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      提高耐高温隔热涂层的保温隔热性能研究

      作者: 发布时间:2019-04-09 浏览次数:509
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      提高耐高温隔热涂层的保温隔热性能研究

        热性能更为困难。本文通过高温隔热涂料+聚氨酯泡沫塑料的复合隔热涂层,提高耐高温隔热涂层的保温隔热性能,延长了保温隔热涂层的有效隔热时间。

        1前言耐高温隔热涂料,特别超过800°C高温的隔热涂料,通常都是根据产品的保温隔热需要来设计的,用耐高温树脂配制的耐高温隔热涂料,其保温隔热性能一般都是在一定的温度、时间并在一定的涂层厚度等条件下满足产品需要的。

        当保温隔热涂料确定了,需要再延长其保温时间那就相当困难了。

        聚氨酯泡塑料是一种良好的保温隔热材料,却只能在常温环境下使用,利用耐高温隔热涂料的保温隔热性,使聚氨酯泡塑料在一定条件下来满足超过800C高温环境的保温隔热要求,通过隔热涂料+聚氨酯泡塑料的复合隔热涂层,达到延长保温隔热涂层的有效隔热时间的目的,提高耐高温隔热涂层的保温隔热性能,让常温下使用的聚氨酯泡塑料也能在超过800C的高温环境中保温隔热,有效地满足产品的隔热需要。

        用一种自已研制的‘’常温固化耐高温隔热涂料“与聚氨酯泡塑料组合成隔热复合涂层,运用在850C左右的发热元件上进行提高隔热性能的探讨。隔热温度850C、涂层厚度约1mm,保温隔热要求保持不变,即隔热后温度不高于200C,但涂层隔热时间由180s延长到300s,以保证产品升级后的保温隔热需要。

        2常温固化耐高温隔热涂料的制备和隔热性2.1涂料基本成分有机硅树脂(用丙烯酸树脂改性)、环氧树脂、中空陶瓷微珠、石棉粉、石墨粉、阻燃剂和其它功能组分等。

        2.2涂层的隔热性能涂层厚1.0mm;耐热温度T0大于850C(加热时间20min,涂层基本无变化);隔热温度T1小于200C;隔热时间大于180s. 3聚氨酯泡塑料的制备和隔热性3.1聚氨酯泡塑料的制备制备的聚氨酯泡塑料主要考虑提高其耐热性和阻热性。要大幅提高耐热性能是困难的,针对“常温固化耐高温隔热涂料”辅助隔热层的隔热性能:180s内隔热温度乃小于200C,需要将所用聚氨酯泡塑料的耐热温度提高到200C左右,一般聚氨酯泡塑料在150C以内不会发生热降解,而超过180C则开始出现热降解,因此,在选择和设计聚氨酯泡塑料时,考虑了泡的耐热性结构,以聚酯型硬泡并阻燃来设计其改性发泡配方。

        聚氨酯泡塑料的基本发泡组分如下:聚酯多元醇、硅油、白化红磷、三亚乙基二胺、活化剂、发泡剂、水、异氰酸酯等。

        3.2聚氨酯泡塑料的耐热性和阻燃性检测20mm左右的样板放入200QC-210QC的恒温箱内保温300s(实际检测时保温600s)后取出观察,聚氨酯泡沫塑料基本完好,无热降解。将聚氨酯泡沫塑料点燃后移去火源,泡沫塑料能自熄。

        4样板的制备与检测4.1样板制备工艺流程基材铝合金加工成凹形槽聚氨酯发泡(或用模具发泡)―泡沫塑料的加工(或修整成形后压入铝合金凹形槽内)―涂覆隔热涂料。

        4.2样板的制备为了便于检测,样板的制备根据检测方式取外形尺寸为150mmX150mmX17mm(其中涂料层厚1mm、聚氨酯泡塑料厚15mm、基材厚1mm),基材铝合金做骨架制成内凹状,凹槽内用聚氨酯泡塑料填充,凹面外涂覆耐高温隔热涂料。

