一種隔熱保溫粉末涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種隔熱保溫粉末涂料及其制備方法，具體涉及一種二氧化硅多孔材 料經(jīng)表面改性后與成膜聚合樹脂組合物的混煉擠出過程后壓片破碎制備粉末涂料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油化工行業(yè)中，各類金屬管道、儲(chǔ)罐或反應(yīng)釜等均對(duì)隔熱保溫涂料/涂層存 在廣泛的需求?；ば袠I(yè)使用的很多設(shè)備、工業(yè)管道、熱交換器及反應(yīng)容器等大都需要使用 隔熱保溫涂料/涂層來節(jié)能。
[0003] 二氧化硅多孔材料可以分為多孔材料、熱反射材料和真空材料三類。多孔材料如 泡沫材料、纖維材料等，利用本身所含的孔隙來隔熱(空隙內(nèi)的空氣或惰性氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 很低）；熱反射材料如金、銀、鎳、鋁箔或鍍金屬的聚酯、聚酰亞胺薄膜等，具有很高的反射系 數(shù)，能夠?qū)崃糠瓷涑鋈亩鴣砀魺?；真空絕熱材料是利用材料的內(nèi)部真空達(dá)到阻隔對(duì)流 來隔熱。其中，由于二氧化硅多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)低、孔隙率高以及比表面積高的特性，將 其應(yīng)用于保溫涂料的制備引起了很多研究者的青睞。
[0004] 現(xiàn)今，很多研究者通過將二氧化硅多孔材料與液體涂料混合的方法制備保溫涂 料。專利CN102702813公開了一種隔熱保溫涂料，其將一種聚乙烯塑料空心粉體混入水 性環(huán)氧涂料中獲得一種水性保溫涂料。專利CN103011689公開了一種保溫涂料，其將 滑石粉和膨脹珍珠巖與環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂混合后獲得一種高粘度保溫涂料。專利 CN103043987公開了一種復(fù)合硅酸鹽保溫涂料將有機(jī)硅樹脂、海泡石和蛇紋石纖維等材料 與含水比重大于30%的復(fù)合涂料混合后得到一種保溫涂料。以上方法雖然可以解決二氧化 硅多孔材料在涂料中的分散問題，但是水性涂料對(duì)涂裝設(shè)備腐蝕性大，需采用防腐蝕襯里 或不銹鋼材料，設(shè)備造價(jià)高，水性涂料對(duì)輸送管道的腐蝕，金屬溶解，使分散微粒析出，涂膜 產(chǎn)生麻點(diǎn)。
[0005] 另外，也有一些通過將二氧化硅多孔材料與粉末涂料混煉擠出的方法制備保溫涂 料的。專利CN101206425公開了一種發(fā)泡粉末涂料，該涂料可在粉末涂料熔結(jié)過程中釋放 出氣體，在涂層中形成細(xì)密泡狀物達(dá)到保溫的效果。但是，該種涂料在發(fā)泡過程中會(huì)因表面 張力作用使涂層與基材的附著力下降，并且一旦發(fā)生滲水問題其涂層的可修復(fù)性非常低。 專利CN102775886公開了一種鋁型材用隔熱保溫粉末涂料及其制備方法和應(yīng)用，該涂料將 二氧化鈦、硅酸鋁、絹云母和二氧化硅與粉末涂料混煉擠出制得隔熱粉末涂層。但是，該種 涂料沒有對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行表面處理，這就導(dǎo)致粉末成型時(shí)分散不均勻，效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中水性涂料對(duì)設(shè)備腐蝕性大，以及粉末涂料在成 型時(shí)團(tuán)聚，分散不均勻等缺點(diǎn)，提供一種隔熱保溫粉末涂料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明提供了一種隔熱保溫粉末涂料，其中，所述隔熱保溫粉末涂料含有表面改 性的二氧化硅多孔材料、成膜聚合樹脂、固化劑和流平劑，且以該隔熱保溫粉末涂料的總重 量為基準(zhǔn)，所述表面改性的二氧化硅多孔材料的含量為1-50重量％，所述成膜聚合樹脂的 含量為20-98重量％，所述固化劑的含量為0. 5-25重量％，所述流平劑的含量為0. 1-5重 量％。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種隔熱保溫粉末涂料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0009] (1)將含有表面改性劑的溶液噴灑在二氧化硅多孔材料的表面上，然后再混合；
