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提高耐高溫隔熱涂層的保溫隔熱性能研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-20  來源:中國保溫網(中國保溫材料網)  瀏覽次數:1330

  熱性能更為困難。本文通過高溫隔熱涂料+聚氨酯泡沫塑料的復合隔熱涂層,提高耐高溫隔熱涂層的保溫隔熱性能,延長了保溫隔熱涂層的有效隔熱時間。

  1前言耐高溫隔熱涂料,特別超過800°C高溫的隔熱涂料,通常都是根據產品的保溫隔熱需要來設計的,用耐高溫樹脂配制的耐高溫隔熱涂料,其保溫隔熱性能一般都是在一定的溫度、時間并在一定的涂層厚度等條件下滿足產品需要的。

  當保溫隔熱涂料確定了,需要再延長其保溫時間那就相當困難了。

  聚氨酯泡塑料是一種良好的保溫隔熱材料,卻只能在常溫環境下使用,利用耐高溫隔熱涂料的保溫隔熱性,使聚氨酯泡塑料在一定條件下來滿足超過800C高溫環境的保溫隔熱要求,通過隔熱涂料+聚氨酯泡塑料的復合隔熱涂層,達到延長保溫隔熱涂層的有效隔熱時間的目的,提高耐高溫隔熱涂層的保溫隔熱性能,讓常溫下使用的聚氨酯泡塑料也能在超過800C的高溫環境中保溫隔熱,有效地滿足產品的隔熱需要。

  用一種自已研制的‘’常溫固化耐高溫隔熱涂料“與聚氨酯泡塑料組合成隔熱復合涂層,運用在850C左右的發熱元件上進行提高隔熱性能的探討。隔熱溫度850C、涂層厚度約1mm,保溫隔熱要求保持不變,即隔熱后溫度不高于200C,但涂層隔熱時間由180s延長到300s,以保證產品升級后的保溫隔熱需要。

  2常溫固化耐高溫隔熱涂料的制備和隔熱性2.1涂料基本成分有機硅樹脂(用丙烯酸樹脂改性)、環氧樹脂、中空陶瓷微珠、石棉粉、石墨粉、阻燃劑和其它功能組分等。

  2.2涂層的隔熱性能涂層厚1.0mm;耐熱溫度T0大于850C(加熱時間20min,涂層基本無變化);隔熱溫度T1小于200C;隔熱時間大于180s. 3聚氨酯泡塑料的制備和隔熱性3.1聚氨酯泡塑料的制備制備的聚氨酯泡塑料主要考慮提高其耐熱性和阻熱性。要大幅提高耐熱性能是困難的,針對“常溫固化耐高溫隔熱涂料”輔助隔熱層的隔熱性能:180s內隔熱溫度乃小于200C,需要將所用聚氨酯泡塑料的耐熱溫度提高到200C左右,一般聚氨酯泡塑料在150C以內不會發生熱降解,而超過180C則開始出現熱降解,因此,在選擇和設計聚氨酯泡塑料時,考慮了泡的耐熱性結構,以聚酯型硬泡并阻燃來設計其改性發泡配方。

  聚氨酯泡塑料的基本發泡組分如下:聚酯多元醇、硅油、白化紅磷、三亞乙基二胺、活化劑、發泡劑、水、異氰酸酯等。

  3.2聚氨酯泡塑料的耐熱性和阻燃性檢測20mm左右的樣板放入200QC-210QC的恒溫箱內保溫300s(實際檢測時保溫600s)后取出觀察,聚氨酯泡沫塑料基本完好,無熱降解。將聚氨酯泡沫塑料點燃后移去火源,泡沫塑料能自熄。

  4樣板的制備與檢測4.1樣板制備工藝流程基材鋁合金加工成凹形槽聚氨酯發泡(或用模具發泡)―泡沫塑料的加工(或修整成形后壓入鋁合金凹形槽內)―涂覆隔熱涂料。

  4.2樣板的制備為了便于檢測,樣板的制備根據檢測方式取外形尺寸為150mmX150mmX17mm(其中涂料層厚1mm、聚氨酯泡塑料厚15mm、基材厚1mm),基材鋁合金做骨架制成內凹狀,凹槽內用聚氨酯泡塑料填充,凹面外涂覆耐高溫隔熱涂料。

