[发明专利]一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料的制备方法，特别涉及一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料及其制备方法。

背景技术

近年来随着地球石化资源的递减和能源需求量增加，节能环保成为各国关注的热点问题。从节能环保等角度出发，隔热保温材料在能源，化工、冶金以及建筑，交通等领域得到广泛应用。传统的隔热保温材料，如硅酸铝纤维、石 棉板、海泡石、珍珠岩粉、聚苯乙烯颗粒等必须要达到一定厚度的覆层才能有好的隔热效果，占用体积较大。 

专利号为ZL 200610113748.8 的专利“一种纳米陶瓷耐高温保温涂料及其制备方法和应用”和专利号为ZL 200510042048.X 的专利“一种断热保温涂料执照工艺”，以空心微珠为主要隔热填料开发轻质、薄层、高效隔热涂料成为该领域的研究热点。虽然空心微珠有很多突出优点，但其粒径一般为50~60μm, 不适合涂层厚度小于100μm 的应用需求；此外空心微珠强度低，脆性大，无法阻隔高温近红外热辐射，因此无法单独作为隔热材料使用，必须添加一定得红外遮蔽剂，因而增加了固体物质热传导率。六钛酸钾晶须具有优良的力学和物理性能、稳定的化学性质，且红外反射率高、热传导率低，作为隔热材料，性能十分优异。

申请号为200910020660.5 的专利“一种耐高温隔热涂料及其制备方法”公开了含钛酸钾晶须的耐高温隔热保温涂料制备工艺。然而钛酸钾晶须在涂料中的分散问题是其应用的难点，易团聚的钛酸钾晶须将会大幅度降低涂料的隔热性能。填料可以一定程度上解决钛酸钾晶须团聚，然而添加大量填料使得固体热导系数大幅度升高，从而导致涂料的实际隔热效果较差。因此具有固体低导热系数，高反射率，高辐射率，并且成分简单具有较高的机械性能的隔热保温材料成为研究的重点。

发明内容

本发明模仿北极熊皮毛结构来开发新型隔热保温纳米多孔陶瓷涂料，用以解决现有隔热保温陶瓷涂料成分复杂和分散性差导致的实际隔热保温效率低的问题，同时，提高隔热保温陶瓷材料的机械性能和腐蚀性，增加其使用寿命和使用范围，并且提供一种新的多孔纳米陶瓷结构制备工艺，生产成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料，由以下质量份数的原料组成：纳米多孔陶瓷骨料40~65 份，粘结剂35~60 份；陶瓷骨料选用4.5% mol Y₂O₃部分稳定化的ZrO₂基粉末材料（PSZ）作为陶瓷骨料制备原料；粘结剂成分范围为：环氧树脂及氯化聚乙烯15~25 份、有机硅树脂5~15 份、偶联剂2~5 份、助剂6~10 份及溶剂组成。

所述粘结剂中配制比例如下：硅烷试剂（KH550）、正丁醇、邻苯二甲酸二丁酯、二甲苯的比例为15 份：5 份：20 份：60 份。

所述仿生多孔陶瓷隔热保温涂料为粗糙孔洞复合密实外壁的双层结构。

本发明的一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料及其制备方法，包括以下步骤：  

     S1：粉末原材料前处理；  

     S2：PSZ悬浊液的制备；  

     S3：纳米多孔稀土掺杂氧化锆基陶瓷骨料颗粒的制备；  

     S4：纳米多孔稀土掺杂氧化锆基陶瓷骨料颗粒的烧结；  

     S5：隔热保温涂料粉体的制备。

本发明一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料的制备方法，优选的，所述步骤S1 中，PSZ原始粉末颗粒直径为1μm；采用高能球磨机降低颗粒直径，以去离子水为溶剂连续球磨12 小时，得到颗粒直径为100nm的PSZ 粉末；选用颗粒直径为500nm 的氧化铁粉末作为烧结助剂，其质量份为0.5 -2 份；将氧化铁粉末加入颗粒直径为100nm的 PSZ 粉末中继续采用高能球磨机混合0.5 小时，然后取出粉末干燥。

本发明一种仿生多孔陶瓷隔热保温涂料的制备方法，优选的，所述步骤S2  中，PSZ 粉末在溶剂中的质量浓度为40~100Kg/m³ ；选用乙醇加去离子水作为分散PSZ粉末的溶剂；溶剂中乙醇和去离子水体积比例为4:1；选用0.1mol/L 的醋酸来调节PSZ 颗粒在悬浊液中的表面电荷，以阻止PSZ 颗粒团聚；控制溶液pH值在2.0~4.0，能获得稳定性良好的PSZ 悬浊液；然后使用超声搅拌仪搅拌悬浊液10min。