專利名稱：高溫隔熱涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種隔熱涂料，特別是關(guān)于一種高溫隔熱涂料。
背景技術(shù)：
在建筑業(yè)、機械工業(yè)甚或電子工業(yè)等領(lǐng)域，為了美觀常需使用涂料來對基材進行表面處理，或是對所使用的材料賦與某種特性，以特殊涂料形成具有特殊性質(zhì)的被覆涂層。涂料的基本組成包含染料、耐熱樹脂、溶劑及助劑，而涂料的特殊性質(zhì)往往取決于其填充物。
由于環(huán)境溫度持續(xù)上升及能源損耗問題，隔熱節(jié)能已成為一個令人關(guān)注的社會問題，隔熱涂料的發(fā)展具備高潛力的市場前景。隔熱涂料是加入具有高反射率的填充物，使其形成的涂層具有高反射率，通過降低物體的表面溫度減少熱傳遞，從而降低內(nèi)部溫度產(chǎn)生隔熱作用。但目前市面多為耐中、高溫(300～800℃)涂料但缺乏好的隔熱特性，或是低溫的隔熱涂料，缺乏好的高溫隔熱(高于400℃)涂料。一般來說，高溫涂料與基材金屬的高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)不能相差太大，會因而影響其附著性，且高分子材料高于400℃很容易產(chǎn)生裂解，因此發(fā)展高溫涂料很不容易。高溫隔熱涂料的應(yīng)用范圍很廣，包括石油化工儲罐、糧儲倉庫、船舶、車輛、建筑廠房、住宅。特別是在鋼鐵、冶金工業(yè)上，高溫耐熱、隔熱材料消耗量占其總量的60％～70％，鋼鐵煙囪、高溫蒸汽管路、高溫爐、石油裂解裝置、軍工設(shè)備及航空運用等，對于目前能源短缺的環(huán)境，其經(jīng)濟效益更加顯著。

發(fā)明內(nèi)容
為改進公知技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫隔熱涂料，可廣泛應(yīng)用于各種表面的涂裝。由其耐高溫和優(yōu)異的隔熱性質(zhì)，可使用于需要節(jié)能及涂裝的高溫場合。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的高溫隔熱涂料，包含一耐熱樹脂，占總成分的40wt％至50wt％，包含一種以上的耐熱高分子；一溶劑，占總成分的3wt％至8wt％；一納米多孔性填充物，占總成分的10wt％至20wt％，具有納米微孔結(jié)構(gòu)；及一中空微球無機填充物，占總成分的20wt％至30wt％，為中空的球形體。
所述的高溫隔熱涂料，其中該耐熱樹脂為熱固性樹脂。
所述的高溫隔熱涂料，其中該耐熱樹脂選自離子鍵聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯樹脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚對甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯異戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-順丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯馬來酰亞胺共聚物、苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚對苯二甲酸己二醇脂、聚對苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚銅、聚酰亞胺、有機硅樹脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纖維素樹脂、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚醇酸樹脂、酚醛樹脂所組成的族群其中之一或其任意組合。
所述的高溫隔熱涂料，其中該耐熱樹脂包含聚酰亞胺及聚硅氧烷。
所述的高溫隔熱涂料，其中該納米多孔性填充物的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于0.002W/mk。
所述的高溫隔熱涂料，其中該納米多孔性填充物材質(zhì)選自三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)。
所述的高溫隔熱涂料，其中該納米多孔性填充物的納米微孔尺寸介于10至50納米。
所述的高溫隔熱涂料，其中該納米多孔性填充物的比表面積高于600m2/g。
所述的高溫隔熱涂料，其中該中空微球無機填充物的粒徑范圍介于50至100納米。
所述的高溫隔熱涂料，其中該中空微球無機填充物材質(zhì)選自莫來石(mullite)及二氧化硅所組成的族群。
所述的高溫隔熱涂料，其中該中空微球無機填充物表面預(yù)先以脂肪酸、脂肪酸酐、脂肪酸酰胺、脂肪酸鹽、脂肪酸脂、脂肪族醇、硅烷偶合劑、鈦偶合劑、硅烷油或磷酸醋進行表面處理。
所述的高溫隔熱涂料，其中還包含一染料。
所述的高溫隔熱涂料，其中還包含一耐燃劑。
所述的高溫隔熱涂料，其中該耐燃劑選自一磷氮系耐燃劑及一亞磷酸脂系耐燃劑所組成的族群其中之一。
所述的高溫隔熱涂料，其中該磷氮系耐燃劑選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸素、磷酸鳥尿素、多聚磷酸銨、磷酸三聚氰銨、三聚氰銨、紅磷膠囊化的白磷、紅磷、多磷酸銨及磷酸脂所組成的族群其中之一。
詳細地說，本發(fā)明提供的高溫隔熱涂料主要包含40wt％至50wt％的耐熱樹脂、3wt％至8wt％溶劑、10wt％至20wt％納米多孔性填充物及20wt％至30wt％中空微球無機填充物。其中，耐熱樹脂包含一種以上的耐熱高分子，納米多孔性填充物具有納米微孔結(jié)構(gòu)，中空微球無機填充物為中空的球形體，其特殊結(jié)構(gòu)可有效的反射入射光。
