一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料及应用

技术领域

本发明属于无机涂料技术领域，尤其涉及一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料及应用。

背景技术

随着科技的发展和人类社会对能源需求量的日益增长，能源问题已成为制约人类社会进步的严重障碍。我国的能耗主要有三大块：交通能耗、工业能耗和建筑能耗。工业领域高温运行的设备、输送管道、高温窑炉等设施因保温绝热技术落后而损失巨大能量。这些高温运行的工业设施具有形状不规则的特点，因此，无机保温涂料是工业领域急需的节能降耗产品。无机保温涂料在建筑领域的屋面和内外墙也可应用。

无机保温涂料的主要组成是无机粘结剂、保温组成和辅助材料。传统的无机保温涂料中的保温组成是玻化微珠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等，这类保温组成的主要缺点是吸水率大，保温效果差。目前针对工业领域保温节能要求，正在开发的无机保温涂料中的保温组成是硅气凝胶和空心玻璃微珠，这类保温组成的主要缺点是价格昂贵。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料及其应用，该保温涂料涂布于各种工业窑炉的耐火砖围护墙、输送管道、金属门和金属设施的外表面上；建筑物水泥基外墙的内、外表面及屋面上，具有无毒无害、在高温下不产生有害物质、绿色环保无污染、原料来源广泛、价格低廉等特点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料，由以下重量份数的原料制成：干组份55～65％、水30～50％；所述干组分由以下体积份数的原料组成：无机塑化微孔散粒材料5~85%、无机粘结剂10～40%、无机填料3~50%、无机或有机纤维0.1～1%、助剂0.5~4%。

进一步的，所述无机塑化微孔散粒材料是以无机胶凝材料或无机胶凝材料及矿物微粉、化学添加剂、水、稳泡剂和泡沫为原材料，具体由以下重量份数的原料制成：水泥100-200份、矿物微粉0-100份、化学添加剂3-30份、水40-225份、稳泡剂3-10份、泡沫10-50份；按所述比例的水泥、矿物微粉、化学添加剂和水均匀混合，经过湿磨制成浆体；或者按所述比例并已经干磨到颗粒粒径小于40 µm的水泥、矿物微粉、化学添加剂和水均匀混合制成浆体；再与稳泡剂和泡沫混合并注模成型，养护形成泡孔孔径为5~800μm的块状材料，再经切割、粉碎制成0.08~200㎜的散粒材料。所述无机塑化微孔散粒材料中的泡孔是独立的、封闭的特点，散粒材料表面具有亲水性，但是泡孔里面不进水的性质。

进一步的，所述水泥是通用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、碱激发胶凝材料、磷酸镁水泥、氯氧镁水泥中的至少一种；所述湿磨制成的浆体中颗粒粒径小于 40µm；所述矿物微粉是粉煤灰、石灰石粉、天然沸石粉中的至少一种，矿物微粉的粒度小于 40µm；所述化学添加剂是由防水剂、增强剂按质量比10-50：40-60的混合物；所述水是城市自来水；所述稳泡剂为硅酸镁铝、硅酸镁锂、改性膨润土、高分子聚合物中的至少一种；所述泡沫是由发泡剂与水按质量比1：30-50的比例混合的发泡液，并由氮气或空气压缩机预制的泡沫；

进一步的，所述防水剂是乳化石蜡、高级脂肪酸盐、有机硅防水粉中的至少一种；所述增强剂是纳米级硅粉、纳米级氧化镁、纳米级氧化硅、纳米级氧化铝、纳米级氧化锌中的至少一种；所述发泡剂是表面活性剂类发泡剂、蛋白类发泡剂、复合类发泡剂中的至少一种；所述制备无机塑化微孔散粒材料的块状材料的养护条件是在5-40℃并相对湿度大于90%的环境下14天以上或在40- 95℃并保湿2小时-7天以上。

进一步的，所述无机塑化微孔散粒材料的块状材料的干密度为80~600kg/m

进一步的，所述无机粘结剂为硅质无机粘结剂、碱激发胶凝材料、磷酸镁胶凝材料、氯氧镁水泥、硅酸盐胶凝材料、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种，所述硅质无机粘结剂是硅溶胶、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的至少一种。

进一步的，所述无机填料为粉煤灰、矿渣粉、硅灰、石灰石粉、天然沸石粉、煅烧粘土中的至少一种。

进一步的，所述无机有机纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、玄武岩纤维、矿物纤维、合成纤维中的至少一种。

进一步的，所述助剂是分散剂、消泡剂或引气剂、偶联剂、高分子聚合物、无机凝胶中的至少一种。

一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料的应用，将干组份和水与常温下用混合搅拌均匀，涂布于工业窑炉的耐火砖围护墙、输送管道、金属门和金属设施的外表面上或建筑物水泥基外墙的内、外表面及屋面上。

本发明具有以下有益效果：

1.本产品是一种环境友好的低碳产品，目前用于无机保温涂料中的保温组份可归为6类：玻化微珠，膨胀珍珠岩，膨胀蛭石，空心玻璃微珠，空心陶瓷微珠，硅气凝胶，前5类保温组份均在高温（超过700℃或1000℃）下形成孔，能耗高，污染大；硅气凝胶是以硅质材料为原材料，主要通过化学方法形成溶胶-凝胶，再通过超临界高压干燥设备干燥，或者通过溶剂取代硅凝胶中的水在低温干燥，具有设备投资大或严重污染环境的问题。本产品孔的形成原理：由含发泡剂的发泡液，通过氮气或空气压力机发泡并引入水泥浆体中；由于水泥浆体中的水泥已经被湿磨或干磨到颗粒小于 40µm，凝结时间很短，即很快将单独的泡沫凝结固化，形成微米级尺寸的封闭的孔；掺入纳米级氧化物，使孔壁有一定强度以保证孔的完整性；水泥浆体里掺有防水剂，堵塞了硬化水泥浆体的毛细孔不进水，因此，本产品颗粒表面亲水，泡孔里面不进水；另外，本产品生产过程无废水排除（冲洗设备的水经过沉淀再使用）、无有毒气体排除、无固体废料排除（固体废料再做成其它建筑产品），具有环境友好性能；本产品是在5℃- 95℃的常温和低温下形成泡孔，能耗低，是一种低碳产品。

