硬硅钙复合高温涂料的开发应用

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。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IO00℃左右工作的设备及管道,对能耐热IO00℃、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IO00℃下能正常使用,采用耐温达1IO0℃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IO00℃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。


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~C的渗透剂溶液中浸泡,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.I 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I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l 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。