高溫隔熱涂料需具備的重要特性為高溫隔熱及高溫耐熱性質(zhì)，在高溫隔熱方面，需通過添加助劑來達到隔熱效果。由于熱傳遞在流體中是靠填充物的碰撞，在固體中則是由聲子來達成。因此熱傳遞也可視為晶體由熱能引發(fā)彈性波來達成的。因此增加涂料所添加助劑中固體復(fù)合相的比例及孔洞，可增加熱能散射及折射的機率，亦即降低熱能在固體中傳遞的能量與速率。
本發(fā)明所添加的納米多孔性填充物及中空微球無機填充物可增加固體復(fù)合相的比例，且納米多孔性填充物的納米微孔結(jié)構(gòu)可提升涂料中孔洞的比例，卻不會損害涂料最終形成的涂層強度。中空微球無機填充物為中空的球形體，其特殊結(jié)構(gòu)可雙重反射入射光，且具有良好的隔熱效果。中空微球與不規(guī)則形狀的顆粒不同，中空微球無機填充物很容易在彼此之間滾動，使得所形成的涂料具有較低的粘度，較好的流動性，也改善涂料的可噴涂性。同時中空微球無機填充物能增強涂料所形成涂層的硬度、耐洗刷性和耐磨性。加上中空微球無機填充物一般具有高熔點，適合應(yīng)用于高溫隔熱材料。


圖1為本發(fā)明實施例所形成的高溫隔熱涂層示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的高溫隔熱涂料，主要包含40wt％至50wt％的耐熱樹脂、3wt％至8wt％溶劑、10wt％至20wt％納米多孔性填充物及20wt％至30wt％中空微球無機填充物。耐熱樹脂包含一種以上的耐熱高分子，納米多孔性填充物具有納米微孔結(jié)構(gòu)，中空微球無機填充物為中空的球形體，其特殊結(jié)構(gòu)可有效的反射入射光。
在材料選擇上，可配合使用環(huán)境的需求，選擇可耐不同溫度的耐熱樹脂，一般選擇熱固性樹脂較佳。例如，選擇離子鍵聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯樹脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚對甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯異戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-順丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯馬來酰亞胺共聚物、苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚對苯二甲酸己二醇脂、聚對苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚銅、聚酰亞胺、有機硅樹脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纖維素樹脂、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚醇酸樹脂、酚醛樹脂或其任意組合。
納米多孔性填充物的納米微孔尺寸以介于10至50納米較佳，納米多孔性填充物可為氣凝膠(aerogel)，氣凝膠(是一種透明、多孔洞、開放室(opencell)、低密度泡沫(foam)的材質(zhì)，具有納米級的孔洞與微小粒子所組成納米微孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高達90％，因此重量非常輕。氣凝膠具有相較于一般固體很低的熱傳導(dǎo)度、低折射率、低音速及低介電常數(shù)等，具有良好的隔熱效果同時也具有吸震材料的特性。納米多孔性填充物材質(zhì)可選自三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)。納米多孔性填充物可由無機氧化物前驅(qū)物以溶膠凝膠方式加上超臨界干燥所制成，在與中空微球無機填充物及耐熱樹脂均勻混合過程中，能彼此交錯連結(jié)，均勻分布在該耐火隔熱涂料中，納米多孔性填充物的比表面積要高于600m2/g，熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)小于0.002W/mk。
中空微球無機填充物的粒徑以介于50至100納米較佳，其材質(zhì)可選用莫來石(mullite)或二氧化硅等無機物。且為使中空微球無機填充物具有較平整的成型外觀表面，增加其反射率。中空微球無機填充物表面得以脂肪酸、脂肪酸酐、脂肪酸酰胺、脂肪酸鹽、脂肪酸脂、脂肪族醇、硅烷偶合劑、鈦偶合劑、硅烷油或磷酸醋先行進行表面處理。
另外，還可配合需求加入染料或耐燃劑等添加物，添加適當(dāng)染料可增加涂料的反射率，耐燃劑可為磷氮系耐燃劑或亞磷酸脂系耐燃劑，磷氮系耐燃劑例如磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸素、磷酸鳥尿素、多聚磷酸銨、磷酸三聚氰銨、三聚氰銨、紅磷膠囊化的白磷、紅磷、多磷酸銨、磷酸脂。
本發(fā)明實施例為混合具有高熱穩(wěn)定性的聚亞酰胺樹脂及聚硅氧烷作為耐熱樹脂，添加莫來石的中空微球無機填充物，并以氧化鋁氣凝膠作為納米多孔性填充物。其中，莫來石及氧化鋁氣凝膠皆為高鋁質(zhì)的氧化物，可有效降低樹脂材料的高溫劣化效應(yīng)。
在制備中合成聚亞酰胺樹脂，由雙胺化合物及氣凝膠合成溶液，使有機高分子與無機氧化物形成共價鍵結(jié)交聯(lián)，提升混合產(chǎn)物的兼容性與鍵結(jié)強度，經(jīng)過低溫時效處理干燥后，可提升涂料韌性及耐溫性，使其具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
