[发明专利]一种环氧改性甲基苯基有机硅气凝胶隔热涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种环氧改性甲基苯基有机硅气凝胶隔热涂料及其制备方法。环氧改性甲基苯基有机硅气凝胶隔热涂料主要由如下原料制成：环氧改性甲基苯基有机硅树脂20‑58份，氨基树脂2‑6份，气凝胶复合隔热粉体5‑20份，改性气凝胶2‑10份，空心玻璃微珠1‑10份，云母粉1‑5份，水10‑20份，分散剂0.1‑2份，消泡剂0.1‑1份，流平剂0.1‑1份，硅烷偶联剂1‑3份，防冻剂0.1‑2份，保水剂0.1‑0.5份，抗菌剂0.1‑0.5份，所述气凝胶复合隔热粉体的内层结构为气凝胶孔洞中填充有耐压二氧化硅空心纳米微球。制备的环氧改性甲基苯基有机硅气凝胶隔热涂料充分发挥了气凝胶的隔热性能，从而使其隔热性能较好、耐热性较好、附着力较好。

技术领域

本发明涉及能源化工设备耐高温隔热技术领域，尤其涉及一种环氧改性甲基苯基改性有机硅气凝胶隔热涂料及其制备方法。

背景技术

能源化工行业对国家有着重要的战略意义，在“双碳”驱动下，减少碳排放对于能源化工行业迫在眉睫。能源化工行业的一些高温设备和高温管道的能源浪费问题严重，采用隔热材料可以有效降低能源浪费，达到节能减碳目的。目前常用的保温隔热材料主要有：玻璃棉、膨胀珍珠岩、气凝胶毡、微纳隔热板、岩棉以及一些有机发泡板。但是这些材料大多应用于设备的规则部件，异形部件则无法通过上述材料达到全覆盖。

涂料具有易施工、可涂覆异形件的特点。目前能源化工行业虽有通过涂料进行隔热的相关报道，但是效果均不理想，主要是因为无法兼顾防腐、附着力、耐高温、隔热、耐冷热冲击性能。无机成膜物耐高温性能佳，但是耐冷热冲击性能差。有机成膜物中有机硅树脂具有一定耐高温性能，但是附着力较差，附着力差会影响制备的涂层的使用寿命。气凝胶是隔热性能最好的填料。但是气凝胶比表面积大、纳米孔洞结构不稳定，在涂料体系中，易分散不均、易引起开裂和多孔结构塌陷等问题，因此目前鲜有能够发挥气凝胶隔热性能的涂料的相关报道。气凝胶由于丰富的孔洞结构，其导热系数低至0.01W/(m·K)，但其在孔结构被破坏时，导热系数远大于0.07W/(m·K)，隔热性能大幅下降。

树脂常被应用于制备涂料，不同基团的树脂具有不同的性质，制备的涂料性能差距较大。CN 102559048 A公开了一种环氧改性有机硅绝缘导热耐高温涂料的制备方法及制品，由于引入环氧树脂其绝缘性能较好。CN101935498A使用有机硅树脂、改性有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂等制备了有机硅防腐涂料，具有较好附着力和耐腐蚀性。CN104371506A将树脂和氧化硅气凝胶混合使用制备耐阴极剥离的涂料，附着力较好的涂料。但由于现有研究仅使用树脂制备涂料或者简单的使用携带不同基团的树脂的组合制备涂料，这会导致如下问题：(1)制备的涂料耐高温性能不够优异；(2)不同树脂的混合虽然能增加涂料功能，但同时由于引入多种树脂，会导致其难以混合或需混合时间较长，生产周期变长；(3)虽引入气凝胶等耐高温性能较好的物质制作涂料，但并未对气凝胶进行预处理，这导致气凝胶难以分散，并且在一些涂料体系中气凝胶孔洞易被破坏，难以较大程度发挥其保温隔热性能。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种环氧改性甲基苯基有机硅气凝胶隔热涂料，主要由如下原料制成：环氧改性甲基苯基有机硅树脂20-58份，氨基树脂2-6份，气凝胶复合隔热粉体5-20份，改性气凝胶2-10份，空心玻璃微珠1-10份，云母粉1-5份，水10-20份，分散剂0.1-2份，消泡剂0.1-1份，流平剂0.1-1份，硅烷偶联剂1-3份，防冻剂0.1-2份，保水剂0.1-0.5份，抗菌剂0.1-0.5份，所述气凝胶复合隔热粉体的内层结构为气凝胶孔洞中填充有耐压二氧化硅空心纳米微球。

所述的气凝胶复合隔热粉体中的气凝胶为含甲基的疏水改性剂改性后的二氧化硅气凝胶。具体的，含甲基的疏水改性剂为三甲基氯硅烷(TMCS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、六甲基二硅氧烷(HMDSO)中的一种或两种以上的组合。

所述气凝胶复合隔热粉体按重量份计包括如下组分：气凝胶60-80份和15-25份耐压二氧化硅空心纳米微球。