二氧化硅气凝胶复合隔热涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化硅气凝胶复合隔热涂层，通过特定比例的二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料制备而成，兼具了阻隔型、反射型、辐射型隔热涂料的特点，能够有效降低涂层的导热系数，同时提高涂层的反射率、辐射率，实现较好的隔热效果。本发明专利技术制备方法简单，条件温和，安全性高，且不需要大型设备，适合工业化生产。

Silica aerogel composite thermal insulation coating and preparation method thereof

The invention provides a silica aerogel composite heat insulation coating, which is prepared by the raw materials of silica aerogels, titanium dioxide, hollow glass beads and far-infrared ceramic powder, and has the characteristics of barrier type, reflective type and radiation type heat insulation coating, and can effectively reduce the thermal conductivity of the coating. At the same time, the reflectivity and emissivity of the coating can be improved to achieve better thermal insulation effect. The preparation method of the invention is simple, the conditions are mild, the safety is high, and the large-scale equipment is not needed, so it is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅气凝胶复合隔热涂层及其制备方法
本专利技术涉及二氧化硅气凝胶，具体涉及一种二氧化硅气凝胶复合隔热涂层及其制备方法。
技术介绍
随着现代社会经济的不断发展，能源的消耗与日俱增，其中建筑能耗约占了社会总能耗的三分之一，因此建筑节能在优化节能结构、控制能源消耗方面显得尤为重要。在建筑隔热领域中，新型隔热材料的研制与应用，起到了不可忽视的作用。二氧化硅气凝胶是一种具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积的纳米多孔固体材料，骨架呈三维网络状，结构中充满纳米级孔洞，在隔热绝缘、环保、医药、催化、建筑节能、石油化工、航空航天等领域表现出极大的应用潜力。作为未来十大潜力新材料之一，二氧化硅气凝胶在建筑隔热领域具有较大的开发应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隔热涂层，该涂层是由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠以及远红外陶瓷粉在内的原料制备而成的复合隔热涂层，能够有效降低涂层的导热系数，同时提高涂层的反射率、辐射率，实现较好的隔热效果。除特殊说明外，本专利技术所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比。本专利技术的目的是这样实现的：一种隔热涂层，其特征在于：由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉和空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料制备而成，其中二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的质量比为2～7：3～8：3～8：6～16。为了提高复合隔热涂层的成膜性能，上述隔热涂层的制备原料还包括适量丙烯酸树脂和水。在依据本专利技术的隔热涂层中，本领域技术人员还可根据具体的使用要求，在本专利技术的隔热涂层原料中添加适量功能性助剂，如润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂等；上述功能性助剂如润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂于本领域普通技术人员而言是清楚的概念。