隔热防结露涂料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种隔热防结露涂料、其制备方法及应用。所述隔热涂料包括弹性硅丙乳液、成膜助剂、锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠、锆酸酯疏水改性气凝胶、非离子型聚合物分散剂、水性有机硅消泡剂、水性增稠剂和去离子水等。所述涂料在形成涂层后，具有热导率低(小于0.045W/m

【技术实现步骤摘要】
隔热防结露涂料、其制备方法及应用


[0001]本申请涉及一种隔热涂料，特别涉及一种隔热防结露涂料、其制备方法及应用，例如在水电厂钢质冷水管道外壁上的应用，属于涂料


技术介绍

[0002]水力发电厂的供水水源通常采用坝前深水取水，此类水源的水温相对较低，与环境温度有较大的温差，因此管道外壁会产生结露现象，特别是在夏季高温高湿的环境下，结露现象更加明显，当结露较快时，冷水管道和设备外表面会聚集大量水珠，甚至快速滴落于地面，导致厂房地面湿滑，影响安全生产，设备表面长时间聚集大量的水也会加速设备锈蚀，缩短设备正常工作年限。因此水电厂冷水管道外壁通常需要做隔热保温处理，通常需要涂装隔热防结露涂料。
[0003]现有的隔热防结露涂料中经常会使用空心玻璃微珠、气凝胶等作为隔热填料。其中，空心玻璃微珠吸油量小，可大量添加，价格相对廉价，而气凝胶热导率更低，吸油量较大，只能少量添加，两者结合会取得优良的隔热效果。然而由此类涂料形成的涂层长时间应用在水电厂冷水管道外壁会有新的问题出现，主要表现为：涂层在高湿环境下会吸收部分水，导致涂层溶胀鼓包，溶胀鼓包又会导致涂层整体的热导率快速上升，隔热效果下降，从而进一步加速结露现象发生。
[0004]因此，新一代的隔热防结露涂层必须具有良好的疏水耐水性能，从而保证涂层能够长时间的正常工作，而这也是本领域长期以来渴望解决的难题。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种隔热防结露涂料、其制备方法及应用，以克服现有技术的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本申请采用的技术方案包括：
[0007]本申请的一个方面提供了一种隔热防结露涂料，其包括：30～50wt％弹性硅丙乳液、2～3wt％成膜助剂、5～20wt％锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠、3～5wt％锆酸酯疏水改性气凝胶、1～1.5wt％非离子型聚合物分散剂、0.5～1.0wt％水性有机硅消泡剂、1～2wt％水性增稠剂和30～40wt％去离子水。
[0008]在一些实施例中，所述弹性硅丙乳液为有机硅改性硅丙乳液，断裂伸长率≥50％。通过采用有机硅改性硅丙乳液，相较于常规的丙烯酸乳液，耐水性更好。且对于隔热防结露涂层来说，通常需要3
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5mm的厚度才可以保证良好的防结露效果，因此对涂层的抗开裂性能有着较高的要求，采用上述断裂伸长率≥50％的弹性硅丙乳液，能有效保证涂层在厚涂时不发生应力开裂。所述弹性硅丙乳液可以从市场上购得，例如可选用陶熙的GTR
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436。
[0009]在一些实施例中，所述成膜助剂包括醇酯12和/或DPM。成膜助剂的选择可以根据所选成膜树脂而定，例如可以在选定成膜树脂后，根据清漆相容性实验来确定合适的成膜助剂，一般来说，清漆透明干硬是成膜助剂和成膜树脂相容性较好的有效表征。
[0010]在一些实施例中，所述锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠是由空心玻璃微珠经新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯表面改性后获得，所述空心玻璃微珠的真密度为0.20
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0.22g/cm3，粒径D50为60
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65微米，抗压强度≥1000psi。所述空心玻璃微珠、新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯均可以从市场途径获取，例如空心玻璃微珠可以选用郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司的HS20。新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯的CAS No为：110392
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6。对空心玻璃微珠进行锆酸酯改性可以有效提高空心玻璃微珠的耐水性，进而提高涂层整体的耐水性，由于空心玻璃微珠表面通常不含羟基或者羟基含量较少，因此若对其表面进行硅烷偶联剂改性，通常效果不佳。新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯键合能力强，不需要羟基就可以进行有效耦合，特别是在温度较高(例如60
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70℃)的条件下，耦合改性更有效。
[0011]在一些实施例中，所述锆酸酯疏水改性气凝胶是由二氧化硅气凝胶经新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯改性后获得，所述二氧化硅气凝胶的D50粒径为15
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25微米、热导率为0.017～0.023W/(m
·
K)。所述二氧化硅气凝胶也可以从市场途径获取，例如可选用科昂纳米的KNF
‑
W20气凝胶。通过对气凝胶进行锆酸酯改性，可以有效提高其材料自身的耐水性，进而提高涂层整体的耐水性。
[0012]在一个实施例中，所述锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠或锆酸酯疏水改性气凝胶的制备方法包括：将10
‑
30重量份的空心玻璃微珠或者二氧化硅气凝胶均匀分散在30
