本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，具體涉及一種石化企業(yè)高溫蒸汽管道、熱交換器、加熱器、高溫爐、石油裂解裝置等高溫場(chǎng)所用的保溫涂料。
背景技術(shù)：
耐熱涂料一般是指能長(zhǎng)期承受200℃以上溫度，涂膜完整、不脫落、不開(kāi)裂、不起泡，涂膜顏色變化小，并能保持一定物理機(jī)械性能，使被保護(hù)對(duì)象在高溫環(huán)境中能正常發(fā)揮作用的特種功能性涂料。耐熱涂料廣泛地應(yīng)用于煙囪、高溫蒸汽管道、熱變換器、高溫爐、發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管等高溫場(chǎng)所。耐熱保溫涂料除完全具備耐熱涂料的功能外，更重要的是發(fā)揮保溫作用，有效的阻止熱量的傳遞，降低涂層表面及涂層內(nèi)部環(huán)境的溫度，使被保護(hù)對(duì)象表面溫度降低，減少熱損耗，從而達(dá)到節(jié)約能源、降低消耗的目的。
耐熱保溫涂料種類(lèi)繁多，一般均由耐高溫粘結(jié)劑、顏填料、溶劑和助劑組成。目前應(yīng)用比較廣泛的是無(wú)機(jī)耐熱保溫涂料和有機(jī)耐熱保溫涂料。無(wú)機(jī)耐熱涂料主要有陶瓷涂料、硅酸鹽類(lèi)涂料、磷酸鹽類(lèi)涂料和富鋅底漆等。有機(jī)耐熱涂料主要有氟樹(shù)脂涂料、雜環(huán)聚合物涂料和有機(jī)硅耐熱涂料等。目前國(guó)內(nèi)對(duì)耐熱保溫涂料的研究很多，但耐熱保溫效果各異，良莠不齊。純有機(jī)硅樹(shù)脂可耐200-250℃的高溫，以有機(jī)硅為基料，加入保溫填料，配制的涂料可耐300-800℃的高溫。但這類(lèi)涂料一般均需高溫固化(150-200℃)，對(duì)一些特殊場(chǎng)所大面積施工不方便，對(duì)于一些無(wú)法進(jìn)行烘烤卻又需要進(jìn)行耐高溫防護(hù)的場(chǎng)合，其應(yīng)用存在一定的局限性。溶劑型耐熱保溫涂料，由于有機(jī)揮發(fā)物含量高，存在環(huán)境污染問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中耐熱涂料所存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用空心玻璃微珠、中空陶瓷等無(wú)機(jī)原料為骨料，選擇由水性有機(jī)硅樹(shù)脂和交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液復(fù)配而成的改性耐熱乳液為粘合劑，軟化水為介質(zhì)，添加其它助劑，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的物理混合加工工藝制備了一種水性耐熱保溫涂料。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：
水性耐熱保溫涂料由功能性填料、改性耐熱乳液、顏填料、助劑和水組成，其中原料各組分按照質(zhì)量百分比組成為：改性耐熱乳液25-45份，功能性填料20-35份，顏填料8-15份，助劑1-5份，水15-30份。
上述功能性填料為中空陶瓷或空心玻璃微珠等，其粒徑分布范圍在20-140微米之間，平均粒徑在30-80微米之間。具體為：馬鞍山礦山研究院中空玻璃微珠、青島大洋材料有限公司中空陶瓷微珠、美國(guó)3M公司中空玻璃微珠、秦皇島市玻璃微珠廠中空玻璃微珠、美國(guó)Insuladd中空玻璃微珠中的一種；
改性耐熱乳液由水性有機(jī)硅樹(shù)脂和自交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液復(fù)配而成。其中，水性有機(jī)硅樹(shù)脂用量為涂料總量的12％-22％。交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液，用量為涂料總量的13％-23％。
