隔热阻燃涂料的制备及其在航油储罐外层的应用研究

发布时间：2020-08-28 11:27

　　在阳光照射下,大型露天航油储罐会由于温度过高而产生航油蒸发损耗;与此同时,民航的安全运行对航油储油区域中所使用的结构材料也提出了较高的防火阻燃要求。针对这一现状,研发在航油储罐设备外表面涂覆使用的兼具良好隔热和阻燃性能的涂层系统不仅有助于减少航油的蒸发损耗,而且能够加强储罐结构的耐火极限,进一步提高航油储存的防火安全性。此种涂层系统在大型建筑、管道、桥梁等相关领域内也具有比较广阔的应用前景。针对航油储罐外防护涂层在隔热性与阻燃性方面的双重要求,本文基于丙烯酸聚氨酯面漆、环氧云铁中间漆和环氧富锌底漆形成的三层式外涂层结构,结合材料的隔热性、阻燃性设计原理,通过向丙烯酸聚氨酯面漆中添加隔热剂以及向环氧云铁中间漆中添加阻燃剂制备了兼具隔热性与阻燃性的复合外防护涂层体系。系统地研究了隔热剂石蜡基相变材料微胶囊的制备、阻燃剂氢氧化镁粒子的改性处理,以及隔热剂和阻燃剂添加量对涂料基本性能和涂层的隔热、阻燃应用性能的影响。实验结果表明:采用原位聚合制备方法,选取质量比为1:1:1的十五烷、十八烷和二十四烷的混合石蜡作为囊芯材料,脲醛树脂为囊壁材料,制备石蜡基相变材料微胶囊。当制备过程中搅拌速度为600 r/min,芯材用量为20 g,芯壁质量比为1.27,反应体系的pH值为2.0时,所制备的石蜡基相变材料微胶囊具有较好的形貌、粒径分布和储热性能。采用油酸钠湿法工艺对氢氧化镁粒子进行表面处理,通过红外光谱、扫面电镜、热分析等手段,发现处理后氢氧化镁的疏水性提高,分解温度增宽,在环氧树脂体系中的分散性也得到了改善。在试验条件下,当丙烯酸聚氨酯涂料中混合石蜡微胶囊隔热剂添加量为4 wt.%时,改性涂料的基本性能优异,隔热时间达到22 min左右,具有优良的隔热效果。当经过表面处理的氢氧化镁添加量为6 wt.%时,改性环氧云铁涂料的基本性能满足相关技术指标要求,改性涂层的阻燃时间可达281 s,大大增加了环氧云铁涂层的阻燃效果。经过改性丙烯酸聚氨酯涂料以及改性环氧云铁涂料的成分优化,形成的复合涂层系统达到了优良的隔热和阻燃效果。
【学位单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V351.3
【部分图文】：

隔热涂料,反射型,作用机理

了隔热绝缘涂膜[10,11]。尤其是美国早已开始关于隔热涂料的研究，并将其的“热岛效应”，获得了良好的效果[12]。国内针对隔热涂料的研究起步较得了比较丰富的研究成果[13,14]。热涂料根据隔热机理和方式的不同分为三种类型：阻隔型、反射型和辐1）阻隔型隔热涂料隔型隔热涂料是一种低热导率和高阻抗的被动型隔热涂料。这种涂料是在热系数较低的填料，主要复合添加的是密度小、气孔率高的功能性填料。0 年代末，我国才开始开展以无机硅酸盐类复合涂料为主的阻隔型隔热涂目前此类涂料的研究与应用较多，技术相对成熟，正在由厚质向薄层的方2）反射型隔热涂料射型隔热涂料是一种具有高反射率、低吸收的隔热涂料。这种涂料的热反决于填料的类型，其中金红石型二氧化钛作为一种具有优异热反射性能的泛应用于热反射隔热涂料的研究[16]，图 1.1 为反射型隔热涂料作用机理。

示意图,微胶囊相变材料,示意图,微胶囊技术

价值[25]。料代就出现了微胶囊技术的研究[26]。其制备工艺在量微胶囊包覆的产品。相变材料微胶囊化在很多材料（Microencapsulated phase change materials, Ms 颗粒或液滴外部，通过物理或化学的方法包覆一形成一种直径达微米至毫米大小的胶囊。其中，连CMs 称为囊芯材料，其外形各种各样，主要为球

微胶囊相变材料,机理

物理方法物理-化学方法化学方法喷雾干燥法水相分离法原位聚合法空气悬浮法油相分离法界面聚合法静电结合法复相乳化法乳液聚合法挤压法熔化分散冷凝法锐孔法采用化学法制备的 MCPCMs 具有较小的粒径、包覆率高、致密性好、性能优制备工艺简单。因此，化学法是目前微胶囊制备过程中比较常用的一种方法。MCPCMs 在涂料行业里的实际应用，主要包括：颜料、纺织印染、建筑调温军事特种涂料等领域。利用 MCPCMs 作为功能性填料，以普通涂料作为载体，能性涂料，充分发挥 PCMs 的储能、控温性，已成为当前 PCMs 研究的热门方向

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