【技术实现步骤摘要】
本公开涉及保温涂料，具体涉及一种水性保温涂料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、石化行业，每年因管道散热而损失的能量约占总能耗的三分之一，而石化管道的腐蚀也为其生产经营带来诸多安全隐患。因此，防腐和保温对于石化行业十分重要。目前国内炼化企业通常使用传统多孔性的岩棉、硅酸铝卷毡等对设备和管道进行隔热保温，一般保温层的厚度可达100-200mm，施工工序复杂，成本高昂；而且厚实的保温层还会掩盖了设备及管道的损坏情况，使得石化企业难以规避常规的生产风险及安全隐患。同时，弯头、三通、阀门等异形件的保温层结构复杂，接口较多，施工难度极大，这些部位经常处于裸露状态，是设备及管道隔热保温的弱环节。
2、传统多孔性的隔热保温材料往往不具备防腐性，腐蚀因子能轻易附着并储存于其孔隙中，成为导热的媒介，不仅大幅降低了设备及管道的隔热保温效率，还会缩短整个保温系统的使用寿命。近年发展起来的隔热保温涂料是一种从传热机理出发，有的放矢地降低热量在基材中传递的新型功能涂料。与传统的保温材料相比，隔热保温涂料保温效果优异，若干毫米的厚度就能达到传统保温层100-200mm厚度的保温效果。因此，设备及管道的损坏情况也易于被检测，系统维护难度及维护成本也大幅下降。此外，涂料施工工艺简单，能够对弯头、三通、阀门等异形件实现全面覆盖，有效减少了管道的散热。特别是通过对成膜材料的合理选择及配方优化，还可使涂层具有高耐渗、耐腐蚀的功能，有效避免腐蚀因子在涂层中渗透，大幅减缓设备及保温系统的腐蚀速率，提高其使用寿命。隔热保温涂料为石化行业节能减排、延长管道寿命提
3、二氧化硅气凝胶是一种以纳米量级胶体粒子相互连接构成无规则纳米网络结构的多孔材料，其网络骨架由胶体颗粒间si—o—si键连接构成，颗粒表面为—oh，孔隙中充满气态分散介质。二氧化硅气凝胶的独特结构赋予其低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率等性质。但是由于其骨架呈珍珠项链状的三维网络结构，二氧化硅气凝胶二次粒子间以点接触方式相连接，接触面积小，粒子间键力弱，导致二氧化硅气凝胶力学性能较差。当气凝胶遭受外界应力作用时，二次粒子间的“颈部区域”断裂，造成粒子间连接断开，凝胶骨架坍塌失效。另一方面，二氧化硅气凝胶比表面积大，密度低，与水性涂料的其他组分相容性差，不易加入水性涂料当中，容易浮在水性涂料表面，导致水性涂料的组分不稳定甚至漆膜开裂现象。
技术实现思路
1、本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水性保温涂料及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本公开采取的技术方案为：
3、第一方面，提供了一种水性保温涂料，所述水性保温涂料包括改性二氧化硅气凝胶，所述改性二氧化硅气凝胶具有两亲结构，亲水端为氨基，疏水端为环氧基，以氨基和环氧基的含量为100％计，氨基的含量为40-60％。
4、在一个实施方式中，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
5、氨基改性：采用氨水对表面含有羟基的二氧化硅气凝胶进行改性，得到氨基改性二氧化硅气凝胶；
6、石蜡封端：采用石蜡对氨基改性二氧化硅气凝胶进行封端，得到石蜡封端二氧化硅气凝胶，其中，石蜡封端二氧化硅气凝胶中石蜡封端的氨基含量占氨基总质量的40-60％；
7、环氧基改性：采用聚合物对石蜡封端二氧化硅气凝胶进行环氧基改性，得到改性二氧化硅气凝胶，其中，聚合物至少含有2个环氧基。
8、在一个实施方式中，所述氨水和二氧化硅气凝胶的摩尔比为(1.2-1.5):1，其中二氧化硅气凝胶的物质的量以羟基计。
9、在一个实施方式中，所述聚合物和石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的摩尔比为1-2:1，其中，聚合物的物质的量以环氧基计，石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的物质的量以氨基计。
10、在一个实施方式中，所述氨基改性的方法为：将表面含有羟基的二氧化硅气凝胶和氨水混合，先以800-1000r/min的转速搅拌30-45min，再以500-600r/min的转速搅拌5-6h，得到氨基改性的二氧化硅气凝胶。
11、在一个实施方式中，所述水性保温涂料包括以下重量份的组分：丙烯酸乳液40-60份、分散剂1.5-3份、润湿剂0.5-1份、消泡剂0.2-0.4份、空心玻璃微珠5-20份、改性二氧化硅气凝胶8-18份、中和剂0.1-0.3份、成膜剂1-5份、增稠剂0.1-1份、水10-20份。
12、在一个实施方式中，所述空心玻璃微珠密度为0.10-0.25g/cm3，d90为80-120μm。
13、在一个实施方式中，所述丙烯酸乳液为苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、氨基改性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的至少一种；
14、和/或，所述分散剂为高分子类分散剂，所述高分子分散剂的相对分子质量为2-3万；
15、和/或，所述润湿剂为羧酸盐类润湿剂、有机硅类润湿剂中的至少一种；
16、和/或，所述消泡剂为有机硅类消泡剂、矿物消泡剂中的至少一种；
17、和/或，所述中和剂为醇胺类中和剂；
