上海甲辰新材料科技有限公司
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六钛酸钾晶须隔热保温涂料研发成功

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六钛酸钾晶须保温涂料(新型节能环保材料)

为确保安全高效、节能减排、生态环保的基本目标,对于各类建筑、输热管道特别是高温设备装置等工业热力设施;必须采取有效的隔热保温措施。在传统的隔热保温材料中,如岩棉毡、无机保温涂料、聚苯泡沫板、发泡聚氨酯等厚度必须达到一定要求,才能有较好的保温性能,有机高分子发泡材料耐燃性差,存在火灾隐患;且在耐老化、施工性等方面存在不足。近年来,国内外以无机非金属功能材料,如:六钛酸钾晶须与超细无机纤维等复合;开发的轻质、薄层、高效隔热涂料成为该领域的研究热点。

六钛酸钾晶须高温隔热保温涂料即以六钛酸钾晶须、纳米无机纤维、空心微珠等为主要功能填料,在多种功能助剂的配合下制备成高温隔热保温涂料,涂层具有绝热、轻薄、抗裂、防腐、隔音、耐高温和耐老化等特性。

一.六钛酸钾晶须

钛酸钾晶须最初作为航天高温隔热材料是由美国杜邦公司于1958年开发出来的。钛酸钾晶须的种类很多,可用化学式 K2TinO2n+1或 K2O·nTiO2表示其组成(n=1、2、4、6、8)。不同的钛酸钾晶体具有不同的化学结构,其物理和化学性质也存在差异,其中以四钛酸钾(K2Ti4O9)和六钛酸钾(K2Ti6O13)晶须的实用价值最大。六钛酸钾(K2Ti6O13)晶须属单斜晶系连锁隧道式结构,松散密度为0.3-0.4g/cm3,比表面积为11m2/g,晶体尺寸为:直径0.8-1.2um、长度30-50um。具有优良的力学和物理性能,其高强度、高硬度的性质可使其作为增强体质材料。六钛酸钾晶须还具有密度低、化学性质稳定、耐热隔热性能优良特点。而六钛酸钾晶须最突出的特性是具有负的温度系数。红外反射率大于92。且无毒无害,使用寿命长,可以耐1000℃的高温,耐酸耐碱,耐磨绝缘,力学和物理性能好.总之,六钛酸钾晶须集结构隔热、物理隔热、红外线反射于一体,因此,六钛酸钾晶须是所选复合耐高温隔热涂料的理想非金属功能材料之一。

二.六钛酸钾晶须高温隔热涂料

(一)高温隔热涂料原理分析:

传统类的隔热保温材料为了提升绝热效能,多以提高气相比例,用来获得常温下的导热系数;更接近空气导热系数为主。而处于高温隔热时,对流导致的热交换几乎可以忽略不计,传导和辐射则成为主要的热交换方式。因此,无论如何提高气相比例,都不能有效影响高温导热系数。所以,传统类的隔热保温材料致命的弱点即在于:当应用于高温隔热时,以传导和辐射为主的热交换方式,使其隔热保温材料的导热系数随温度升高而大幅增加而至其结构破坏表现出较差的绝热性能。为此,研究高温隔热的核心原理在于:寻求和设计一种能大幅提高和增加材料的隔热反辐射性能;即:要求“在高、中温度段(200℃-1000℃)随着温度大幅变化时,导热系数则变化不大”的功能性材料或组方。如上所述:六钛酸钾(K2Ti6O13)晶须为高温隔热保温涂料重要功能材料之一。

(二)高温隔热涂料性能及检测:

六钛酸钾晶须高温隔热涂料系六钛酸钾晶须、空心微珠、无机超细纤维及多种涂料助剂等复配而成。其外观存在状态是一种白色粘稠状水性浆体。

1.性能特点

六钛酸钾晶须高温隔热涂料除了具备一般常规隔热保温涂料的性能外,其最大的性能特点是:在高、中温度段(200℃-1000℃)随温度大幅变化时,导热系数则变化不大。(详见附:中国科学院硅酸盐研究所分析测试中心检测报告)这一重要特性;正是六钛酸钾晶须高温隔热涂料在高温界面上具有了非常优异的隔热性能。

2.性能检测

(1)常规性能指标按GB/T 17371—2008《硅酸盐复合绝热涂料》进行检测。

(2) 耐高温性:将涂层干燥后的碳钢试板置于马弗炉中,逐步升温至600℃             时开始计时,经过一段时间后取出,冷却至25℃,用放大镜观察涂层表面状况,如无龟裂、脱落现象,则表示涂层耐热性良好。

(3) 耐温度变化性:将涂层干燥后的碳钢试板放入马弗炉中升温至400℃, 经过30 min 后取出,冷却至-30℃,观察试板表面状况,反复几个周期直至涂层被破坏,记录周期数。

(4)导热系数:按GB/T10297-2015《非金属固体材料导热系数的测定热线法》进行检测。

(5)隔热性能:在0.8 mm 厚的钢板表面涂覆隔热涂料。干膜厚度分别为0.5 mm、1 mm、2 mm、4 mm、6 mm、8 mm,并以同样规格空白钢板做对照。室温下养护7 d 干燥后,通过自制的涂层隔热测试装置测试涂层的隔热性能。

