水性隔热涂料体系制备及应用研究

目的研制一种柔韧性良好的SiO_2气凝胶涂层。方法以SiO_2气凝胶为主要隔热填料,以水性树脂为基料,在多种功能助剂的配合下,制备轻质高效的隔热涂料,作为中间层漆与水性防腐底漆、水性耐候性面漆配套使用。结果以水性聚氨酯树脂作为基料,当气凝胶添加量为13%~16%时,涂层的导热系数能够达到0.05 W/(m·K)以下,涂层表面不开裂,综合性能较好。气凝胶隔热涂料与水性环氧防腐底漆、水性聚氨酯面漆配套相容性良好。结论将SiO_2气凝胶添加到有机树脂中,制备成具有有机成膜物柔性的水性隔热涂层,在力学性能优异的树脂包裹下,可避免其在形变时发生脆性断裂。涂料简单易行的施工方式,使其不再受被保护部件复杂形状的限制,从而极大地拓展涂层的应用范围。同时,涂层体系集防腐、隔热与装饰一体化,为高效防腐隔热提供了全新的解决方案。     

SiO2气凝胶复合型隔热涂层的制备及性能研究

目的探究SiO_2气凝胶在复合隔热涂料中的应用,从隔热机理出发,通过降低复合隔热涂层的导热系数,提高反射率、辐射率等方式,使涂层达到隔热降温的目的。方法首先通过单掺实验确定各填料的含量,并采用紫外/可见光/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪和自制的测试隔热装置等,分析涂层的发射率、辐射率和隔热性能,最后通过正交实验方法得到最优涂层配方。结果 SiO_2气凝胶能显著降低涂层的导热系数,在此基础上,添加钛白粉、空心玻璃微珠、红外陶瓷粉等颜填料,能有效提高涂层的反射率和辐射率,从而进一步增强了涂层的隔热效果。分别添加质量分数为5%的SiO_2气凝胶、5%的钛白粉、5%的空心玻璃微珠和10%的红外陶瓷粉时,复合隔热涂层具有最优的隔热性能。SiO_2气凝胶复合型隔热涂层的干膜厚度为60μm时,与未涂覆的空白样板对比,温度最高可降低14.8℃。结论 SiO_2气凝胶复合型隔热涂层具有优异的隔热性能,并且具有薄层、轻质、环保等优点,具有一定的实际应用价值。     

LY12铝合金微弧氧化/树脂填料复合涂层的组织与防热性能

为提高LY12铝合金的隔热与抗火焰烧蚀性能,采用微弧氧化及涂覆复合工艺在其表面制备了底层微弧氧化/外层树脂填料复合涂层。用自制隔热装置及氧-乙炔烧蚀装置分别评价涂层的隔热与抗烧蚀性能。隔热测试表明试样暴露在450℃恒温6 min时,微弧氧化/莫来石空心微球树脂复合涂层隔热温度为245℃。微弧氧化/微球树脂复合涂层在2200℃氧-乙炔火焰下烧蚀持续25 s,质量烧蚀率为0.0425 g.s-1,线烧蚀率为0.0478 mm.s-1,复合涂层烧蚀区域背面均无变化,烧蚀条件下微弧氧化/微球树脂涂层隔热温度为1859℃,其隔热性能与450℃静态隔热测试结果一致。铝合金表面微弧氧化/树脂填料复合涂层表现出优异的隔热与抗烧蚀性能。     

SiO_2气凝胶制备及其在织物保温涂层中的应用

以硅酸钠为硅源,稀H_2SO_4为催化剂,采用溶胶-凝胶法常压干燥制备了SiO_2气凝胶,并以聚丙烯酸酯为粘合剂将其涂附在织物上得到保温功能织物。结果表明,当H_2SO_4浓度为1.5 mol/L、Na_2SiO_3/乙醇的质量比为1:6和反应温度为50℃时,所制备气凝胶的孔径、堆积密度和导热系数分别为25 nm、0.046 g/cm3和0.0198 W/m·K;当织物涂层中SiO_2、粘合剂及助剂含量分别为12%、15%和3%时(质量分数),涂层织物和未涂层织物经红外灯照射40 min后,内侧温差可达9.1℃,具有保温性能。     

