一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料及其制备方法。配方中的主要成分，按重量计：水性粘结剂30‑40份，氨水8‑12份，NaOH 1‑3份，水性热固性树脂5‑10份，功能化纳米气凝胶10‑20份，红外遮光材料5‑10份，短切中空纳米纤维1‑3份，低熔点片状耐温填料10‑20份，水性分散剂0.5‑3份，偶联剂1‑3.5份，片状填料定向剂0.1‑1份，闪锈抑制剂0.5‑2份，pH调节剂0.5‑2份。通过适当的化学反应得到一种常温自干水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，本涂料可低温陶瓷化，从常规的800℃降低至400℃，不含有机溶剂，施工工艺简单，耐温范围在‑100℃~1500℃，固化后具有高抗热震性、良好的隔热性、优良的防腐性能兼具极好的阻燃性，适用于各种耐温管道以及各种腐蚀、高温氧化环境的材料防护领域。

A kind of water-based nano heat insulation and anticorrosive coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料及其制备方法
本专利技术属于特种涂料
，具体涉及一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
目前随着能源资源的短缺，国家对各行业制定的节能减排的标准在不断提高，如各种锅炉、烟囱、石油输送管道、工业生产管道行业等，以石油化工行业为例，据报道，每年总耗能的1/3是因输送管道保温性能差而白白损失，另外由于输送管道腐蚀造成的安全隐患也不容小视，因此，对于工业高温输送管道来说，隔热、保温、防腐意义重大。传统的热介质输送管道保温材料主要为石棉毡、岩棉毡或者硅酸铝卷毡，上述材料虽然可以起到一定的隔热保温作用，但是有以下几个缺点：1）保温层一般做的很厚，大于100mm，价格昂贵；2）由于保温材料的遮盖，导致设备管道损坏时不易被发现，留下极大的安全隐患，且给检修工作造成极大的麻烦；3）异形件保温层施工工艺复杂，施工难度大；4）由于上述的隔热毡多为多孔材料，暴露于环境中很容易吸附腐蚀介质，腐蚀介质加快了保温层以及热介质输送管道的腐蚀速率，且会降低保温层的保温效率。针对上述保温毡材料的缺陷，研究者逐渐开发了便于施工的隔热保温涂层，与传统的隔热毡材料相比，隔热涂层主要有以下几个有点：1）隔热保温效率高，2-5mm即能达到传统材料的保温效率；2）施工效率大大提高；3）便于检测热传质输送管道的检修，提高检修效率，大大降低设备维护成本；4）对于异形件的施工工艺简单，施工质量显著上升。国外在隔热保温领域展开了一些研究，如专利US20100227198A1和US20080032114A1等，他们多采用多层设计的方法进行，虽然保温效果很好，但是施工工艺复杂，不利于大面积工业化施工。与此同时，近些年国内一些公司、高校以及研究院所也开展了相关研究，如公开号109810602A公开日2019-05-28公开的一种防水保温隔热建筑涂料及其制备方法，公开号109627972A公开日2019-04-16公开的一种纳米气凝胶绝热保温涂料；公开号107201067A公开日2017-09-26公开的一种耐高温隔热保温涂料及其制作方法；公开号106497306A公开日2017-03-15公开的一种耐高温隔热保温涂料；公开号103881426A公开日2014-06-25公开的耐高温隔热保温涂料等，上述文献或者专利研究的或保护的重点在于“隔热保温”，防腐性能有限，而像专利[一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用，申请号：201610207431.4]，虽然涉及到防腐，但是耐温性能有限，且防腐等级仍很难满足一些重防腐领域，在涉及隔热保温重防腐领域的应用时，仍然采用先刷涂一层防腐涂料然后在进行隔热保温层施工的方法，增加了施工复杂程度。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料。该涂料具有优良的隔热保温性能、耐热性能、抗热震性能以及防腐性能。本专利技术的另一目的在于提供该水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于由如下重量份原料组成：水性粘结剂30-40份，氨水8-12份，NaOH1-3份，水性热固性树脂5-10份，功能化纳米气凝胶10-20份，红外遮光材料5-10份，短切中空纳米纤维1-3份，低熔点片状耐温填料10-20份，水性分散剂0.5-3份，偶联剂1-3.5份，片状填料定向剂0.1-1份，闪锈抑制剂0.5-2份，pH调节剂0.5-2份。优选的，该水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，由如下重量份原料组成：水性粘结剂35份，氨水10份，NaOH1份，水性热固性树脂10份，功能化纳米气凝胶17份，红外遮光材料5份，短切中空纳米纤维2份，低熔点片状耐温填料18份，水性分散剂0.5份，偶联剂1.5份，片状填料定向剂1份，闪锈抑制剂0.5份，pH调节剂2份。优选的，所述的水性粘结剂为改性磷酸盐类、硅酸盐类或它们之间的任意比例混合；所述的水性热固性树脂为改性耐高温环氧树脂、改性耐高温双马树脂、改性耐高温氰酸酯、改性酚醛树脂、水性超支化有机硅树脂或它们的任意组合。优选的，所述的功能化纳米气凝胶为纳米SiO2气凝胶，纳米Al2O3气凝胶，纳米TiO2气凝胶，纳米ZrO2气凝胶，纳米CuO2气凝胶，炭纳米气凝胶，纳米碳化物气凝胶，多组分纳米混合气凝胶或以上任意组份组合；所述的红外遮光材料为SiC、钛白粉、炭黑、煤灰、氧化铁、碳化硼或它们的任意组合。优选的，所述短切纳米中空纤维为中空氧化铝纤维、中空玻璃纤维、中空SiC纤维或它们任意比例混合，其中中空材料中填充高纯惰性气体；所述的低熔点片状耐温填料为片状铝粉、片状锌粉、片状玻璃粉或它们的任意混合物。优选的，所述分散剂为水溶性分散剂；所述偶联剂为超支化型偶联剂；所述的片状定向剂为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素，其分子量为5000-100000g/mol。优选的，所述的闪锈抑制剂为改性的微胶囊缓蚀剂，亚硝酸钠微胶囊、钼酸钠微胶囊、铬酸锶微胶囊；所述pH调节剂为氨水、NaOH、KOH、HCl或H2SO4，根据所选基材及配方不同，pH范围在7-11之间。一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料制备方法，其特征在于合成步骤如下：（1）搅拌条件下将15份磷酸钠溶液、15份磷酸铝溶液、5份硅酸盐溶液、10份氨水、1份NaOH混合加入高压反应釜中，高速搅拌1小时，然后按照2℃/min的升温速率逐步升温至300℃，保温1小时，然后快速升温至700℃，保温2小时，最后自然冷却至100℃，加入10份水性环氧树脂，1.5份超支化偶联剂，继续搅拌2小时，自然冷却至室温，得到稍有黏性的液态粘结剂A组份。（2）按重量计，将A组份，7份功能化纳米SiO2、10份ZrO2气凝胶，2份SiC短切中空纳米纤维，10份低熔点片状铝粉、8份低熔点片状玻璃粉，5份红外遮光材料SiC，0.5份BYK190，2份超支化偶联剂，1份羟甲基纤维素，0.5份缓释微胶囊闪锈抑制剂，2份pH调节剂进行混合研磨，研磨后的混合物在80-100℃的温度条件下高速搅拌1.5小时，得到水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料。该涂料首先采用化学合成的方法制得高性能、宽温度使用范围的复合水性粘结剂，然后将其与多种不同的改性低熔点片状填料复配，辅之以微量添加剂，最终得到的涂料具有优良的隔热保温性能、耐热性能、抗热震性能以及防腐性能。随着基材温度逐渐升高时，涂层中的低温熔融片状填料逐渐熔化并与水性热固性树脂中的耐高温组份相互作用，形成低温致密保护层，当温度继续升高时更高熔点的填料逐渐软化，软化后的填料填充到涂层空隙，使得涂层的致密度进一步提高，防腐性能也随之上升，最终实现隔热、保温、防腐一体化。本专利技术涂料可低温陶瓷化，从常规的800℃降低至400℃，不含有机溶剂，施工工艺简单，耐温范围在-100℃~1500℃，固化后具有高抗热震性、良好的隔热性、优良的防腐性能兼具极好的阻燃性，适用于各种耐温管道以及各种腐蚀、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于由如下重量份原料组成：水性粘结剂30-40份，氨水8-12份，NaOH 1-3份，水性热固性树脂5-10份，功能化纳米气凝胶10-20份，红外遮光材料5-10份，短切中空纳米纤维1-3份，低熔点片状耐温填料10-20份，水性分散剂0.5-3份，偶联剂1-3.5份，片状填料定向剂0.1-1份，闪锈抑制剂0.5-2份，pH调节剂0.5-2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于由如下重量份原料组成：水性粘结剂30-40份，氨水8-12份，NaOH1-3份，水性热固性树脂5-10份，功能化纳米气凝胶10-20份，红外遮光材料5-10份，短切中空纳米纤维1-3份，低熔点片状耐温填料10-20份，水性分散剂0.5-3份，偶联剂1-3.5份，片状填料定向剂0.1-1份，闪锈抑制剂0.5-2份，pH调节剂0.5-2份。