[0010] (2)將步驟（1)得到的混合物干燥，形成表面改性的二氧化硅多孔材料且使其含水 量小于0· 05wt% ;
[0011] (3)將表面改性的二氧化硅多孔材料、成膜聚合樹脂和固化劑篩分至粒徑小于 I. 5mm ；
[0012] (4)將固化劑、流平劑和助劑分散于成膜聚合樹脂中得到成膜聚合樹脂組合物；
[0013] (5)將表面改性的二氧化硅多孔材料和成膜聚合樹脂組合物混煉、擠出、壓片和破 碎。
[0014] 本發(fā)明中，通過將二氧化硅多孔材料的表面進(jìn)行改性，使二氧化硅多孔材料表面 具有有機(jī)吸附層，從而使表面改性的二氧化硅多孔材料能夠較好地分散，有效改善其團(tuán)聚 現(xiàn)象，并且本發(fā)明提供的隔熱保溫粉末涂料具有的導(dǎo)熱系數(shù)低、噴涂上粉率高、該隔熱保溫 粉末涂料在基材上的分布均勻和具有高機(jī)械穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供了一種隔熱保溫粉末涂料，其中，所述隔熱保溫粉末涂料含有表面改 性的二氧化硅多孔材料、成膜聚合樹脂、固化劑和流平劑，且以該隔熱保溫粉末涂料的總重 量為基準(zhǔn)，所述表面改性的二氧化硅多孔材料的含量可以為1-50重量％，所述成膜聚合樹 脂的含量可以為20-98重量％，所述固化劑的含量可以為0. 5-25重量％，所述流平劑的含量 可以為0. 1-5重量％ ;優(yōu)選情況下，以所述隔熱保溫粉末涂料的總重量為基準(zhǔn)，所述表面改 性的二氧化硅多孔材料的含量可以為5-30重量％，所述成膜聚合樹脂的含量可以為50-80 重量％，所述固化劑的含量可以為15-25重量％，所述流平劑的含量可以為0. 5-3重量％ ;由 于二氧化硅多孔材料用量越少涂層保溫效果越差，二氧化硅多孔材料用量越多保溫效果越 好，但是涂層機(jī)械強(qiáng)度會(huì)由于過多地使用二氧化硅多孔材料而有所下降。本發(fā)明的發(fā)明人 發(fā)現(xiàn)只有在本發(fā)明上述所述的情況下獲得的隔熱保溫粉末涂料不僅可以獲得令人滿意的 導(dǎo)熱系數(shù)低和噴涂上粉率高，而且該隔熱保溫粉末涂料在基材上分布均勻，以及具有高機(jī) 械穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，所述表面改性的二氧化硅多孔材料是疏水性的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述表面改性的二氧化硅多孔材料的粒徑可以為20 μ m-1000 μ m，優(yōu) 選為40μπι-500μπι ;導(dǎo)熱系數(shù)可以為12-40mW/m · K，優(yōu)選為12-20mW/m · K ;比表面積可以 為500-800平方米/克，優(yōu)選為700-800平方米/克；最可幾孔徑可以為10-40nm，優(yōu)選為 10-25nm ;孔隙率可以為80%-98%，優(yōu)選為90%-98%。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述表面改性的二氧化硅多孔材料可以用表面改性劑對(duì)二氧化硅多 孔材料進(jìn)行改性得到，優(yōu)選地，所述表面改性劑可以為Y-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶聯(lián) 劑KH550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅 烷、Ν-(β-氨乙基）-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基）-Y-氨丙基甲基二甲氧基 娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、-甲基-氣娃燒、聚乙-醇、十-燒基橫酸納、十TK燒基二甲基 溴化銨、山梨醇酐油酸酯、鈦酸酯、正硅酸酯、多聚硅烷、硅溶膠、磷酸酯和硬脂酸中的一種 或多種。