SiO2气凝胶隔热涂层织物的制备及性能研究

目的提高织物的隔热效果及抗紫外性能。方法以SiO2气凝胶和TiO2为功能粒子,采用聚丙烯酸酯、聚氨酯类粘合剂,在棉织物上制备涂层,研究功能粒子和粘合剂用量对涂层织物隔热效果的影响。结果当涂层剂中粘合剂和去离子水质量比为2∶8,气凝胶加入量为粘合剂和去离子水总质量的10%时,涂层织物的隔热性能最好,较原织物显著提高。此外,SiO2气凝胶-TiO2复合涂层的隔热性能也颇为优异。织物涂覆涂层后,与原织物相比,断裂强力基本不变,撕破强力略有下降,白度提高,抗紫外性能提高,摩擦牢度好。结论采用SiO2气凝胶、TiO2作为功能粒子对织物进行涂层涂覆,其隔热性能显著提高。     

耐高温冲击无机-有机杂化纳米防腐涂层制备及性能研究

目的制备一种兼具腐蚀防护与耐高温冲击的涂层材料。方法以无机硅酸盐和有机硅乳液为成膜物,纳米氧化锆分散液和水性铝粉浆为耐热填料,配合防腐颜料和助剂,制备出了耐高温冲击防腐涂料。通过扫描电子显微镜、中性盐雾测试、耐温性测试和耐电子束焊接测试,分别评价耐高温冲击防腐涂料涂覆后的微观形貌、对高强度合金钢的腐蚀防护能力、长期耐高温性能和耐瞬时高温冲击性。调整无机/有机树脂比例,对比腐蚀防护性与耐温性的相关关系。结果以纯无机树脂为成膜物,涂层的耐温性可达700℃,但防腐性能较差,耐中性盐雾时间低于24 h。以纯有机树脂为成膜物,涂层的耐温性为400℃,耐中性盐雾时间大于336 h。以无机/有机质量比为2:1制备的杂化纳米涂层的耐温性为700℃,耐中性盐雾时间为168h。纳米填料以分散液为载体进行添加后,可以在涂料中形成较好的分散,成膜后陶瓷填料依旧保持纳米尺度,涂层的耐温度冲击性得到了较大提升,在电子束焊接热冲击后,涂层形貌完整。结论无机/有机树脂的合适质量比可以在有效提高涂层防腐性能的同时保持涂层的耐温性,纳米氧化锆以分散液的形式加入,可以提高涂层的耐高温冲击性,该涂层可以用于高强度钢的焊接防护。     

彩色建筑节能热反射隔热涂料研究

以高温烧结彩色陶瓷空心微珠为热反射隔热涂料的功能填料,制备了各色热反射隔热涂料,对涂层结构和组成配比进行了研究,试验结果表明：在相同颜色条件下,添加有彩色陶瓷空心微殊的涂层热传导率低,近红外反射率明显高于普通涂层,与染色的空心微珠相比,耐酸碱性、耐候性和耐高温性能优异,在建筑节能、工业仓储保温方面,具有广泛的应用前景。     

气凝胶预封装高焓值定型相变水性热控涂层制备与性能研究

目的 研制一种气凝胶预封装的高焓值定型相变水性热控涂层.方法 以烷烃类相变材料为功能填料,研究了相变材料与常用溶剂的相容性,及不同预封装方式对涂层性能的影响.通过优化配方设计,制备出一种可以采用喷涂施工方式的高焓值定型相变水性热控涂料.结果 以水性树脂作为基料,以气凝胶作为预封装材料,当m(相变材料(二十二烷)):m(水性树脂):m(气凝胶)=5:2.5:1时,涂层相变焓可达139.3 J/g,涂层表面不开裂,且在高于相变温度时不发生渗漏,可弥补传统相变材料在复杂形貌结构件应用困难、结合不紧密的缺点.结论 创新地采用SiO2气凝胶将烷烃类相变材料吸入孔隙中进行预封装,后将预封装的相变材料加入水性树脂中,制备成兼具有机成膜物柔性的高焓值定型相变水性热控涂层,在力学性能优异的树脂包裹下,可避免其在形变时发生脆性断裂.涂料简单易行的施工方式,使其不再受被保护部件复杂形状的限制,从而极大地拓展了相变材料的应用范围.     

