硅酸盐隔热保温涂层技术研究

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隔热保温涂层可以缓解工业及建筑能耗中严重的能量浪费问题,提高能源利用效率,带来可观的经济效益。而目前,已经得到应用的涂层虽然具有较为良好的隔热保温性能,但是随着隔热保温材料技术的发展,实际应用要求越来越高,其隔热性能需要进一步改善。此外,多数隔热保温涂层的使用温度范围不够高,极大地限制了其在高温节能领域的发展。本研究从进一步改善隔热保温性能和增大温度使用范围为出发点,以多种隔热机理为依据,选择合适的组分,设计合理的制备工艺,研究一种应用范围更广、隔热性能更好,同时具有良好的综合性能的新型硅酸盐隔热保温涂层。选取钠水玻璃为成膜物质,空心陶瓷微珠、硅酸铝纤维和SiO2气凝胶粉体为隔热填料,分别添加六钛酸钾晶须(PTW)、金红石型二氧化钛(TiO2)和钛溶胶作为红外遮光剂,辅以多种功能助剂,用机械搅拌的方法制备出硅酸盐隔热保温涂料。研究了涂料的固化过程,确定了涂料的制备工艺;研究了隔热填料的种类及含量对涂层导热系数的影响;研究了红外遮光剂的种类及含量对涂层导热系数、红外透过率和消光系数的影响,观察了涂层的微观形貌;测试了涂层的常规性能,研究了涂层的耐高温稳定性。结果表明:300目、600目、1250目、2000目和2500目的空心陶瓷微珠均可以降低涂层导热系数,其中添加600目微珠的涂层导热系数最低;涂层导热系数随着空心陶瓷微珠、硅酸铝纤维和SiO2气凝胶含量的增加不断降低,但在一定添加量后下降趋势开始平缓,相比于空心陶瓷微珠和硅酸铝纤维,SiO2气凝胶对涂层导热系数的影响程度更大;PTW、TiO2和钛溶胶的加入均可以降低涂层导热系数,降低涂层的红外透过率,提高涂层消光系数,且添加量越多,效果越显著,但是,PTW和TiO2超过了一定添加量后,涂层导热系数反而上升,其中钛溶胶在涂层中分散最为均匀,遮光性能最好,涂层导热系数最低可降至0.032W·m-1·K-1。对比30℃固化与1000℃加热处理后涂层的微观形貌,发现涂层经高温环境后结合良好,整个体系形成具有三维网状的空间孔洞结构,表面平整无裂纹。PTW、TiO2和钛溶胶的加入均可以提升涂层使用温度上限,其中加入钛溶胶的涂层使用温度上限最高,可至1078℃。涂层外观质量良好,涂料黏度可满足使用需求,浆料pH为11,浆料密度965kg/m3,干密度210kg/m3,体积收缩率16%,硬度和附着力良好;完全固化后的涂层耐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐性和耐候性良好。
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