耐高温隔热涂料的制备及隔热机理研究

摘要

随着国民经济的快速发展，环境污染和能源短缺问题日益凸显，为了应对日益临近的能源危机，国家相继出台节能减排政策，节约能源成为研究热点。隔热保温涂料是防止热量传递的功能性材料，用于高温管道可以防止热量散失，用于建筑材料可以降低建筑的能耗。涂料的制备过程中无污染物的排放，材料来源广泛，是集节能环保于一体的新型材料。
　　本研究选用珍珠岩、电厂漂珠、空心微珠、玻璃微珠等轻质球状颗粒作为骨料，以水玻璃、硅溶胶、高分子粘结剂作为胶粘剂，以陶瓷纤维作为增强相。制备了三种隔热保温涂料，分别是水玻璃隔热保温涂料、硅溶胶隔热保温涂料，空心微珠复合隔热涂料。研究了不同粒径以及不同骨料对涂料的隔热保温性能的影响，对纤维的加入量、消泡剂、纤维分散剂等对涂料性能有影响的因素进行了研究。对所制备的隔热涂料的隔热性能和导热系数进行了测试。通过对涂层在圆管表面的导热率的理论计算，研究了涂料的隔热机理，并对涂层的微观结构进行了分析，研究结果表明：
　　水玻璃基隔热保温涂料，以漂珠作为骨料，其级配比例为15目:20目:24目=1:5:5时，涂料的导热系数为0.28W/m·k，干容重800 kg/m3，在350℃时，6cm厚的涂层表面温度为80℃，隔热温差为270℃。
　　硅溶胶基隔热保温涂料，以珍珠岩作为骨料，以玻璃微珠作为阻挡辐射传热的填料，涂料液固比为4:6时，涂料导热系数为0.16 W/m·k，干容重500kg/m3，在350℃，6cm厚的涂层表面温度为47℃，隔热温差为303℃，48小时吸水率为8.6％。
　　空心微珠复合隔热涂料，骨料为50～100目的空心微珠，纤维加入量为12%，涂料导热系数为0.08 W/m·k，干容重300 kg/m3，在350℃，6cm厚的涂层表面温度为40℃，隔热温差为310℃。
　　三种涂料性能对比表明：空心微珠复合隔热涂料保温性能最好，但是耐水性能差。硅溶胶基涂料保温性能较差，但是防水性能较好。水玻璃基保温涂料保温和防水性能都不理想。
　　对涂层的导热系数和热导率计算可知，涂层的导热系数为成膜基料与填料导热系数的总和。涂层的传热率与涂料中固相的传热系数成正比。涂层的微观结构决定了涂层的隔热性能。涂层是由不同粒径颗粒的空心球体形成的紧密的填充结构，形成如同无数个真空腔结成的“真空墙”，能够有效地阻止热传导。而纤维的存在，使涂层形成立体网络结构，从而有效地保证涂料具有优异的隔热性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 隔热保温涂料的分类

1.3 隔热涂料未来的发展方向

1.4超级绝热材料

1.5 国内外研究现状

1.6本课题研究目的及意义

第2章 涂料组分的确定及对隔热性能的影响

2.1 实验原料的选择

2.2 试验仪器

2.3制备工艺及流程

2.4 实验方法及性能检测

2.5 实验结果与讨论

2.6 导热系数与容重的关系

2.7 涂料耐水性实验

第3章 隔热机理的研究

3.1 物质之间的传热关系

3.2 热传递的基本方式

3.3 提高隔热材料隔热性能的途径

3.4 涂料导热系数概述

3.5涂层在圆管基体表面的传热系数计算

3.6涂层微观结构对导热性能的影响

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