2.如权利要求1所述的水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于由如下重量份原料组成：水性粘结剂35份，氨水10份，NaOH1份，水性热固性树脂10份，功能化纳米气凝胶17份，红外遮光材料5份，短切中空纳米纤维2份，低熔点片状耐温填料18份，水性分散剂0.5份，偶联剂1.5份，片状填料定向剂1份，闪锈抑制剂0.5份，pH调节剂2份。


3.如权利要求1所述的水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于：所述的水性粘结剂为改性磷酸盐类、硅酸盐类或它们之间的任意比例混合；所述的水性热固性树脂为改性耐高温环氧树脂、改性耐高温双马树脂、改性耐高温氰酸酯、改性酚醛树脂、水性超支化有机硅树脂或它们的任意组合。


4.如权利要求1所述的水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于：所述的功能化纳米气凝胶为纳米SiO2气凝胶，纳米Al2O3气凝胶，纳米TiO2气凝胶，纳米ZrO2气凝胶，纳米CuO2气凝胶，炭纳米气凝胶，纳米碳化物气凝胶，多组分纳米混合气凝胶或以上任意组份组合；所述的红外遮光材料为SiC、钛白粉、炭黑、煤灰、氧化铁、碳化硼或它们的任意组合。


5.如权利要求1所述的水性纳米耐高温隔热保温防腐涂料，其特征在于：所述短切纳米中空纤维为中空氧化铝纤维、中空玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯胜玉，王永誉，杨铁武，马长绪，杜冠霖，刘雨，庞建康，
申请(专利权)人：西峡县三胜新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41