‑
50重量份的去离子水中，并加入1
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2重量份的新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯，在60
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70℃保温反应后，获得锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠或锆酸酯疏水改性气凝胶。
[0013]在本申请中，所述非离子型聚合物分散剂、水性有机硅消泡剂、水性增稠剂均是本领域常用的，并可以通过市场途径获取。例如，所述非离子型聚合物分散剂可选用湛新的ADDITOL VXW 6208/60。所述水性有机硅消泡剂可选用赢创的TEGO Airex 902W。所述水性增稠剂可选用陶熙的RM
‑
8。
[0014]本申请的另一个方面提供了一种制备所述隔热防结露涂料的方法，其包括：
[0015]将10
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30重量份的空心玻璃微珠或者二氧化硅气凝胶均匀分散在30
‑
50重量份的去离子水中，并在10
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15min内分批加入1
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2重量份的新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯，之后升温至60
‑
70℃并保温反应2
‑
4小时，获得锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠或锆酸酯疏水改性气凝胶；
[0016]将30～50重量份弹性硅丙乳液、2～3重量份成膜助剂、5～20重量份锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠、3～5重量份锆酸酯疏水改性气凝胶、1～1.5重量份非离子型聚合物分散剂、0.5～1.0重量份水性有机硅消泡剂、1～2重量份水性增稠剂和30～40重量份去离子水充分混合，获得所述隔热防结露涂料。
[0017]在一些实施例中，所述的制备方法具体包括：向经过过滤的弹性硅丙乳液中依次加入成膜助剂、部分的去离子水并均匀分散，之后加入分散剂和消泡剂继续分散，然后加入锆酸酯改性空心玻璃微珠和锆酸酯改性气凝胶，其后加入水性增稠剂和剩余的去离子水充分分散，获得所述隔热防结露涂料。
[0018]本申请的再一个方面提供了一种隔热防结露涂层，其由所述隔热防结露涂料形成。
[0019]相较于现有技术，本申请至少具有如下有益效果：
[0020](1)本申请的隔热防结露涂料中采用新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯对空心玻
璃微珠、气凝胶进行疏水改性，相较于四正丙基锆酸酯等常规锆酸酯改性，疏水性更强，涂层水分挥发干燥后，内部由于相互之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔热防结露涂料，其特征在于包括：30～50wt％弹性硅丙乳液、2～3wt％成膜助剂、5～20wt％锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠、3～5wt％锆酸酯疏水改性气凝胶、1～1.5wt％非离子型聚合物分散剂、0.5～1.0wt％水性有机硅消泡剂、1～2wt％水性增稠剂和30～40wt％去离子水。2.根据权利要求1所述的隔热防结露涂料，其特征在于：所述弹性硅丙乳液为有机硅改性硅丙乳液，断裂伸长率≥50％。3.根据权利要求1所述的隔热防结露涂料，其特征在于：所述成膜助剂包括醇酯12和/或DPM。4.根据权利要求1所述的隔热防结露涂料，其特征在于：所述锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠是由空心玻璃微珠经新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯表面改性后获得，所述空心玻璃微珠的真密度为0.20
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0.22g/cm3，粒径D50为60
‑
65微米，抗压强度≥1000psi。5.根据权利要求1所述的隔热防结露涂料，其特征在于：所述锆酸酯疏水改性气凝胶是由二氧化硅气凝胶经新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯改性后获得，所述二氧化硅气凝胶的D50粒径为15
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25微米、热导率为0.017～0.023W/(m
·
K)。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的隔热防结露涂料，其特征在于，所述锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠或锆酸酯疏水改性气凝胶的制备方法包括：将10
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30重量份空心玻璃微珠或者二氧化硅气凝胶均匀分散在30
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50重量份去离子水中，并加入1
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2重量份新烷氧基三(新癸酸酰氧基)锆酸酯，在60
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70℃保温反应后，获得锆酸酯疏水改性空心玻璃微珠或锆酸酯疏水改性气凝胶。7.一种隔热防结露涂料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高寒，马云华，王书传，张岗，刘润兵，徐剑，王选凡，朱存利，吴晓虎，万黎，
申请(专利权)人：信和新材料股份有限公司华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：