水性有機(jī)硅樹(shù)脂由下列單體合成：(1)含有烷基烷氧基硅烷單體，用量為單體總量的25％-75％，如甲基乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、二乙基二丁氧基硅烷、三乙基一甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲氧基硅烷等。(2)含有環(huán)氧值為0.1-0.7的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，用量為單體總量的4％-32％。(3)含有分子量為500-25000的聚二元醇，用量為單體總量的25％-55％，如聚乙二醇，聚甲基聚乙二醇等。本發(fā)明合成的水性有機(jī)硅樹(shù)脂既保持有機(jī)硅耐高溫性(一般可長(zhǎng)期耐500℃高溫)，又具有環(huán)氧樹(shù)脂柔韌性、耐溶劑性、附著力，還具有容易水性化、無(wú)毒少污染的特點(diǎn)。樹(shù)脂中采用的有機(jī)硅單體為非線型化合物，改性后的水性有機(jī)硅樹(shù)脂也是非線型聚合物，形成涂膜具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得涂料的耐溫性、耐溶劑性較一般水性涂料有較大的提高。
自交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液，是由乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷等其中的一種或二種，與功能丙烯酸單體為原料合成，制得了一種具有較好耐溫性的自交聯(lián)有機(jī)硅改性丙烯酸乳液。其反應(yīng)原理是乙烯基有機(jī)硅氧烷與丙烯酸酯類(lèi)單體進(jìn)行乙烯基共聚反應(yīng)生成自交聯(lián)型硅丙乳液,其自交聯(lián)的特性主要是因?yàn)樵谑覝毓袒^(guò)程中樹(shù)脂分子中的有機(jī)硅氧烷發(fā)生水解和縮合反應(yīng),生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂膜,不僅提高了膠乳的交聯(lián)度和附著力，而且增加了膠乳的耐溫性、防銹性和耐溶劑性。
上述合成的水性有機(jī)硅樹(shù)脂與自交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液的相容性好,由于選用的自交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液與水性有機(jī)硅樹(shù)脂有相同的官能團(tuán),使得二者具有很好的相容性，二者復(fù)配得到的改性耐熱乳液的防銹性和耐溫性有很大的提高，制備的水性耐高溫涂料穩(wěn)定性好。
其他顏填料為：鈦白粉(金紅石型和銳鈦型)、陶瓷微球、立德粉、氧化鋅和云母粉等。
水性分散劑為磷酸鹽、硅酸鹽、聚丙烯酸鹽類(lèi)或聚異丁烯順丁烯二酸鹽類(lèi)，優(yōu)選為磷酸鹽中的六偏磷酸鈉、美國(guó)大祥公司生產(chǎn)的SN-5040或英國(guó)諾徹特NORCHTY分散劑WD100。
水性消泡劑為磷酸酯類(lèi)消泡劑、礦物油類(lèi)消泡劑或有機(jī)硅類(lèi)消泡劑中的一種，具體為BYK-Chemie公司生產(chǎn)的BYK系列、FoamStar A10系列、含硅類(lèi)FoamStar A30系列、非硅非油聚合物類(lèi)FoamStar MF系列或英國(guó)諾徹特NORCHTY消泡劑AX250中的一種。
水性成膜助劑為乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、甲基芐醇、一縮乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯或江蘇潤(rùn)泰化學(xué)有限公司的十二碳醇酯中的一種。
水性流平劑為丙烯酸共聚物、有機(jī)硅或氟碳表面活性劑中的一種，如英國(guó)諾徹特NORCHTYFL330。
水性增稠劑具體為Aqualon公司的Natrosol 250、Union Carbide公司的Cellusize QP、Texanol、Lusolvan FBH、Coasol、DBE-IB、DPnB、DOWANOL PPh或醇酯12中的一種。
本發(fā)明制備工藝步驟如下：
a.按照配方稱(chēng)取各種物料，在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入顏填料、分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入功能性填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入復(fù)配乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