本發(fā)明實施例其配方如下所示以800克2，2bis〔4-(3，3-dicarboxyphenoxy)phenyl〕-propane dianhydridewith m-phenylene diamine分散在960克的石腦油(Sovesso100 naphtha)及2240克甲酚酸(cresylic acid)溶劑中，將莫來石與氧化鋁氣凝膠及高放射率染料加入溶液。加入81克40％的trimerized toluuenediisocyanate blockedwith phenol及6.8克的dibutyltin delaurate于基底溶液，混入2克的染料。
將本發(fā)明實施例的高溫隔熱涂料涂布于基材上，以攝氏250度烘烤1小時后，冷卻至室溫，在繼續(xù)以攝氏250度烘烤4小時。請參考圖1，其為本發(fā)明實施例所形成的高溫隔熱涂層示意圖?；?00披覆的高溫隔熱涂層110包含高分子基材111、氧化鋁氣凝膠的納米多孔性填充物112及莫來石的中空微球無機填充物113。
權(quán)利要求
1.一種高溫隔熱涂料，其包含一耐熱樹脂，占總成分的40wt％至50wt％，包含一種以上的耐熱高分子；一溶劑，占總成分的3wt％至8wt％；一納米多孔性填充物，占總成分的10wt％至20wt％，具有納米微孔結(jié)構(gòu)；及一中空微球無機填充物，占總成分的20wt％至30wt％，為中空的球形體。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該耐熱樹脂為熱固性樹脂。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該耐熱樹脂選自離子鍵聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯樹脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚對甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯異戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-順丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯馬來酰亞胺共聚物、苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚對苯二甲酸己二醇脂、聚對苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚銅、聚酰亞胺、有機硅樹脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纖維素樹脂、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚醇酸樹脂、酚醛樹脂所組成的族群其中之一或其任意組合。
4.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該耐熱樹脂包含聚酰亞胺及聚硅氧烷。
5.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該納米多孔性填充物的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于0.002W/mk。
6.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該納米多孔性填充物材質(zhì)選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該納米多孔性填充物的納米微孔尺寸介于10至50納米。
8.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該納米多孔性填充物的比表面積高于600m2/g。
9.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該中空微球無機填充物的粒徑范圍介于50至100納米。
10.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該中空微球無機填充物材質(zhì)選自莫來石及二氧化硅所組成的族群。
11.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該中空微球無機填充物表面預(yù)先以脂肪酸、脂肪酸酐、脂肪酸酰胺、脂肪酸鹽、脂肪酸脂、脂肪族醇、硅烷偶合劑、鈦偶合劑、硅烷油或磷酸醋進行表面處理。
12.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，還包含一染料。
13.如權(quán)利要求1所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，還包含一耐燃劑。
14.如權(quán)利要求12所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該耐燃劑選自一磷氮系耐燃劑及一亞磷酸脂系耐燃劑所組成的族群其中之一。
15.如權(quán)利要求12所述的高溫隔熱涂料，其特征在于，該磷氮系耐燃劑選自磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸素、磷酸鳥尿素、多聚磷酸銨、磷酸三聚氰銨、三聚氰銨、紅磷膠囊化的白磷、紅磷、多磷酸銨及磷酸脂所組成的族群其中之一。
全文摘要
一種高溫隔熱涂料，包含耐熱樹脂、溶劑、納米多孔性填充物及中空微球無機填充物，其中耐熱樹脂包含一種以上的耐熱高分子，納米多孔性填充物具有納米微孔結(jié)構(gòu)，中空微球無機填充物為中空的球形體。
文檔編號C09D153/00GK1990799SQ20051013416
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者林琨程, 張育誠, 鄭景亮 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院