18、和/或，所述成膜剂为十二醇酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇二乙酸酯中的至少一种；
19、和/或，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂、碱性溶胀类增稠剂中的至少一种。
20、在一个实施方式中，所述丙烯酸乳液的固含量为40-50％，ph为7-9，玻璃化温度为20-30℃。
21、另一方面，提供了所述的水性保温涂料的制备方法，包括以下步骤：将润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、中和剂、水中混合均匀，依次加入改性二氧化硅气凝胶、空心玻璃微珠和增稠剂，得到水性保温涂料。
22、另一方面，提供了一种保温涂层，所述保温涂层由所述水性保温涂料制备得到。
23、与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开将具有两亲结构的改性二氧化硅气凝胶用于制备水性保温涂料，一方面，能够提高改性二氧化硅气凝胶和其他组分的相容性，提高水性保温涂料的稳定性和降低水性保温涂料的导热系数；另一方面，改性二氧化硅气凝胶具有和其他组分进行交联反应的基团，提高水性保温涂料的力学性能和防腐性能。
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1.一种水性保温涂料，其特征在于，所述水性保温涂料包括改性二氧化硅气凝胶，所述改性二氧化硅气凝胶具有两亲结构，亲水端为氨基，疏水端为环氧基，以氨基和环氧基的含量为100％计，氨基的含量为40-60％。
2.如权利要求1所述的水性保温涂料，其特征在于，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述氨水和二氧化硅气凝胶的摩尔比为(1.2-1.5):1，其中二氧化硅气凝胶的物质的量以羟基计。
4.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述聚合物和石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的摩尔比为1-2:1，其中，聚合物的物质的量以环氧基计，石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的物质的量以氨基计。
5.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述氨基改性的方法为：将表面含有羟基的二氧化硅气凝胶和氨水混合，先以800-1000r/min的转速搅拌30-45min，再以500-600r/min的转速搅拌5-6h，得到氨基改性的二氧化硅气凝胶。
6.如权利要求1-5任一项所述的水性保温涂料，其特
7.如权利要求6所述的水性保温涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠密度为0.10-0.25g/cm3，D90为80-120μm。
8.如权利要求6所述的水性保温涂料，其特征在于，所述丙烯酸乳液为苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、氨基改性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中的至少一种；
9.如权利要求6-8任一项所述的水性保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、中和剂、水中混合均匀，依次加入改性二氧化硅气凝胶、空心玻璃微珠和增稠剂，得到水性保温涂料。
10.一种保温涂层，其特征在于，由如权利要求6-8任一项所述的水性保温涂料制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种水性保温涂料，其特征在于，所述水性保温涂料包括改性二氧化硅气凝胶，所述改性二氧化硅气凝胶具有两亲结构，亲水端为氨基，疏水端为环氧基，以氨基和环氧基的含量为100％计，氨基的含量为40-60％。
2.如权利要求1所述的水性保温涂料，其特征在于，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述氨水和二氧化硅气凝胶的摩尔比为(1.2-1.5):1，其中二氧化硅气凝胶的物质的量以羟基计。
4.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述聚合物和石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的摩尔比为1-2:1，其中，聚合物的物质的量以环氧基计，石蜡半封端的二氧化硅气凝胶的物质的量以氨基计。
5.如权利要求2所述的水性保温涂料，其特征在于，所述氨基改性的方法为：将表面含有羟基的二氧化硅气凝胶和氨水混合，先以800-1000r/min的转速搅拌30-45min，再以500-600r/min的转速搅拌5-6h，得到氨基改性的二氧化硅气凝胶。
【专利技术属性】
技术研发人员：官慧，余飞，张习文，
申请(专利权)人：广州集泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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