本發(fā)明制備的水性耐熱保溫涂料適用于石油化工裝置區(qū)內(nèi)的高溫設(shè)備(高溫蒸汽管道、熱交換器、加熱器、高溫爐、石油裂解裝置等)的隔熱保溫，使被保護(hù)對(duì)象在高溫環(huán)境中能正常發(fā)揮隔熱保溫作用，節(jié)能效果顯著。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用空心玻璃微珠、中空陶瓷等無(wú)機(jī)原料作為功能性填料，選擇合適的單體合成了具有較好耐溫性的水性有機(jī)硅樹(shù)脂和交聯(lián)有機(jī)硅改性的丙烯酸酯乳液，將兩種材料復(fù)配制成能耐高溫的改性耐熱乳液作為粘合劑，采用軟化水為介質(zhì)，制備了一種水性耐熱保溫涂料。
合成的水性有機(jī)硅樹(shù)脂與自交聯(lián)改性丙烯酸乳液具有相同的官能團(tuán)，具有較好的相容性和防銹性，制備的水性樹(shù)脂同時(shí)具有有機(jī)硅和丙烯酸酯的優(yōu)點(diǎn)，將兩種材料復(fù)配成改性耐熱乳液克服了現(xiàn)有水性乳液不耐高溫的缺點(diǎn)，使制得的涂料具有很好的耐高溫性、耐水性、耐熱性、穩(wěn)定性、耐候性、抗污性和附著力，使用時(shí)采用軟化水為介質(zhì)不需要高溫固化，克服了現(xiàn)有耐熱涂料采用有機(jī)溶劑為介質(zhì)需要高溫固化的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的水性涂料用于石油化工裝置區(qū)內(nèi)的高溫設(shè)備的隔熱保溫，使被保護(hù)對(duì)象在高溫環(huán)境中能正常發(fā)揮隔熱保溫作用，節(jié)能效果顯著。且施工簡(jiǎn)單，無(wú)論是何種材質(zhì)的受熱設(shè)備，一般只需要簡(jiǎn)單打磨除銹防腐后，可用噴槍或手工涂抹，在大多數(shù)潔凈、干燥的表面使用，都具有很好的粘接強(qiáng)度。產(chǎn)品采用無(wú)機(jī)材料作為填充材料，具有阻燃性，且不含有害的有機(jī)揮發(fā)物，產(chǎn)品無(wú)毒，不燃、無(wú)異味，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下使用，涂料不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，既有利于環(huán)境保護(hù)，又節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
a.按照配方：中空陶瓷或空心玻璃微珠30份，復(fù)配乳液25份，顏料13份，助劑2份，水30份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
實(shí)施例2
a.按照配方：中空陶瓷或空心玻璃微珠20份，復(fù)配乳液40份，顏料8份，助劑2份，水30份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
實(shí)施例3
a.按照配方：中空陶瓷或空心玻璃微珠35份，復(fù)配乳液25份，顏料10份，助劑5份，水25份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
實(shí)施例4
a.按照配方：復(fù)配的中空陶瓷或空心玻璃微珠25份，復(fù)配乳液35份，顏料12份，助劑3份，水25份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
實(shí)施例5
a.按照配方：復(fù)配的中空陶瓷或空心玻璃微珠35份，復(fù)配乳液25份，顏料12份，助劑3份，水25份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
實(shí)施例6
a.按照配方：復(fù)配的中空陶瓷或空心玻璃微珠20份，復(fù)配乳液40份，顏料15份，助劑5份，水20份，稱(chēng)取物料。在高速攪拌(700-1200轉(zhuǎn)/分鐘)下，在水中加入分散劑、消泡劑和成膜劑等助劑，加入中空填料，攪拌30-60分鐘。
b.在低速攪拌(300-500轉(zhuǎn)/分鐘)下，加入乳液。在攪拌過(guò)程中，滴加剩余消泡劑。攪拌40-70分鐘。
c.過(guò)濾、灌裝。
水性耐熱保溫涂料性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：
在容器中狀態(tài)：GB/T9755-2001；
表干時(shí)間：GB/T9755-2001；
固體含量：GB/T6740-1986；
柔韌性：GB/T6742-1982；
耐水性(96h)：GB/T9755-2001；
耐堿性(48h)：GB/T9755-2001；
附著力：GB/T9286-1998
漆膜耐熱性測(cè)定法：GB/T1735-79(89)
表1水性耐熱保溫涂料性能