利用檢測技術優化薄層保溫防腐涂料的配方

【摘 要】.利用檢測技術優化保溫隔熱防腐涂料的組分，確定了以環氧改性有機硅樹脂作為成膜物質，以玻璃體二氧化硅材料、特殊陶瓷材料、磷酸鋅、纖維材料為填料，優化保溫隔熱防腐涂料配方。.

【關鍵詞】.材料檢測；環氧改性有機硅樹脂；成膜物質；填料；優化

Detection technology to optimize the formulation of the anti-corrosion coating of thin-layer insulation

Wang Xiang-hui，Liu Fu-jun

(Handan City Huatian Building Materials Testing Limited Handan Hebei 056006).

【Abstract】.Detection technology optimize the anticorrosive coating of insulation components， the epoxy-modified silicone resin as a film-forming substance， the vitreous silica material， the special ceramic material， a zinc phosphate， the fiber material as filler， and optimize the insulation spacer.hot corrosion coating formulations..

【Key words】.Materials testing;Epoxy-modified silicone resin;Film-forming material; filler;Optimization

1.引言 .

（1）傳統的保溫隔熱涂料大多以提高孔隙率、提高熱阻、降低傳導傳熱系數為主。為達到相應的要求，保溫層較厚，外觀較差，且干燥時間較長，因而應用范圍也相應地受到了限制。其型材也因接縫較多，施工較為不方便，而且還存在著吸水率較高，需設有防水層或保護層，不抗振動，使用壽命短等缺點。 

（2）涂料隔熱的方式分為阻隔熱傳導、熱對流、熱輻射三類，保溫效果良好的涂料一般是兩種或多種隔熱機理協同作用的結果。本研究主要從選擇基料及填料兩方面入手，進行配方優化，從保溫涂料化學結構上對其進行研究。經檢測中心進行檢測，本涂料的各項指標如表1所示。

可以已大量應用于反應釜、貯油罐、地下管道等方面，也可采用刷涂、輥涂等方法施工，涂裝方法簡單，可節省大量的人力，財力。.

2. 成膜物質的選擇.

涂料以環氧改性有機硅樹脂為成膜物質，有機硅樹脂是耐熱涂料常用的一類基料，通過在有機硅聚合物的分子主鏈端基和側鏈上引入環氧基團，將兩者的優良性能合為一體，彌補了各自的缺陷，可室溫或低溫固化。因其具有良好的機械性能和優異的熱穩定性、防腐蝕性、電絕緣性、耐高低溫性、耐電暈、耐輻射、耐潮濕及耐化學介質等性能而得到廣泛應用，成為特種涂料中使用最多、應用范圍最廣的特種樹脂品種之一。

環氧改性有機硅樹脂的制備：原料名稱及規格見表2。

將1、2、3、4和5物料依次投入到帶有攪拌和回流裝置的潔凈、干燥的反應瓶中，慢慢升溫；通CO2氣體并開冷卻水；升溫至160℃，開始保溫并不斷蒸出低沸物，計量收集低沸物，在保溫6h后取樣測定樹脂的膠化時間，250℃時膠化時間小于2min時，降溫至100℃以下，加入6、7，攪拌均勻，停止通CO2氣體；降至60℃以下，出料，計量產物總質量和低沸物質量。

3. 填料的選擇.

（1）由于有機硅樹脂耐溫最高可達300℃，因而需要選擇合適的填料進行匹配。選擇填料首先考慮其耐高溫性、保溫、輻射及反射能力。保溫材料一般選用中空型、熱阻大的材料，并且為使涂料在高溫下具有較好的防腐性能，涂料中需引入一些特殊的物質，使得涂料在高溫狀態下形成一層致密層。為此，引入了陶瓷材料，陶瓷材料在高溫下陶瓷化，使得涂料與底材接觸處形成硅化層，達到防腐目的。陶瓷填料也具有良好的反射性與輻射性，折光系數、表面光潔度、熱反射率及輻射率。陶瓷層的耐熱沖擊性能還與涂層與基體間的界面結合強度有關。涂層與基體界面處有一過渡層。金屬基體和涂層在熱硬化時由于晶格振動而發生了原子的相互擴散，在涂層與基體之間形成了一個漸變界面。這種界面層是由金屬原子和非金屬原子形成的溶體構成。涂層與基體間發生的原子相互擴散所形成的過渡層有利于增強涂層與基體間的界面結合強度。金屬基陶瓷涂層材料中，陶瓷涂層與金屬基體之間除了原子和分子范圍內的微觀作用外，還存在宏觀結合——機械聯鎖。由于在金屬基體表面存在一些微觀的凹凸，甚至還有微孔或裂縫。涂覆過程中，涂層材料進入凹凸或微孔中，其效果如同往基體中釘入釘子一樣，增大了接觸面積，鎖扣效應增強，使附著力增加。同時涂層嵌入基體的復雜形狀能借助負載傳遞，使涂層受到的應力部分轉移到基體上，涂層的附著力得到提高。各項性能參數如表3所示。