        4.3隔热性能检测4.3.1检测仪器-1000C)。加热热源:用电阻炉(1000W- 3000W)作加热热源。炉口用隔热砖改造成为上口尺寸80mmX80mm、下口尺寸130mmX130mm的加热通道,通道高(65±5)mm.下口紧贴电阻炉,上口用合金钢板2环境要求;测试时环境不得有流动空气。

        3检测操作热源标定:启动电阻炉后,设定初控温度,用表面温度测试仪测试合金钢板表面温度,调控电阻炉使其保证合金钢板的表面温度在(850背温(隔热温度T1)的测定:将样板的涂层面向热源通道,同时推开合金钢板,***终使样板完全盖住加热通道,用表面温度测试仪检测样板表面中心位置的温度,用秒表记录加热时间。记录300s时样板的表面温度乃。

        金钢板取代样板,检测合金钢板中心位置的温度T2,T2值应在T.范围内〔(850±10)°C〕若超出(850±10)°C应重新标定和检测。

        5检测结果除样板检测外,同时与单纯的涂料层试样和单纯泡层试样进行了相同条件下的对比检测。检测结果见表1、表2及表3.表1样板相同隔热时间的隔热性能检测结果聚氨酯泡沫耐热情况泡沫外观完整、无降解等变化注:隔热时间300s,T0表2样板不相同隔热时间的隔热性能检测结果聚氨酯泡沫耐热情况泡沫外观完整、无降解等变化高温后样板上的涂层不起泡、不起层、不脱落注:加热温度T.=850C;表面温度测试仪读数跳动很快。

        表3不同隔热层的隔热温度检测结果隔热层涂料+泡沫层单一涂料层单一泡沫层加热温度,C隔热时间,s隔热温度T“C隔热温度差6应用实例某圆柱形元件是一种短时间的发热零件,使用在一定的空间内,工作时会对相邻元件产生高温影响,需要进行隔热保护:其带热工作时间为3min,在前90s开始产生***高850C的高温,持续30s-60s,所在环境的***高温度不允许超过200°C,可用于保温隔热的空间只有50mm,***初使用单一的”常温固化耐高温隔热涂料“进行隔热保护,涂层厚1mm,由于涂层厚度不好控制,实测隔热保护后的背温存在一定波动而高于200°C,对相邻元件带来不利影响。

        增加涂层的厚度,但造成其附着力差的缺陷,经使用常温固化耐高温隔热涂料层(1mm)+聚氨酯泡层(1mm)进行隔热保护后取得了良好的效果,实际隔热性能检测结果见表4.由于涂层厚度不易控制,与样板检测的结果存在一定差异。

        表4实际隔热性能检测结果隔热时间,s隔热温度T1,C聚氨酯泡沫耐热情况泡沫外观完整、无降解等变化高温后样板上的涂料层不起泡、不起层、不脱落7讨论与结论(1)聚氨酯泡属易燃物,氧指数一般在(18 -19)L/min,在高于200C高温下泡会产生阴燃。

        常温固化耐高温隔热涂层经180s的隔热后,其隔热温度也达到200°C,因此,聚氨酯泡的氧指数需要提高到(22-27)L/min以上,达到自熄甚至不燃,同时在隔热保护时间内泡不产生高温降解,才能满足提高隔热性能的目的。

        检测结果表明,在对聚氨酯泡进行阻燃处理后600s内耐热温度可达200C左右,使其耐热温度达到了乃的要求。利用高温隔热涂料良好的短时隔热性能,组合成隔热保护层,在短时间内为零件提供了有效的隔热保护,达到了提高保温隔热效果的目的。

        (2)隔热涂料+聚氨酯泡的隔热保护时效取决于隔热涂料的隔热作用,随时间的延长,涂料的隔热保护作用逐渐失效,泡同样会因热降解而失效,此隔热组合层的时效性明显,但与单一的高温隔热涂层或聚氨酯泡层比较,在隔热保护效果上都有较大的提高。


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