一种气凝胶隔热保温纳米涂料的制作方法

阅读：评论：0

1.本发明属于特殊涂料技术领域，具体涉及一种气凝胶隔热保温纳米涂料制备方法。
技术背景
2.不必要的热传导导致了各种环境下能量的利用效率降低，增加了额外的能源消耗。在建筑领域，传统的外墙保温板多以聚苯板为主，虽然具有较低的导热系数，隔热性能优良，但是市场上质量层次不齐，并且需要特殊的安装工艺，由于保温板是通过胶黏剂于墙体粘接于一体，随着时间的增加，有机胶黏剂老化，造成外墙保温板大面积的掉落，存在较大的安全隐患。
3.在工业领域，高温设备，特别是蒸汽管道、印染设备等，由于大多数没有做特殊的保温处理，表面温度大都高于150℃，不仅造成能源的巨大浪费，而且工人长期近距离工作，特别是在炎热的夏季，工人穿着比较单薄，很容易造成工人烫伤。
4.纳米二氧化硅气凝胶是一种新型的轻质纳米多孔材料，具有低密度、高气孔率、低折射率和低热传导率等特点。二氧化硅气凝胶独特的纳米多孔网络结构使其具有优异的保温隔热性能，二氧化硅气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料，是目前世界上最轻，隔热性能最好的固体隔热材料。具有三维网络结构，具有高达90％以上的孔隙率，纳米二氧化硅气凝胶的热导率由三部分组成：气态热导率，固态热导率，辐射热导率。空气分子的平均自由层在70mn左右，而纳米二氧化硅气凝胶的孔道尺寸为20-50nm，远小于这一临界尺寸，材料内部就消除了对流，气态热导率就很低；且较低的密度又限制热量在稀疏骨架中的局部传播。

技术实现要素：

5.针对目前市场上无论是建筑领域还是工业领域，传统保温材料存在的一些问题，本专利发明了一种气凝胶绝热保温涂料及其制备方法，选用目前无机多孔固体材料里面最轻的纳米二氧化硅气凝胶作为功能性隔热材料，利用纳米二氧化硅特殊的三维网络结构和较低的孔道尺寸，使得涂层具有极地的导热系数，可采用喷涂或刮涂的施工方式，具有较好的绝热保温效果。
6.本发明专利所制备的涂料，导热系数极低，一般只需1-5mm即相当于传统保温岩棉10-50cm的保温效果，在建筑领域，特别是在夏季炎热，冬季阴冷的南方，可应用于内墙或外墙，具有保温装饰一体的效果；在工业领域，特别是蒸汽管道或印染设备，由于受性状和空间限制，一般不采用传统的厚型保温材料，且长期处于高温高湿的环境下，金属的腐蚀是相当严重的，本专利发明的涂料，加入高效防锈颜料，具有良好的防腐效果，且表面疏水，易清洁。
7.1一种气凝胶隔热保温纳米涂料，其特征在于，按质量百分含量计的组分：水5-15、助剂1-6、颜填料18-50、粘结剂11-25、偶联剂1-3、阻燃剂5-15、红外遮光剂3-18。
8.2根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，偶联剂包括kh-550和kh-570中的一种或两种。
9.3根据权利要求1所述，红外遮光剂为钛白粉、六钛酸钾晶须、炭黑中的一种或多种混合。
10.4根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，所述助剂包括分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1、成膜助剂1-5、杀菌剂0-1、防冻剂1-5、疏水助剂0-1。
11.5根据权利要求4所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，更优选的分散剂为kyk-190、消泡剂为tego901w、润湿剂为byk-349、增稠剂为tego3030、疏水助剂为sm-1728、成膜助剂为丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的混合物，且混合比例为丙二醇甲醚∶二丙二醇甲醚＝3∶5。杀菌剂为e25、防冻剂为乙二醇和丙三醇的混合物，且混合比例为乙二醇∶丙三醇＝2∶1。
12.6根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，纳米二氧化硅气凝胶因先配制成30％的膏状待用，其制备方法为：
13.(1)将部分水加入到搅拌缸中：
14.(2)将分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1加入到搅拌缸中，并以50-100rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
15.(3)缓慢加入偶联剂并以100-200rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；即为改性粘结剂。
[0016]16.(4)将纳米二氧化硅气凝胶在150-200rpm搅拌速度下加入到(3)步形成的混合物当中，并150-200rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
[0017]
7根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，制备15％红外遮光剂，可根据涂料所需颜，制备黑或白红外遮光剂浆液，其制备方法为：
[0018]
(1)将部分水加入到搅拌缸中；
[0019]
(2)将分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1加入到搅拌缸中，并以50-100rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
[0020]
(3)缓慢加入偶联剂并以100-150rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；即为改性粘结剂。
[0021]
(4)将纳米六钛酸钾晶须、钛白粉或炭黑在300-500rpm搅拌速度下加入到(3)步形成的混合物当中，并1000rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
[0022]
具体实施方法
[0026]
本专利提供的纳米气凝胶绝热保温涂料涂层，其各组分以及各组分的含量通过合理优化匹配，使纳米气凝胶绝热保温涂料作为绝热保温层时具有较高的综合性能。
[0027]
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]
所述纳米气凝胶绝热保温涂料，该涂料的制备方法为：
[0029]
(1)将水加入到搅拌缸中；
[0030]
(2)将红外遮光剂加入到搅拌缸中，并以50-100rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
[0031]
(3)缓慢加入防冻剂、疏水助剂和分散剂并以100-150rpm搅拌速度搅拌均匀，形成
均匀的混合物；即为改性粘结剂。
[0032]
(4)将防腐颜料和体质填料、阻燃剂在300-500rpm搅拌速度下加入到(3)步形成的混合物当中，并1000rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
[0033]
(5)将步骤(4)所得浆料通过研磨机进行研磨，研磨2小时，使得涂料平均粒径d50≤20um。
[0034]
(6)在步骤(5)研磨好的浆料中加入纳米二氧化硅气凝胶浆液，并以200-300rpm搅拌速度搅拌30min至完全均匀；
[0035]
(7)在步骤(6)加入杀菌剂、成膜助剂并以200-300rpm搅拌速度搅拌10min至完全均匀，最后加入增稠剂调整粘度。