（2）選用玻璃體的二氧化硅，材料的分子結構及其化學成分對導熱系數的影響很大。材料的分子結構不同，導熱系數也不同，玻璃體物質的導熱系數小，晶體的導熱系數大。0℃時晶體二氧化硅的導熱系數是8197W/(m?K)，而玻璃體的二氧化硅的導熱系數是1138W/(m?K)。因此通過加入類似于玻璃體式的二氧化硅材料，得到導熱系數較低的涂料。

對于各向異性材料(如木材等纖維材料)，當熱流與纖維延伸方向平行時，熱流受到的阻力小；而熱流垂直于纖維延伸方向時，受到的阻力最大。因而在涂料中，加入適量長纖維制品，可以增大熱流受到的阻力。

（3）.加入適量的磷酸鋅，磷酸鋅與環氧改性的有機硅中的羥基發生反應，生成絡合物，而這種絡合物能與腐蝕產物發生反應，在底材表面上形成緊密附著的保護膜，從而保護金屬基底不被腐蝕，即增強涂層的耐水性和附著力。

根據以上的研究表明，并對所選擇的材料進行配比調試，得到較為合適的配方，見表4。.

在219管道外進行測試，管道外部涂覆了1.5mm厚該涂料，隔熱測試結果如表5所示。

（4）涂層在低溫下可以單獨作為耐高溫隔熱防腐涂料使用。在超過500℃高溫下，涂層內部形成蜂窩狀，底層是致密的保護層，從而達到優異的隔熱效果。涂層內部具有大量孔隙，可以降低材料的導熱系數。材料的導熱系數不僅與孔隙率有關，而且還與孔隙的大小和特征有關。在孔隙率相同的條件下，孔隙尺寸越大，導熱系數越大；孔隙相互聯通比封閉而未連通的導熱系數要高。 .

4. 助劑的選擇.

選擇助劑應考慮樹脂或及填料的性能，使其具有相應的防沉、改善流變性等作用。防沉劑選用杭州臨安的F118，流平劑采用安特羅菲特殊化學品有限公司的KP412。這兩種助劑很適合有機硅體系，二丁酯起增塑作用。 .

5. 涂層 .

涂膜厚度與其隔熱效果經試驗可知，涂層在1.5mm處具有較好的隔熱效果。如實際情況中需有更高保溫效果，應與其他保溫涂料配合使用。.

6. 結語 .

(1)該涂料選用環氧有機硅樹脂作為成膜物質，使得涂料具有較好的耐熱性及柔韌性。

(2)選用金屬基陶瓷填料，使得基材與涂料間存在著宏觀結合——機械聯鎖，使得涂層附著力好。并且使得涂層與基材之間形成致密的過渡層，使得涂料防腐性能較好。

(3)選用導熱系數較低的玻璃體二氧化硅，增強涂層的隔熱性能。 

(4)在不影響涂料的耐溫性前提下，加入適量的磷酸鋅，增強涂層附著力。

(5)涂層在1.5mm時具有較好的隔熱效果。

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［文章編號］.1619-2737（2012）08-20-799.

［作者簡介］. .王香慧（1979-），女，職稱：技術員，工作單位：邯鄲市華天建材檢測有限公司。

劉福軍（1971-），男，職稱：助理工程師，工作單位：邯鄲市華天建材檢測有限公司。