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一種耐高溫隔熱涂料的性能檢測,對一種使用溫度在700 ℃以上的保溫隔熱涂料
2019年12月25日    閱讀量:2061    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

1 引言

用涂料來保溫隔熱其工藝相對簡單,操作方便,特別在一些時間短而又是一次性需要保溫隔熱的產品上多有使用,此類涂料一般都是根據產品的實際需要來選擇涂料或針對需要而研制的。


有機硅樹脂是一種耐熱樹脂,其耐熱溫度在短時間內可達到近1 000 ℃,用丙烯酸樹脂對其進行改性,使其具有丙烯酸樹脂的耐候性、保光性、常溫固化性等特點,又具有有機硅樹脂的耐高溫性能,選擇好隔熱的填(顏)料,以此研制了一種在800 ℃左右環境下使用的保溫隔熱涂料,保溫隔熱2 min 后的溫度可控制在200 ℃以內。


然而在實際使用中,由于需要保護的產品對耐高溫隔熱涂料的技術要求經常隨產品的需求而有所變化,針對實際使用情況需要對耐高溫隔熱涂料進行改進涂料在線coatingol.com


2 耐高溫隔熱涂料的配料選擇

2.1 樹脂、填(顏)料的選擇

樹脂選用丙烯酸改性有機硅樹脂,所選樹脂具備在850 ℃左右條件下保持200 h 不改變其基本性能的特征,除具有耐候性、保光性、耐高溫性等優點外,耐熱性能得到了提高。經粒度、熱遷移及吸熱理論計算并結合樹脂相變、固化反應體系分析后,確定選用中空陶瓷微珠、石棉粉、氣相二氧化硅等具有低導熱、高耐熱特點的主要填(顏)料組合。用環氧樹脂來改善主體樹脂的工藝性,同時,以施工特點確定固化劑。


2.2 阻燃劑、稀釋劑的選用

為了保證涂料體系的有效性,選用阻燃劑是必要的,結合涂料體系分析,在保溫隔熱涂料配方設計時選擇了復合阻燃劑。稀釋劑用特配的專用稀釋劑。

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2.3 基本配料組成

A 組分基本配料組成見表1。


B 組分為TDI 類固化劑。

A 組分∶B 組分=10∶3。


3 基本性能測試

基本性能檢測結果見表2。

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耐熱性的檢測方法:檢測樣基材選用1 mm 的鋼板,經除油除銹處理后噴涂或刷涂制備樣板(兩面及四周均涂覆涂料),固化后涂層厚度為0.05 ~ 0.10 mm;用帶溫度顯示的馬弗爐或其它高溫設備(溫度范圍0 ~1 000 ℃)作熱源,將固化好的樣板在常溫時放入高溫設備中,啟動設備加溫至900 ℃,保持15 min 后取出樣板,冷卻,目測涂層表面。要求涂層不起泡、不起層、不脫落。


4 隔熱溫度檢測

4.1 樣板的制備及處理

基材選用鋁鎂合金板,厚度為(1.20 ± 0.15)mm,外形尺寸100 mm × 100 mm,表面清洗除油、陽極化處理。用噴涂或刷涂的方法將涂料均勻地涂覆在基材的一面,一次涂覆后需要表干后再進行下次涂覆,最終使涂層厚度達到1.0 mm 以上,室溫施工,常溫固化24 h以上或120 ℃下烘4 h,使涂層完全固化(實干)。


4.2 檢測儀器

儀器:秒表、表面溫度測試儀(0 ~ 1 000 ℃)。

加熱熱源:用電阻爐(1 000 ~ 3 000 W)作加熱熱源,爐口用隔熱磚改造成為上口尺寸:65 mm × 65 mm、下口尺寸:130 mm × 130 mm、高(65±5)mm 的加熱通道,下口緊貼電阻爐,上口用合金鋼板(尺寸:70 mm ×70mm× 1.5 mm)覆蓋。