技术特征：

1.一种气凝胶隔热保温纳米涂料，其特征在于，按质量百分含量计的组分：水5-15、助剂1-6、颜填料18-50、粘结剂11-25、偶联剂1-3、阻燃剂5-15、红外遮光剂3-18。2.根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，偶联剂包括kh-550和kh-570中的一种或两种。3.根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，红外遮光剂为钛白粉、六钛酸钾晶须、炭黑中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，所述助剂包括分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1、成膜助剂1-4、杀菌剂0-1、防冻剂1-5、疏水助剂0-1。5.根据权利要求4所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，更优选的分散剂为kyk-190、消泡剂为tego901w、润湿剂为byk-349、增稠剂为tego3030、疏水助剂为sm-1728、成膜助剂为丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的混合物，且混合比例为丙二醇甲醚∶二丙二醇甲醚＝3∶5。杀菌剂为e25、防冻剂为乙二醇和丙三醇的混合物，且混合比例为乙二醇∶丙三醇＝2∶1。6.根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，纳米二氧化硅气凝胶因先配制成30％的膏状待用，其制备方法为。(1)将部分水加入到搅拌缸中；(2)将分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1加入到搅拌缸中，并以50-100rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物。(3)缓慢加入偶联剂并以100-200rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；即为改性粘结剂。(4)将纳米二氧化硅气凝胶在150-200rpm搅拌速度下加入到(3)步形成的混合物当中，并150-200rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物。7.根据权利要求1所述一种气凝胶隔热保温纳米涂料，制备15％红外遮光剂，可根据涂料所需颜，制备黑或白红外遮光剂浆液，其制备方法为：(1)将部分水加入到搅拌缸中；(2)将分散剂0.5-2、润湿剂0-1、消泡剂0-1、增稠剂0-1加入到搅拌缸中，并以50-100rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；(3)缓慢加入偶联剂并以100-150rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；即为改性粘结剂。(4)将纳米六钛酸钾晶须、钛白粉或炭黑在300-500rpm搅拌速度下加入到(3)步形成的混合物当中，并1000rpm搅拌速度搅拌均匀，形成均匀的混合物，的一种或两种，且砂子的粒径为0～0.236mm连续级配。

技术总结

本发明公开一种气凝胶隔热保温纳米涂料，属于特殊涂料技术领域。该气凝胶绝热保温涂料包括按质量百分含量计的组分：水5-15、助剂1-6、颜填料18-50、粘结剂11-25、偶联剂1-3、阻燃剂5-15、红外遮光剂3-18。其中颜填料包括功能性低导热率填料：纳米二化硅气凝胶；体质填料：滑石粉、轻质碳酸钙、硅灰石；功能性防腐颜料磷酸锌；粘结剂包括水溶性有机硅树脂、水性丙烯酸耐高温乳液、水性丙烯酸弹性乳液。本发明的涂料导热系数低，隔热效果优；具有良好的防腐效果，且具有自洁疏水的效果，及不需要使用底漆即可施工。漆即可施工。