  4.3隔熱性能檢測4.3.1檢測儀器-1000C)。加熱熱源:用電阻爐(1000W- 3000W)作加熱熱源。爐口用隔熱磚改造成為上口尺寸80mmX80mm、下口尺寸130mmX130mm的加熱通道,通道高(65±5)mm.下口緊貼電阻爐,上口用合金鋼板2環境要求;測試時環境不得有流動空氣。

  3檢測操作熱源標定:啟動電阻爐后,設定初控溫度,用表面溫度測試儀測試合金鋼板表面溫度,調控電阻爐使其保證合金鋼板的表面溫度在(850背溫(隔熱溫度T1)的測定:將樣板的涂層面向熱源通道,同時推開合金鋼板,最終使樣板完全蓋住加熱通道,用表面溫度測試儀檢測樣板表面中心位置的溫度,用秒表記錄加熱時間。記錄300s時樣板的表面溫度乃。

  金鋼板取代樣板,檢測合金鋼板中心位置的溫度T2,T2值應在T.范圍內〔(850±10)°C〕若超出(850±10)°C應重新標定和檢測。

  5檢測結果除樣板檢測外,同時與單純的涂料層試樣和單純泡層試樣進行了相同條件下的對比檢測。檢測結果見表1、表2及表3.表1樣板相同隔熱時間的隔熱性能檢測結果聚氨酯泡沫耐熱情況泡沫外觀完整、無降解等變化注:隔熱時間300s,T0表2樣板不相同隔熱時間的隔熱性能檢測結果聚氨酯泡沫耐熱情況泡沫外觀完整、無降解等變化高溫后樣板上的涂層不起泡、不起層、不脫落注:加熱溫度T.=850C;表面溫度測試儀讀數跳動很快。

  表3不同隔熱層的隔熱溫度檢測結果隔熱層涂料+泡沫層單一涂料層單一泡沫層加熱溫度,C隔熱時間,s隔熱溫度T“C隔熱溫度差6應用實例某圓柱形元件是一種短時間的發熱零件,使用在一定的空間內,工作時會對相鄰元件產生高溫影響,需要進行隔熱保護:其帶熱工作時間為3min,在前90s開始產生最高850C的高溫,持續30s-60s,所在環境的最高溫度不允許超過200°C,可用于保溫隔熱的空間只有50mm,最初使用單一的”常溫固化耐高溫隔熱涂料“進行隔熱保護,涂層厚1mm,由于涂層厚度不好控制,實測隔熱保護后的背溫存在一定波動而高于200°C,對相鄰元件帶來不利影響。

  增加涂層的厚度,但造成其附著力差的缺陷,經使用常溫固化耐高溫隔熱涂料層(1mm)+聚氨酯泡層(1mm)進行隔熱保護后取得了良好的效果,實際隔熱性能檢測結果見表4.由于涂層厚度不易控制,與樣板檢測的結果存在一定差異。

  表4實際隔熱性能檢測結果隔熱時間,s隔熱溫度T1,C聚氨酯泡沫耐熱情況泡沫外觀完整、無降解等變化高溫后樣板上的涂料層不起泡、不起層、不脫落7討論與結論(1)聚氨酯泡屬易燃物,氧指數一般在(18 -19)L/min,在高于200C高溫下泡會產生陰燃。

  常溫固化耐高溫隔熱涂層經180s的隔熱后,其隔熱溫度也達到200°C,因此,聚氨酯泡的氧指數需要提高到(22-27)L/min以上,達到自熄甚至不燃,同時在隔熱保護時間內泡不產生高溫降解,才能滿足提高隔熱性能的目的。

  檢測結果表明,在對聚氨酯泡進行阻燃處理后600s內耐熱溫度可達200C左右,使其耐熱溫度達到了乃的要求。利用高溫隔熱涂料良好的短時隔熱性能,組合成隔熱保護層,在短時間內為零件提供了有效的隔熱保護,達到了提高保溫隔熱效果的目的。

  (2)隔熱涂料+聚氨酯泡的隔熱保護時效取決于隔熱涂料的隔熱作用,隨時間的延長,涂料的隔熱保護作用逐漸失效,泡同樣會因熱降解而失效,此隔熱組合層的時效性明顯,但與單一的高溫隔熱涂層或聚氨酯泡層比較,在隔熱保護效果上都有較大的提高。

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