溶胶凝胶法制备无机涂层及热防护性能研究

为实现铝合金结构材料在高温环境下的热防护,采用溶胶-凝胶法在铝合金表面制备无机锆溶胶涂层。采用正丙醇锆和冰醋酸制备了稳定性良好的锆溶胶,研究了聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)含量对锆溶胶粒子大小和黏度的影响规律,并分析了PVP对溶胶粒子的作用机制。添加60%(质量分数,下同)SiO_2填料制备无机涂层,并对涂层进行烧蚀考核,对比研究了不同胶粘剂对涂层结构和热防护性能的影响。根据涂层在烧蚀考核中的宏微观响应,分析了无机涂层在高温下的热防护机制。结果表明:冰醋酸添加量为2.6 g时,锆溶胶稳定性最好;添加质量分数为7%PVP优化后,锆溶胶粒子大小均匀并且具有最好的涂覆性;3种不同胶黏剂基涂层在1300℃火焰烧蚀30 s后基体均未发生破坏,水玻璃基涂层烧蚀后发生剥落;较其它胶黏剂涂层,锆溶胶基涂层具有最好的热防护效果。烧蚀过程中,锆溶胶粒子在高温下发生脱水缩合形成纳米氧化锆粒子,弥散分布在填料周围,与填料产生良好的协同隔热作用,使涂层整体具有良好的高温热防护性能。     

二氧化硅气凝胶复合材料可重复使用性能研究

为研究二氧化硅气凝胶复合材料可重复使用性能,根据二氧化硅气凝胶复合材料的实际使用情况,对二氧化硅气凝胶复合材料在400℃下单面加热10次,每次保温1800s,通过对其质量损失率、尺寸收缩率、隔热性能、微观结构变化进行监测的手段对二氧化硅气凝胶复合材料在400℃下的稳定性进行评价。结果表明,经过10次单面加热的二氧化硅气凝胶复合材料表现出了优异的稳定性能,其中质量损失率、XYZ方向尺寸收缩率、常温热导率、高温热导率以及微观结构变化都非常小。综合来看,二氧化硅气凝胶复合材料在400℃下单面加热10次的使用条件下能够安全使用。     

SiO2气凝胶保温隔热材料在建筑节能技术中的应用

Si O_2气凝胶是一种三维空间网络结构固体材料,具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性,同时还兼有防火、防水等优良性能,是一种不可多得的轻质、环保、多功能材料,在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景。以建筑节能为目标,简要叙述了对Si O_2气凝胶的研究,从制备原材料种类的多样化,以及原材料和干燥成本降低等方面论述了其大规模生产应用的可能性,重点阐述了Si O_2气凝胶玻璃、Si O_2气凝胶隔热涂料、Si O_2气凝胶纤维复合材料以及Si O_2气凝胶混凝土和砂浆等在建筑保温隔热方面的应用研究进展;然后,从其所具备的优良特性出发,提出了一种由Si O_2气凝胶材料在建筑节能技术中的应用设想,主要从Si O_2气凝胶材料在保温隔热、防水、防火以及简化施工工艺等方面的优势,构建了全部由Si O_2气凝胶材料替代当前保温隔热材料在建筑节能中的应用体系,最后对Si O_2气凝胶材料在建筑保温隔热中的应用前景做了展望。     

表面接枝含氟树脂改性HGB的制备及性能研究

目的对中空玻璃微珠(HGB)进行表面接枝含氟树脂改性,以其为填料制备含氟树脂涂料,并进行性能研究。方法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,并通过FTIR、SEM、EDS等表征手段对接枝情况进行验证。以制备的表面接枝含氟树脂HGB(F-HGB)为填料,制备了含氟树脂隔热涂料,研究了HGB改性温度、时间对F-HGB接触角的影响,以及HGB粒径、添加量、改性、涂层厚度对涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度的影响。结果成功制备出F-HGB,50℃下接枝含氟树脂反应8h,F-HGB与纯水的静态接触角为149.21°。与HGB/含氟树脂涂料相比,F-HGB/含氟树脂涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度均有较大幅度的提高和改善。当F-IM16K添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层与水的接触角为100°,模拟曝晒实验涂层试板温差为7.4℃,拉伸强度为10.39 MPa。当F-K1添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层的导热系数为0.0701 W/(m·K),同时涂层隔热性能随HGB粒径、添加量的增大而增强,拉伸强度随之降低,但表面改性能有效减小涂料拉伸强度的降低幅度。结论 F-HGB具有疏水、隔热、与含氟树脂相容性好的特点,可作为功能填料制备疏水、隔热、力学性能优良的多功能涂料。     

