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保温隔热涂料的制备与性能

随着我国工业的不断发展，尤其是冶金、电力、能源、石化及军工等行业的崛起，高温设备的应用也越来越多。然而，部分设备及材料长期在高温环境中使用容易出现加速老化、锈蚀等现象，从而使这些设备或材料逐渐失去强度导致结构性缺失，形成各种事故隐患，降低使用寿命。因此，在一些高温设备或设施表面涂装耐高温的新型气凝胶隔热涂料，利用其多孔性及优异的隔热效果对设备进行防护，防止其他设备的老化和锈蚀，延长使用寿命。目前，使用最多有机硅耐高温涂料，主要是依靠其中的铝银浆或是空心玻璃微珠，不宜厚涂，且对施工要求比较高。

通过使用新型二氧化硅（SiO2）气凝胶替代传统的铝银浆或空心玻璃微珠，不仅对施工要求低，可厚涂，而且该新型材料呈多孔性和低热导率等特点，能够使涂料达到更好的隔热效果。

一、实验部分

1.1主要原料

有机硅隔热涂料的主要原料为：有机硅树脂，工业级，常州嘉诺；二氧化硅（SiO2）气凝胶，；分散剂BYK163、分散剂BYK-9076、分散剂AT-204、消泡剂BYK052、流平剂BYK-306，毕克；钛白粉，金红石型，中核钛白；有机膨润土434、消泡剂6800，海名斯；天然硫酸钡，河南钡源；乙醇、乙酸丁酯，工业级，齐鲁石化；二甲苯，工业级，兰州石化。

1.2主要实验设备

砂磨机，SFJ-400型；高速分散机；斯托默黏度计，STM-Ⅳ（A）；烧杯（100mL）、玻璃棒、温度计；电子秤；电阻炉，JC-MF。

1.3实验方法

1.3.1气凝胶浆液制备

按配方量在烧杯中分别加入乙酸丁酯和乙醇混合物[m（乙酸丁酯）∶m（乙醇）＝8∶1]，开动搅拌5min，转速为600～800r/min；在搅拌状态下按配方量缓缓加入SiO2气凝胶，保持温度为25～30℃下持续搅拌30～50min；将制备的气凝胶浆液密闭保存备用。具体配方见表1。

1.3.2有机硅隔热涂料的制备

有机硅隔热涂料主要使用耐热性能优良的有机硅树脂作为主要成膜物，同时添加一些颜料、填料及助剂，不仅能够增加涂膜厚度和隔热性，还可以提高涂膜的装饰性，使涂膜更加美观。各原料按表2中的量添加，研磨漆浆，保持研磨温度40～60℃，漆浆细度研磨至30μm以下即可。研磨结束后过滤浆液，静置，待浆液温度小于40℃后，在搅拌下按配方添加SiO2气凝胶浆液、流平剂、消泡剂等，转速为600～800r/min，搅拌30～40min制备样品，具体配方见表2。1.4主要性能测试方法

根据GB/T25261—201《8建筑用反射隔热涂料》中的功能性要求及检测方法检测本实验产品的导热系数，根据HG/T2454—201《4溶剂型聚氨酯涂料（双组分）》中的要求及检测方法检测本项目常规性能。

二、结果与分析

通过研磨时长及气凝胶浆液状态考察检测SiO2气凝胶在体系中的分散稳定性及常规性能。同时，使用检测不同产品的导热系数以及在铝镁合金板上的平均隔热温度，比较不同体系产品的隔热效果。

2.1气凝胶浆液固体含量对分散性的影响

由于SiO2气凝胶本身是一种固体物质，密度仅0.16mg/cm3，其粒径很小，比表面积大，不便于直接添加。另外，SiO2气凝胶具有优异的稳定性、增稠性和触变性，先将其预分散，制备成气凝胶浆液不仅便于添加，而且可提高体系的触变性，降低沉降速率。SiO2气凝胶浆液中的有效固含量越大体系的隔热性越好，但是分散性差。SiO2气凝胶浆液不同固含量的检测结果见表3。

2.2分散剂对体系分散性的影响

SiO2气凝胶表面吸附力强，表面能大。如果要使SiO2气凝胶浆液在体系中均匀、稳定的分散，就要降低其表面能。分散剂BYK-163为高分子量嵌段共聚物溶液，不仅可以降低表面能，还可通过空间位阻作用和提供相同的电荷阻止体系絮凝；使用电中性多元胺酰胺的羧酸盐溶液分散剂AT-204也能降低表面能，还可增加触变性；高分子量共聚物的烷基铵盐分散剂BYK-9076在体系中会产生均匀的电荷色素粒子，由此产生的斥力效应和空间稳定化可阻止体系絮凝，此外，分散剂BYK-9076还可降低表面能和黏度，流动性也得到改善，使体系获得更高的负载。通过在体系中多次实验发现分散剂BYK-9076在体系中的分散性最好，具体见图1。

2.3气凝胶浆液对隔热涂料主要性能的影响

分别将表1中的气凝胶浆液与表2配方制备样品，各样品与表4相对应，同时将上述各样品检测并于市售产品比较。结果表明：当SiO2气凝胶浆液添加量越大，体系的触变性越大，其流挂性能越好；同时，由于SiO2气凝胶具有优异的隔热性，体系的导热系数也会随着SiO2气凝胶浆液的增加而降低，使体系有更好的隔热性。而市售产品导热系数明显高于本实验产品，且贮存30d后由轻微沉淀，具体检测结果见表4。2.4气凝胶含量对隔热性能的影响

由于SiO2气凝胶具有多孔性，每个气孔壁都具有