各种隔热材料及其制品各有用途, 均有优缺点。刚性制品一般用于热能设备的主体, 兼有结构承力及耐火隔热的功能;柔性纤维制品一般附着于刚性制品上或用于管道外包, 主要起隔热作用; 涂层材料附于刚性材料表面起保护材料及隔热作用。
由于涂层材料具有施工方便, 可对任意形状的部件进行隔热保护, 生产成本低, 隔热效果好等特点, 近年来, 已得到飞速发展中国化工网okmart.com。
但是, 由于此类涂料的最主要填料, 如海泡石、膨胀珍珠盐及石棉、矿棉、纤维等耐温不高, 其应用范围受到了一定限制, 绝大多数只能应用于耐温400~ 800℃ 之间的范围内。而在冶金、石化及电力等部门存在着大量需要在1000℃ 左右工作的设备及管道, 对能耐热1000℃ 、隔热性能好、又能在热态下施工的隔热涂料的需求十分迫切。
硬硅钙复合高温涂料是以硬硅钙高温绝热粉为主要基料、再辅以填料、助剂、结合剂、增强剂、起泡剂、纤维材料等, 按一定比例, 经过松散混合、打浆、发泡、再搅拌而成的粘稠浆体。它综合了涂料和保温材料的双重特点, 将其涂抹在要求保温的设备和管道表面, 干燥后形成有一定强度和弹性的多微孔保温涂层。
它具有整体性能好、不粉化、不脱落、隔热性能不退化、并无粉尘、不腐蚀设备、不污染环境等特点。该产品广泛应用于石油化工、冶金、建材、电力等行业的高温窑炉、管道及其它各种高温设备及设施。特别适用于异形设备, 如阀门、球体、锥体等。节能效果可达25% ~ 35%, 经济效果和社会效益显著。
1 原料及配方
为了使涂料层有极好的隔热性能, 必须进行综合考虑, 即尽可能地阻止热辐射、对流及传导。为了阻止辐射传热, 笔者在配方中引入片状隔热反射材料, 如云母、滑石粉等; 为了阻止对流传热, 在设计涂层时, 从填料的颗粒级配、气孔的控制、控制涂层的膨胀系数到添加适量纤维, 都用以防止涂层开裂及贯通气孔的产生; 为了防止传导传热, 尽量使用本身导热系数低的微孔硬硅钙、陶瓷纤维等为主料。
为使涂料在1000℃ 下能正常使用, 采用耐温达1100℃ 高温型硬硅钙、陶瓷纤维、云母、滑石粉、粘土等为填料。为保证涂料既能耐1000℃ 高温, 又能在较高温度下直接施工及保证冷态下施工的低温强度。
在涂料结合剂的研究方面, 进行了大量工作, 最后确定了既有低温结合强度, 又适合高温施工, 并能发挥高温强度的复合结合剂配方。其主要原理为配方中添加适量的有机亲水型纤维素胶、水玻璃、有机硅高温胶及硅溶胶。利用纤维素胶及水玻璃的较高粘性, 发挥低温粘结强度; 利用水玻璃及有机硅胶高温下快速固化, 使涂料适合高温施工; 利用水玻璃及硅溶胶的固化, 发挥高温强度及其耐高温性。
为了降低涂料的干容重, 提高隔热性能, 使涂料干燥后的涂层中存在大量密闭的微气孔, 笔者对诸如松香皂类、表面活性剂类及快速渗透剂类发泡剂进行了比较研究, 最后确定了既能形成大量微气孔, 又能使气孔稳定存在的发泡剂。
为克服陶瓷纤维的脆性及柔软性不足, 在保证涂料的耐温性前提下, 使涂料干燥后, 涂层具有较高的强度及弹性, 适当加入少量耐碱玻璃纤维及其它纤维材料。此类纤维材料的加入量为即使在高温下使用, 纤维的性能有所下降, 也不影响涂层整体性能。
2 主工工艺流程及生产设备
经对生产硬硅钙复合涂层的工艺参数进行优化及生产考核, 确定其生产工艺, 见图1。
硬硅钙复合涂料的生产工艺图
主要生产设备: 锅炉、反应釜、浸泡池、打浆机、发泡池、搅拌机、粉碎机等。
3 生产工艺过程简述
在生产工艺上, 硬硅钙复合高温涂料借助了泡沫石棉的制造工艺, 即先将部分原料放入浸泡池内, 在70~ 90℃ 的渗透剂溶液中浸泡, 使渗透剂充分渗透, 纤维松懈。再用机械搅拌方式打浆, 成为纤维糊。然后将填充料、粘结剂和其它添加剂加入, 并搅拌均匀, 即为成品。同时抽样送检验部门对各项指标进行检验, 合格后方可出厂。
4 研制过程中解决的关键技术
4 1 涂料复合填料配方
既解决了涂料在1000℃ 高温下的使用问题又考虑了热的传导方式, 对3种热传导都进行了隔热, 使涂层具有优良的耐温及隔热性能。
4 2 复合结合剂配方
充分研究了各种结合剂的性能, 使确定的复合结合剂兼顾了低、中、高温下结构强度的依次发挥, 性能互补。既满足了涂料的耐高温性能, 又兼顾了涂料的施工性能。
5 产品质量及与国内同类产品性能对比
该产品经国家建材局检验, 质量和各项指标均优于国内现有同类产品, 具体数据见检验报告。目前, 我国尚无统一的国家标准, 表1 列出了与海泡石基保温涂料、稀土复合保温涂料的对比情况。
表1 硬硅钙复合高温涂料与其它涂料对比技术参数
硬硅钙复合高温涂料与其它涂料对比技术参数
6 结 语
该产品已通过市级鉴定, 它可以替代进口产品, 节汇、节能效果显著, 市场前景广阔。