置在所述安装孔(401c)上的螺纹柱(402a)，设置在所述螺纹柱(402a)靠近所述从动轮(302)的一侧端面上的侧向板体(402b)，分别设置在所述侧向板体(402b)的两端且位于所述驱动皮带(303)外侧位置处的两个滑轮(402c)，以及设置在所述螺纹柱(402a)上并用于在所述横梁板(401a)上进行内侧限位操作的张紧用螺母(402d)。
10.根据权利要求3所述的一种气凝胶保温涂料的生产用设备，其特征在于：所述连接管单元(5)包括分别设置在所述预混机体(11)和打浆机体(13)上的两个管体法兰(501)，以及设置在两个所述管体法兰(501)之间的竖向管体(502)。
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