(三) 高温隔热涂料的应用

   高温隔热保温涂料可广泛使用到石油石化、航天、电力、轻工、冶金、交通、建筑等领域。而在实际应用于高温环境中包括:安全防护、隔热保温,阻止热量传递,节约能源,提高能源的利用率等等。近年来,随着航空航天、汽车、军工、石油石化、冶金、电力、建筑等系统技术不断升级,耐高温隔热保温涂料亦不断推新。于是,对于隔热保温材料的使用性能要求越来越高,不仅需要在更高的使用温度以及更为苛刻的环境下作业,同时,还要具有薄层隔热保温、耐热环保、抗震动、抗疲劳、抗温度骤变以及耐冲刷等性能,传统的隔热保温材料已很难满足使用要求,随着节能技术的不断发展,新型耐高温隔热保温节能涂料应运而生,为节能减排增效起到很好的帮助性。六钛酸钾晶须高温隔热涂料作为新材料中佼佼者,应具有广阔的市场前景,发展远景和意义不可估量。

六钛酸钾晶须的高性能具体在以下方面的应用:

(1)、在过热蒸汽管道上涂刷耐高温隔热保温涂料再进行保温,可以大幅降低保温材料厚度,减少蒸汽热能的损失,降低成本,防护安全;

(2)、在电站锅炉和工业锅炉的模式水冷壁上涂覆一层耐高温隔热保温涂料,可以大大提高热效率,并减少保温层厚度。

(3)、在高温烟道、排烟管道涂刷5毫米厚的耐高温隔热保温涂料,管道外表面温度一般从500℃降低到150℃左右,有利于烟气排放,减少冷凝的发生,避免不必要的管道腐蚀;

(4)、在工业窑炉外表面仅涂8mm厚的耐高温隔热保温涂料就可以减少热量损失30%以上,1000℃的物体表面涂上15mm高温隔热保温涂料物体涂料表面温度就能降低到200℃以内。在高温管道、设备、容器的外表面喷涂,可以有效抑制热辐射和热量的损失。

(5)、在钢水包上涂刷耐高温隔热保温涂料,减少钢水的热量传导损耗,耐高温、隔热保温效果好,减少钢水包用传统隔热保温材料的重量,有利于钢水包的移动过程中热量散失;

(6)、在建筑墙体上隔热保温,涂覆耐高温隔热保温涂料,防火隔热保温效果好,节能率可以达到60%以上,可以保持建筑内的80%热量不流失。

(7)、在高温模具、注塑机外表面涂覆一定厚度的耐高温隔热保温涂料,1000℃的模具表面涂上10mm高温隔热保温涂料模具涂料表面温度就能降低到200℃以内,可以有效减少热能损失,提高模具机械的工作效率;

(8)、热水罐、染缸保温,在热水罐、染缸外表涂刷耐高温隔热保温涂料,降低外表面温度,减少热量散失,减少企业生产成本,提高能源利用率;

(9)、耐高温隔热保温涂料,在高温环境中涂刷在耐温低的金属板上,保护金属板不受高温,不要超过金属板的高温相界,充分发挥金属板的各项性能指标,减少高温设备制作成本;

(10)、涂刷在炉膛、灶具上涂刷耐高温隔热保温涂料,减少热量损失,提高热能利用率,节能率可以达到60%以上;

(11)、耐高温涂料复合保温卷材:在玻璃纤维或硅酸铝纤维无妨薄毡上均匀涂覆一层耐高温隔热保温涂料,制成的耐高温涂层复合卷材在高温绝热保温领域有着广泛的用途。

(12)、耐高温涂料复合保温型材:在硬质或半硬质保温型材表面涂覆一层耐高温涂料,制成的耐高温涂层复合型材在高温绝热保温领域有着广泛的用途。

(13)、耐高温涂料复合保温异型材:在硬质保温异型材或构件上涂覆一层耐高温涂料,制成的耐高温涂层复合异型材或构件,如:耐高温管托、耐高温直埋管内支架等,在高温绝热保温领域有着广泛的用途。

三、结语

1. 六钛酸钾晶须独具集结构隔热、物理隔热、红外线反射于一体的特性,因此,六钛酸钾晶须是复合耐高温隔热涂料的理想功能材料之一。

2. 六钛酸钾晶须高温隔热涂料除具备一般常规隔热保温涂料的性能外,其最大的性能特点是:在高、中温度段(200℃-1000℃)随温度大幅变化时,导热系数则变化不大。这一重要特性;正是六钛酸钾晶须高温隔热涂料在高温界面上具备了优异的高温隔热性能。

3. 六钛酸钾晶须高温隔热涂料作为新型隔热保温材料的佼佼者,具有广阔的市场前景,发展远景和意义不可估量。

六钛酸钾晶须隔热保温涂料

(可制作成液态或固态)


添加六钛酸钾晶须隔热保温涂料检测报告

六钛酸钾晶须保温涂料

样品名称

六钛酸钾晶须保温涂料

委托单编号


样品数量


检测地点

上海硅酸盐研究所

检测时间

2017.7.5

环境条件


样品特性状态

样块

检测依据/判定依据

GB/T10297-2015   ASTME1269-11

检测数据

检验项目

试验条件

检验结果

(导热系数W/m.K)

检验结果

(比热J/g.K)


平均温度25℃

0.132

0.919


平均温度200℃

0.135

1.195


平均温度400℃

0.143

1.186


平均温度650℃

0.156

1.378


平均温度800℃

0.172

0.952


附:六钛酸钾晶须保温涂料检测报告


上海甲辰新材料科技有限公司

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