2.本产品的性价比高；现在保温效果最好的硅气凝胶，颗粒内部孔径约20 nm，颗粒真密度0.06-0.15 g/cm3, 颗粒导热系数0.017-0.023 W/(m.K)，价格是每公斤200-800元人民币。空心玻璃微珠颗粒直径5-100 µm，颗粒内孔径2-50 µm，颗粒真密度0.15-0.60g/cm3（堆积密度0.10-0.40 g/cm3），颗粒导热系数0.038-0.060 W/(m.K)，价格是每1m3(堆积体积)约5000元人民币；本产品颗粒内部孔径5~800 µm，颗粒真密度0.08~0.60 g/cm3，颗粒导热系数0.030~0.12W/(m·K)，价格是每1m3(堆积体积)低于1000元。

3.本产品可以在常温和高温环境使用，目前用于无机保温涂料中6类保温组份（玻化微珠，膨胀珍珠岩，膨胀蛭石，空心玻璃微珠，空心陶瓷微珠，硅气凝胶）均可在常温和高温环境使用，制备成无机保温涂料的使用环境温度决定于无机粘结剂和填料的性质及掺量。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料，由以下重量份数的原料制成：干组份55％、水50％；所述干组分由以下体积份数的原料组成：无机塑化微孔散粒材料70%、无机粘结剂20%、无机填料9%、无机或有机纤维0.1%、助剂0.9%；所述无机塑化微孔散粒材料是由水泥100-200重量份、矿物微粉0-100重量份、化学添加剂3-30重量份、水40-225重量份，经过湿磨制成颗粒粒经小于40微米的浆体；或者按所述比例并已经干磨到颗粒粒径小于40µm的水泥、矿物微粉、化学添加剂和水均匀混合制成浆体；该浆体与3-10重量份稳泡剂和机械发泡制备的10-50重量份的泡沫混合并注模成型；所述矿物微粉是粉煤灰、石灰石粉、天然沸石粉中的至少一种，矿物微粉的粒度小于 40µm；所述化学添加剂是由防水剂、增强剂按质量比10-50：40-60的混合物；所述水是城市自来水；所述稳泡剂为硅酸镁铝、硅酸镁锂、改性膨润土、高分子聚合物中的至少一种；所述泡沫是由发泡剂与水按质量比1：30-50的比例混合制成的发泡液，并由氮气或空气压缩机预制的泡沫；所述发泡剂是表面活性剂类发泡剂、蛋白类发泡剂、复合类发泡剂中的至少一种；所述防水剂是乳化石蜡、高级脂肪酸盐、有机硅防水粉中的至少一种；所述增强剂是纳米级硅粉、纳米级氧化镁、纳米级氧化硅、纳米级氧化铝、纳米级氧化锌中的至少一种；所述制备无机塑化微孔散粒材料的块状材料的养护条件是在5-40℃并相对湿度大于90%的环境下14天以上或在40- 95℃并保湿2小时-7天以上。形成泡孔的直径为100~800μm，制备无机塑化微孔散粒材料的块状材料中泡孔是独立的、封闭的，再经切割、粉碎制成0.08~5㎜的散粒材料。所述无机塑化微孔散粒材料的块状材料的干密度为80~110kg/m

一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料的应用，将干组份和水与常温下用混合搅拌均匀，涂布于工业窑炉的耐火砖围护墙、输送管道、金属门和金属设施的外表面上或建筑物水泥基外墙的内、外表面及屋面上。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：无机塑化微孔散粒材料、无机粘结剂、无机填料、无机或有机纤维、助剂各原料的体积比=60%：30%：9%：0.5%：0.5%；干组份与水的质量比=60%：40%，无机塑化微孔散粒材料的颗粒粒径在0.15~15毫米，制备的无机塑化微孔散粒材料的块状材料的干密度110~130kg/m

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：无机塑化微孔散粒材料、无机粘结剂、无机填料、无机或有机纤维、助剂各原料的体积比=85%：10%：3%：1%：1%；干组份与水的质量比=65%：30%。

实施例4

实施例4与实施例1的不同之处在于：无机塑化微孔散粒材料、无机粘结剂、无机填料、无机或有机纤维、助剂各原料的体积比=5%：40%：50%：1%：4%。

本发明的一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料可以在常温环境和高温环境使用，实际使用环境温度决定于无机粘结剂的性质及掺量（因为本发明的填料均为无机物，可适应任何温度环境）。涂布在建筑物水泥基外墙的内、外表面及屋面上（常温环境），无机粘结剂可以选用通用硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥；涂布在低于200℃的工业窑炉的耐火砖围护墙外表，无机粘结剂可以选用高铝水泥、氯氧镁水泥、硅质无机粘结剂、碱激发胶凝材料中的一种；涂布在高于200℃的金属设施外表面，无机粘结剂可以选用硅质无机粘结剂；涂布在有耐腐蚀要求的金属设施外表面，无机粘结剂可以选用硅质无机粘结剂、磷酸镁胶凝材料中的一种。

本发明的一种基于无机塑化微孔散粒材料的保温涂料，涂布后形成一个坚固且密闭的保温涂层，该保温层的基本性能：干密度在150-700kg/m

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。