data-full-width-responsive="true"> 新型环保隔热涂料的研究杜红波,张琳萍,毛志平,徐 红 (东华大学生态纺织教育部重点实验室,上海201620)0 引 言在纺织印染行业的能源消耗中,热损耗占相当大的比重。因此,研究开发隔热保温涂料,对纺织印染装备进行保温处理意义重大,根据隔热机理和隔热方式的不同,隔热涂料分为阻隔性隔热涂料、反射隔热涂料及辐射隔热涂料三类。阻隔性隔热涂料是通过对热传递的显著阻抗性来达到隔热目的,是目前使用最广的一种隔热涂料[ 1 ]。本文以水性丙烯酸树脂为粘结剂,廉价的无机黏土为主要隔热骨料,配以其
他助剂制备了一种阻隔型隔热涂料。该涂料综合了涂料及隔热保温材料的双重特性,与传统保温材料相比,具有导热系数低、保温效果显著、绿色环保、成本低、施工相对简单等优点,特别适用于异型设备如阀门、球体、锥体、旋转体等管道附件和印染设备的保温[ 2 ]。1 实验部分1 1 主要原料无机黏土;有机硅改性丙烯酸树脂;固化剂;分散剂;水性润湿剂(W - 18 ) ; 水性消泡剂(W - 0506 ) ; 硅烷偶联剂(KH550) 。1 2 主要仪器机械搅拌器;电热恒温鼓风干燥箱;激光粒度分析仪;热重分析仪;扫描电子显微镜;导热系数测试仪;表面热电偶;钢板(9 cm 9 cm 08 cm)1 3 性能测试1 3 1 导热系数将制备好的涂料涂覆于聚四氟乙烯板表面,低温固化,干燥后将其取下,制备成规定尺寸的薄圆片试样(直径30 mm,厚度1 mm) 。测试前,将试样置于105 ℃鼓风烘箱中处理45 h,然后放在干燥器中冷却至室温。参照GB 102951988 (绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法) ,采用DRL - Ⅱ型导热系数仪测定试样的导热系数。1 3 2 隔热性能将涂覆好的钢板试样待完全干燥后,按照图1进行测试。
1表面热电偶温度计; 2 3 45 6 7精密控温加热仪图1 隔热效果测试装置示意图测试装置体系温度稳定后,将待测试样放于指定位置开始计时,分别在1 min、3 min、5 min、10 min、30 min、60min时记录待测样表面温度(每个数据测6次,取平均值) 。以油浴温度作为钢板内侧温度,涂料外表面温度越低涂料隔热性能越好。1 3 3 热重分析采用德国耐驰仪器制造有限公司的TG209F1型热重分析仪,对固化后的涂料进行热分析。氮气气氛, 室温扫描至800 ℃,升温速率10 ℃/min。测试前,将样品置于105 ℃鼓风烘箱处理415 h,然后于干燥器中冷却至室温。2 结果与讨论2 1 粘结剂的选择本文采用水性丙烯酸树脂为涂料粘结剂,减少了使用过程中VOC的排放。另外,普通隔热涂料使用的耐热树脂大多以有机硅树脂为主,涂覆后通常都需要一定的高温固化,限制了涂料的使用范围,并且价格较高。本文采用经有机硅改性的水溶性丙烯酸树脂,不仅可以实现常温固化, 而且降低了成本。这种涂料既具有有机硅树脂的耐高温性、耐紫外性、耐氧化降解性、表面能低、透气性好等优点;同时,又具有丙烯酸类树脂的柔韧性、保光性、高附着性[ 3 ]。2 2 隔热骨料的选择所谓隔热就是最大限度地阻止热量的传递。因此,要求隔热材料应具有较小的导热系数,或由隔热材料组成的保温层具有较高的热阻值。采用低导热系数的隔热骨料是阻隔型绝热材料研制的基本方式。由于常温下静止空气的导热系数为0023W / (mK) ,远远低于其他固体的导热系数,所以在材料中引入导热系数极低的无对流空气成为研究的主要方向,这也是阻隔性隔热涂料研制的基本依据[ 4 ] 。本实验选用3种低导热系数的无机黏土为隔热骨料,采用相同的工艺制得3种隔热涂料,其导热系数见表1。表1 不同涂料的导热系数
衡量材料保温隔热程度的参数是热阻R, R = d / ,其中: d保温材料厚度,材料的导热系数[ 5 ]。厚度相同的情况下,材料导热系数是其隔热性能的决定因素:导热系数越小,材料的热阻越大,隔热性能就越好;反之,导热系数越大,材料的热阻越小,隔热性越差。从表1可以看出:3骨料制得的涂料导热系数最小,是最理想的隔热骨料。
