(1.济源市福耐耐火材料有限公司,河南济源454650；2.广州联合碳化(中山)有限公司,广州528415)
摘要：研究了一种以有机弹性乳液及无机溶胶作为成膜物质、以低导热系数Al-Mg-Si系无机材料作为填料,同时加入各种助剂和水混合成泥料,采用涂布技术,多层复合压制烘干而成的高温保温材料,它具有导热系数低、保温性能好、低温可塑、高温有强度、施工方便等特点。
关键词：弹性乳液；无机溶胶；保温；多层复合
0前言
随着保温技术的发展,国家对节能降耗越来越重视,各行业对保温的要求越来越高,传统的保温材料在应用范围内受到了限制,无法满足特殊领域的需求,因此研究制作一种保温性能好、应用范围广泛、环保节能的保温制品很有必要。本文介绍了以弹性乳液、硅溶胶作为成膜物质,以海泡石、空心球为填料,通过涂布技术,多层复合烘干压制而成。该产品应用范围较广泛,在各种温度梯度下皆可使用。
1试验部分
1.1工艺原理
硅溶胶是硅酸的多分子聚合溶液,胶团的颗粒极其细微,析胶时的SiO2具有较高的活性,易于粘接粉状颗粒,同时硅溶胶在无机材料尤其是高温材料领域常作为一种高温结合剂使用,但它在涂料工业应用中成膜较脆,易于收缩开裂,因此将有机弹性乳液与其互拼,有机乳液均匀地分布在“Si-O-Si”无机涂层间隙中,可使硅溶胶收缩得到缓冲并具有一定弹性,同时当有机乳液在高温下失效后(一般有机乳液的长期使用温度为120～150℃),硅溶胶对填料仍起到粘接作用,使粉料结合在一起,保证制品在高温下仍具有强度,不会因有机乳液失效后造成制品粉化。
海泡石是一种天然的保温原料,在保温领域中常用来制作保温涂料、轻质浇注料、保温棉等,均有很好的保温效果；此外,海泡石微观上呈纤维状结构,在硅溶胶作为成膜物质的涂料中,它可以有效地减少开裂倾向。
1.2主要原料(见表1)
表1原料及厂家/产地
1.3泥料的配制(见表2)
表2泥料配方设计
配料时,先将Hydropalat306加入到弹性乳液中搅拌均匀后,依次加入硅溶胶、水、甲基纤维素,用二乙醇胺调节pH值到9～10,加入粉料,用高速搅拌机搅拌,待搅拌均匀后,将丙二醇、成膜助剂等加入再进行搅拌,最后用二乙醇胺调节pH值为8～9备用。
1.4材料的制备
将预混好的泥料,采用辊涂法均匀涂刷在玻璃纤维布上,涂膜厚度控制在1～1.5mm,烘烤温度控制在70～150℃,烘烤25～28min可烘干,然后将预处理后的铝银浆喷涂在烘干的泥料上,同时上玻璃纤维线,过压辊进行压制,依照此方法涂至整个材料厚度达到5mm,最后复合一层金属箔,即得成品。
1.5材料的检测
根据国标对各项指标进行检测,检测结果见表3。
表3材料的检测结果
2结果与讨论
成膜物质与填料由于本身的性质,对涂层的性能及保温的效果不可能做到面面俱到,将有机弹性乳液与硅溶胶互拼可以弥补各自的缺陷,充分利用各自的优点,但由于这两种成膜物质各自稳定性不同,因此在混拼过程中,先用Hydropalat306对乳液进行保护,再加入硅溶胶。碱性硅溶胶通常pH值为9左右时最稳定,因此必须调节系统的pH值。在pH调节剂的选择上做了如下试验,见表4。
表4pH调节剂的选择
通过以上试验得出结论：在pH调节剂选取上,选择胺类调节剂效果最佳。
由于硅溶胶成膜具有一定的防水性,不利于水分的蒸发,若烘烤过快,会造成膜龟裂或起泡,因此生产时的烘烤温度应控制在70～150℃。
选用海泡石和空心球为填料,是由于材料本身体积密度低,同时空心球内部为真空,气体对流减少,在使用过程中可有效地减少热对流造成热损失。据相关资料显示,在600℃以上,热辐射造成的热量损失比热传导造成的热损失要大,因此在每层中喷涂一层铝银浆可以在材料表面形成一层金属膜,对热辐射具有一定的反射作用,从而达到减少热辐射造成的热量损失,提高保温材料的保温性能。
3结语
通过有机无机复合作为成膜物质形成的涂层,既具有机涂层的柔性,又兼有无机涂层的耐高温性,用这种方法制成的保温材料兼具保温涂层材料与传统保温材料的优点,应用范围更为广泛,且施工方便。