填料对建筑节能涂层隔热性能的影响和机理

目的探究反射型、阻隔型和辐射型填料对建筑节能涂层反射隔热性能的影响,为填料在建筑节能涂料中的筛选应用提供一定的理论支撑。方法分别将金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉与苯丙乳液共混,制备了反射型、阻隔型和辐射型建筑节能涂料。采用扫描电子显微镜、紫外/可见/近红外反光光度计、导热系数测量仪和红外发射率测量仪对涂层性能进行表征,探究了三种填料添加量和平均粒径对涂层反射隔热性能的影响。结果金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的最佳添加量(占成膜物质总质量的百分比,全文同)和平均粒径分别为25%和0.25μm、9%和325目、9%和1μm。此时对应涂层的太阳光平均反射率、导热系数、8~14μm波段的红外发射率分别为85.88%、0.05 W/(m·K)和0.91,隔热性能优异。结论填料添加量和平均粒径对建筑节能涂层的隔热性能均具有一定的影响,实际应用时可根据需要选择填料添加量和平均粒径。     

Characterization of Thermal,Mechanical and Tribological Properties of Fluoropolymer Composite Coatings

Perfluoroalkoxy (PFA) is a potential polymer coating material for low-temperature waste heat recovery in heat exchangers. Nonetheless, poor thermal conductivity, low strength and susceptibility to surface degradation by erosion/wear pose restrictions in its application. In this study, four types of fillers, namely graphite, silicon carbide, alumina and boron nitride, were introduced to enhance the thermal, mechanical and tribological properties in PFA coatings. The thermal diffusivity and specific heat capacity of the composites (reinforced with 20 wt.% filler) were also measured using laser flash and differential scanning calorimetry techniques, respectively. The results indicated that the addition of graphite or boron nitride increased the thermal conductivity of PFA by at least 2.8 orders of magnitude, while the composites with the same weight fraction of alumina or silicon carbide showed 20-80% rise in thermal conductivity. The micromechanical deformation and tribological behavior of composite coatings, electrostatically sprayed on steel substrates, were investigated by means of instrumented indentation and scratch tests. The deformation response and friction characteristics were investigated, and the failure mechanisms were identified. Surface hardness, roughness and structure of fillers influenced the sliding performance of the composite coatings. PFA coatings filled with Al₂O₃ or SiC particles showed high load-bearing capacity under sliding conditions. Conversely, BN- and graphite-filled PFA coatings exhibited lower interfacial adhesion to steel substrate and were prone to failure at relatively lower applied loads.     

等离子喷涂Gd2Zr2O7-SrZrO3复合陶瓷涂层的微观结构和性能

通过固相反应法合成了Gd2Zr2O7-SrZrO3 (GZSZ,Gd2Zr2O7:SrZrO3=7:3)复合陶瓷粉末,并采用喷雾造粒法和大气等离子喷涂法分别制备了适合等离子喷涂使用的相应喷涂粉末及涂层。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对粉末和涂层的相组成、显微结构进行分析。借助激光热导仪、高温热膨胀仪对涂层的热扩散系数和热膨胀系数、烧结系数进行了表征。结果表明,制备的GZSZ复合陶瓷粉末和涂层都由Gd2Zr2O7和SrZrO3两相组成,粉末中的Gd2Zr2O7为烧绿石结构,而涂层中的Gd2Zr2O7为萤石结构,SrZrO3都为钙钛矿结构。制备态GZSZ涂层的孔隙率为~14%。GZSZ涂层1400℃热处理5 h后的热膨胀系数为(9.8~11.2)×10-6 K-1。制备态GZSZ涂层的热导率为~0.8 W·m-1·K-1,与制备态SrZrO3涂层的热导率~1.0 W·m-1·K-1相比降低~20%。1400℃热处理360 h后GZSZ涂层的热导率增加到~1.5 W·m-1.K-1。综上表明,GZSZ涂层是一种很有前景的复合陶瓷热障涂层材料。     

热处理对Ni-P化学镀层阻垢和耐蚀性能的影响

利用XRD研究了化学镀Ni-P合金镀层经不同温度热处理后的结构变化。结果表明,镀态Ni-P呈非晶态;350 ℃时镀层由非晶态向晶态转化;热处理温度为400 ℃时,析出Ni₃P稳定相。镀态及热处理条件下的阻垢和耐蚀性实验结果表明,随着热处理温度的升高,CaCO₃中Ca的原子分数先降低后升高,300 ℃热处理降低了镀层的内应力及氢脆,使镀层的组织更加致密,镀层的阻垢和耐蚀性得到改善。