高效保温绝热涂料的研制以丙苯乳液为主要成膜物质阿正

高效保温绝热涂料的研制，以丙苯乳液为主要成膜物质

1 引言

泡沫塑料做保温材料，保温效果好，容量小轻便，浇注发泡施工快捷。但有不足之处，浇注发泡使用有机溶剂，污染环境，各类泡沫塑料均易燃烧不安全，对某些大型异型设备进行保温施工不方便，此外，成本较贵。

新型保温涂料可克服这些缺点保温隔热涂料已获广泛应用，高温管道的保温，如化工厂、发电厂高温管道，锅炉、窑炉等的外壳，尤其适用不易施工的异型设备、管道附件等，此外用在建筑物保温方面，适用于内墙的保温隔热。

本文研制的保温隔热涂料综合了涂料及保温材料的双重特点，干燥后形成一定强度及弹性的保温层，其导热系数低，保温效果显著，且费用较一般保温材料便宜。一般保温涂料的导热系数为0.2~0.07 W/(m.K)，本研究达0.0594W/(m.K)。

2 保温隔热涂料的保温隔热原理

热传导三种机制 ：传导、对流和辐射，简言之，保温隔热涂料就是尽量阻止这三种传热方式。涂层外表面与环境介质的热交换是一复杂的传热过程，每种传热方式在涂层的热量传递中所起的作用是不同的。

保温隔热涂料涂敷成一定厚度，涂膜干燥后其密度很小，一般在500 kg/m3以下，这种涂膜由大量封闭孔隙组成，材料密度越低，导热系数越小，干密度300 kg/m3，导热系数0.07W/(m.K)。

衡量材料保温隔热程度的参数是热阻R

R = d / λ

式中：d —保温材料厚度，λ—材料的导热系数。

保温隔热涂料是厚膜的，一般采用抹涂施工，其涂装厚度10~20 mm。当d=20 mm 时，按上式计算热阻达30~34 cm 砖墙的作用。保温隔热涂料具有封闭微孔结构，气体被封闭在微孔中，阻止了气孔内气体的流通，即阻止了涂层的对流传热。根据斯蒂芬- 玻尔兹曼定律，物体的热辐射与物体表面温度的四次方成正比，且热辐射在传递过程中，固体对热辐射有屏蔽作用。结构良好的绝热层为不透明固体，热辐射基本被吸收掉而无法传递，通过涂层的辐射传热很小。如在涂层外涂上铝粉涂料，铝粉的反射热辐射和封闭涂料层表面热阻断，因此，可增强保温效果。此外，某些保温材料常常预制成制品，施工时接缝处难于完全填封，增大了热损失。保温隔热涂料整体效果好，没有接缝。

3 保温绝热涂料的组成

保温隔热涂料一般由基料、助剂、天然硅酸盐纤维或其它矿物保温材料和适量轻质填料组成。

3.1 膨胀珍珠岩

具有质轻、绝热、吸音、无毒、不燃、无臭味、价廉和来源广等特点，是一种很好的超轻质高效能保温材料。

3.2 蛭石

其化学成分复杂多变，主要为含水镁铝硅酸盐，加热后体积急剧增加，形成无数细小的空穴，成为导热系数小、体轻、隔热、隔音、防火、可吸收较多水分的材料，适合作保温绝热涂料填料。

3.3纤维材料

可加强各物料之间的连接，使涂层内部形成网状结构，提高韧性和抗拉抗弯等机械性能，要求该纤维材料导热系数小，强度高，耐酸碱，选择硅酸铝棉或耐碱玻璃纤维。

3.4 增稠剂

改善涂层的初始粘稠度，便于施工。

3.5 助剂

渗透剂使水分能充分渗入到硅酸盐纤维中，使纤维开松，进而使纤维均匀分散在涂料中。消泡剂，在涂料配制过程中，有泡沫产生，故加适量消泡剂。

3.6 复合粘结剂

粘结剂对骨料起粘结作用，使涂层有良好的整体性能，和底材附着力好，且赋予涂料有良好的施工性能。常用粘结剂有两类：一类是有机基料如苯丙乳液等；另一类是无机基料，如改性硅溶胶、水玻璃等，用于高温场合。

4 实验部分

4.1 主要原料加工处理

膨胀珍珠岩过100 目筛；硅酸镁铝矿粉过120目筛 ；硅酸盐纤维浸入含有渗透剂等物质水溶液中，搅动，使纤维棉团松开，形态比愈大愈好。

4.2 实验装置

为直观起见和简易地进行条件试验，首先对不同配比保温涂料的绝热保温效果进行比较。取两个完全相同的圆柱型铁罐，一个外壁涂3 mm 保温涂料，另一个不涂用于对照，两罐中分别倒入相同重量的90℃热水(起始两罐中热水温度必须相同)，插入温度计，20~30 min后记录两个铁罐中水温差，水温差越大，说明涂料保温效果越好，主要根据温差大小，筛选出保温绝热涂料配方，最后测试最佳配方保温绝热涂料导热系数。

5 结果与讨论

5.1 苯丙乳液粘结剂

50% ± 2% 固含量苯丙乳液用量12%~15%，加涂料总量的55%~65% 水，这便于涂敷或喷涂施工，得到的涂层附着力和强度较好。

5.2 珍珠岩粉

固定硅酸铝棉4.5%，岩棉粉4%，镁铝硅酸盐矿粉7%，几种助剂总量1.5%。珍珠岩粉8%-13% 保温效果较好，大于15% 涂层易脱落。

5.3 镁铝硅酸盐矿粉

固定珍珠岩粉、硅酸铝棉、岩棉粉用量，镁铝硅酸盐矿粉4%-6% 保温效果较好，高于8%，粘结性差，易粉化脱落。

5.4 岩棉粉和硅酸铝棉

它们起骨架作用，增进涂层强度，随其量增加，保温效果也增加，它们适合的量均为4%-5%。当使用量超过6%，影响涂层平整性。

5.5 配方

50% ± 2% 固含量苯丙乳液12%~15%

珍珠岩粉12%~13%

镁铝硅酸盐矿物4 % ~ 6 %

岩棉粉4 % ~ 5 %

硅酸铝棉4 % ~ 5 %

助剂(几种之和) 1.5%~2%

水58%~62%

5.6 涂层性能测定

常温导热系数(准稳态法) ：0.0594 W/(m.K) ；耐热性(200℃，8h) ：不开裂、不变形、无粉化 ；耐水性(常温浸泡72h) ：不脱落、不变形、不溶解。

6 结语

本文研制的保温绝热涂料为半流动浆稠状体系，涂布于基材表面干燥成型后，为疏松的有较好强度的涂层，该涂层由气- 固两相组成，固相为纤维-珍珠岩-硅酸盐材质的网状复合结构，绝大部分气孔为封闭微孔，它们分散于网状固相中。本涂料的原料来源广泛，价格低廉，保温性能好，已用于炼油工厂大型设备。

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