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述成膜聚合樹脂沒有具體限定，優(yōu)選情況下，所述成膜聚合樹脂可 以為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸酯和聚氨酯中的一種或多種；優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述固化劑沒有具體限定，優(yōu)選情況下，所述固化劑可以為雙氰胺固 化劑、咪唑類固化劑、改性多元胺固化劑、多元酸固化劑和多元酚固化劑中的一種或多種； 優(yōu)選為雙氰胺固化劑。另外，所述雙氰胺固化劑可以包括加速固化雙氰胺固化劑和改性雙 氰胺固化劑，其中，所述加速固化雙氰胺固化劑沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公 知的將雙氰胺與咪唑或咪唑衍生物按一定比例例如1 :〇. 4-1. 5混合來制備即可；所述改性 雙氰胺固化劑沒有具體限定，可以為4, 4-二氨基二苯砜、對(duì)二甲苯胺、4, 4-二氨基二苯醚 和4, 4-二氨基二苯甲烷等中的一種或多種。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述流平劑沒有具體限定，優(yōu)選情況下，所述流平劑可以為負(fù)載在白 炭黑上的丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸正丁酯中的一種或多種；所述負(fù)載 在白炭黑上的丙烯酸共聚物的型號(hào)可以為PV88、Modaflow II或PLP100。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述隔熱保溫粉末涂料還含有助劑，且所述助劑的含量可以為0. 1-2 重量％，所述助劑可以根據(jù)使用環(huán)境的不同以及所需要的性能的不同添加助劑，所述助劑可 以為固化促進(jìn)劑、抗粉末結(jié)塊劑、粉體流動(dòng)劑、增電劑、抗靜電劑、電荷控制劑和顏料分散助 劑的一種或幾種。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種隔熱保溫粉末涂料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0026] (1)將含有表面改性劑的溶液噴灑在二氧化硅多孔材料的表面上，然后再混合；
[0027] (2)將步驟（1)得到的混合物干燥，形成表面改性的二氧化硅多孔材料且使其含水 量小于0· 05wt% ;
[0028] (3)將表面改性的二氧化硅多孔材料、成膜聚合樹脂和固化劑篩分至粒徑小于 I. 5mm ；
[0029] (4)將固化劑、流平劑和助劑分散于成膜聚合樹脂中得到成膜聚合樹脂組合物；
[0030] (5)將表面改性的二氧化硅多孔材料和成膜聚合樹脂組合物混煉、擠出、壓片和破 碎。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，所述混合可以在離心機(jī)混合設(shè)備中進(jìn)行在一定的轉(zhuǎn) 速下混合，其中，所述離心混合設(shè)備沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)的 離心混合設(shè)備即可。但在本發(fā)明中，所述的轉(zhuǎn)速分為兩個(gè)過程進(jìn)行，首先，在低轉(zhuǎn)速下進(jìn) 行，即在轉(zhuǎn)速為lOO-lOOOr/min的轉(zhuǎn)速下混合300min，優(yōu)選在300-800r/min的轉(zhuǎn)速下混合 300min ;其次，在高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，即在轉(zhuǎn)速為1000-2500r/min的高轉(zhuǎn)速下混合10-120min， 優(yōu)選在1500-2000r/min的高轉(zhuǎn)速下混合60-120min。轉(zhuǎn)速過低會(huì)導(dǎo)致混合的不均勻，轉(zhuǎn)速 過高會(huì)導(dǎo)致含有表面改性劑的溶液離心分散，進(jìn)而導(dǎo)致表面改性效果不好。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，所述含有表面改性劑的溶液可以為至少一種表面改性劑和至少一種 有機(jī)溶劑的混合溶液，且以所述二氧化硅多孔材料的重量為基準(zhǔn)，所述表面改性劑的用量 可以為2-5重量％ ;優(yōu)選為2. 5-3. 5重量％ ;所述表面改性劑與所述有機(jī)溶劑