4.3 環境要求

環境溫度:(25±5)℃;測試環境不得有流動空氣。


4.4 隔熱性的測定

⑴熱源標定:啟動電阻爐后,設定初控溫度,用表面溫度測試儀測試合金鋼板的表面溫度,調控電阻爐使其保證合金鋼板的表面溫度在(850±10)℃內(記作T0),保持5 min 以上。

⑵背溫(隔熱溫度T1)的測定:將樣板的涂層面面向熱源通道,同時推開合金鋼板,最終使樣板完全蓋住加熱通道,用表面溫度測試儀檢測樣板表面中心位置的溫度,用秒表記錄加熱時間(記錄120 s 時樣板的表面溫度T1)。

⑶重復標定熱源:重復⑴和⑵的操作,用合金鋼板取代樣板,檢測合金鋼板中心位置的溫度T2,T2 值應在T0 范圍內[不超過(850±10)℃],若超出(850±10)℃應重新標定和檢測。


4.5 檢測結果

檢測結果見表3 ~ 4。


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5 實用檢測

⑴850 ℃/3 min 保溫隔熱實用:某產品在2 min 內會產生超過800 ℃的高溫,需要設計隔熱涂層保護,技術要求:高溫T0=850 ℃,隔熱2 min 后T1 不超過200℃,隔熱3 min 后T1 不超過250 ℃,在產品上的實用檢測結果見表5。

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⑵850 ℃/(3+5)min 保溫隔熱實用:某產品分別在3 min 和5 min 內會產生800 ℃和600 ℃的二次高溫,需要長達8 min 的隔熱涂層保護。技術要求:高溫T0=850 ℃,隔熱10 min 后T1 不超過250 ℃,以此計算高溫隔熱涂層厚度需要2 mm 以上,但會引起涂層附著力下降,根據產品具體使用情況將高溫隔熱涂料與耐高溫纖維等隔熱材料制成類似隔熱玻璃鋼復合材料應用在產品上,其試用檢測結果見表6(目前還在樣板試用檢測中)。

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⑶680 ℃/4 min 保溫隔熱實用:某零件在4 min 內會產生超過680 ℃的高溫,需要隔熱涂層保護。隔熱要求:高溫T0 = 700℃,隔熱4 min 后T1 不超過250 ℃,實用檢測結果見表7。

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⑷400 ℃/5 min 保溫隔熱實用:某元件在2 min 內會產生400 ℃左右的高溫,進而影響相鄰元件的檢測情況,需要隔熱涂層保護。隔熱要求:高溫T0 為400℃,隔熱5 min 后T1 不超過200 ℃,過去采用聚氨酯泡沫塑料來隔熱保護,實用中聚氨酯泡沫塑料常常被高溫“燒焦”失效,經改用在聚氨酯泡沫塑料層與元件表面之間涂覆耐高溫隔熱涂料后,滿足了元件的隔熱要求,實用檢測結果見表8。

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6 結果討論

⑴耐高溫隔熱涂料經改進設計后,其附著力、抗沖擊性、柔韌性仍然達到了1 級、50 cm 和1 mm,而耐熱溫度明顯提高,耐熱900 ℃并保持15 min 后涂層基本無變化,適合于更高溫環境的保溫隔熱要求。

⑵隔熱涂料的隔熱性在850 ℃、4 min 內隔熱溫度為290 ℃(隔熱溫差為560 ℃);700 ℃、5 min 內隔熱溫度為285 ℃(隔熱溫差為415 ℃)。隔熱溫差隨涂層厚度的增加而增大,同時,相同涂層厚度的隔熱溫差隨隔熱時間的延長而減小,短時間隔熱效果明顯。同時,與聚氨酯泡沫塑料組合后可以滿足隔熱要求相對波動小的需要。

⑶耐高溫隔熱涂料可與其它隔熱材料組合為復合隔熱材料,應用范圍更加廣泛,這方面的運用還有待論證和開發。

⑷耐高溫隔熱涂料在產品上實用檢測表明,根據產品需求采用不同的涂層厚度或隔熱方式,完全能夠滿足產品的短期隔熱保護需要。


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