为了进一步提高上述隔热涂层的隔热效果，上述隔热涂层由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉、丙烯酸树脂、功能性助剂和水在内的原料制备而成，其中30～40％丙烯酸树脂，2～7％二氧化硅气凝胶，3～8％钛白粉，3～8％空心玻璃微珠，6～16％远红外陶瓷粉，余量为功能性助剂和水，以质量百分比计，总量100％。为了进一步提高上述隔热涂层的成膜性能，上述隔热涂层原料中包括功能性助剂，其中消泡剂的用量为总原料量的0.3～1％，润湿剂用量为总原料量的0.1～0.7％，分散剂的用量为总原料量的0.1～0.7％，成膜助剂为总原料量的1.3～2.5％，以质量百分比计。上述隔热涂层由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、丙烯酸树脂、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂和水在内的原料制备而成，其中30～40％丙烯酸树脂，2～7％二氧化硅气凝胶，3～8％钛白粉，3～8％空心玻璃微珠，6～16％远红外陶瓷粉，0.3～1％消泡剂，0.1～0.7％润湿剂，0.1～0.7％分散剂，1.3～2.5％成膜助剂；余量为水，以质量百分比计，总量100％。为了更进一步提高涂层的隔热性能，上述钛白粉与空心玻璃微珠的质量比为1：1。为了兼顾上述隔热涂层的隔热性能与成本，上述隔热涂层的湿膜厚度优选50～200μm。根据本专利技术的第二方面，本专利技术的另一目的在于提供上述隔热涂层的制备方法。本专利技术将二氧化硅气凝胶粉体，与润湿剂、分散剂和1/3～1/2消泡剂在去离子水中高速剪切分散得到二氧化硅气凝胶浆料，再加入钛白粉、远红外陶瓷粉、空心玻璃微珠以及剩余的消泡剂，分散均匀得到二氧化硅气凝胶复合型隔热涂料。上述隔热涂层的制备方法，采用如下步骤：将二氧化硅气凝胶颗粒磨制成粉体，将润湿剂、分散剂、1/3～1/2消泡剂加入去离子水中，以300～500r/min的转速搅拌均匀，搅拌3～5分钟后，加入二氧化硅气凝胶粉体，转速提高到1800～2000r/min，使其高速剪切分散2～3小时制备得到二氧化硅气凝胶浆料，随后降低转速至600～800r/min，加入丙烯酸树脂与成膜助剂，搅拌均匀，最后依次加入钛白粉、远红外陶瓷粉、空心玻璃微珠以及剩余的消泡剂，混合均匀得到二氧化硅气凝胶复合型隔热涂料；用线棒涂布器在铝合金板上均匀涂覆涂料，涂层湿膜厚度为120～150μm左右，自然条件下养护干燥，既得。有益效果：1、本专利技术提供一种复合隔热涂层，通过特定比例的二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料复合而成，兼具了阻隔型、反射型、辐射型隔热涂料的特点，能够有效降低涂层的导热系数，同时提高涂层的反射率、辐射率，实现较好的隔热效果。2、本专利技术充分利用二氧化硅气凝胶独特的纳米孔及三维网状结构特性，结合钛白粉、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的特性，制备的复合隔热涂层外观无裂纹(二氧化硅气凝胶，随着二氧化硅气凝胶添加量的增大，样板底部的平衡温度呈现先降低后上升的趋势，当添加的二氧化硅气凝胶超过一定比例时，涂层表面产生裂纹)，涂层中也无团聚现象(钛白粉的太阳光谱反射率开始随着钛白粉质量分数的增加逐渐递增，当质量分数超过一定量时，钛白粉在涂层中开始发生团聚现象，造成了涂层反射率的下降)；同时还大大降低涂层的导热系数，有效降低热量的传输，提升其隔热效果，起到改善环境、降低能耗的作用。3、与现有技术中的隔热涂层相比，本专利技术具有薄层、轻质、环保等优点。本专利技术不仅具有低的导热系数以及高的反射率和辐射率，而且在隔热效果相同的条件下，采取本专利技术所制的隔热涂层厚度更为轻薄；同样的，在涂层厚度相同时，本专利技术隔热效果更为显著，在优化节能结构的同时，控制了能源消耗。4、单用二氧化硅气凝胶制备隔热涂层，能一定程度降低涂层的导热系数，增强涂层的阻隔隔热性能，与空白样板对比，二氧化硅气凝胶涂层最高能使样板底部温度降低12℃。本专利技术使用二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料复合而成隔热涂层，相对于单用二氧化硅气凝胶制备隔热涂层，同样的涂层厚度情况下隔热性能更佳。当添加质量分数为5％的二氧化硅气凝胶、5％的钛白粉、5％的空心玻璃微珠和10％的红外陶瓷粉时，复合隔热涂层具有更好的隔热性能；涂层湿膜厚度为150μm时，与未涂覆的空白样板对比，温度最高可降低14.8℃。5、本专利技术制备方法简单，条件温和，安全性高，且不需要大型设备，适合工业化生产。附图说明图1是不同质量分数二氧化硅气凝胶的涂层样板底面温度变化曲线；图2是不同质量分数二氧化硅气凝胶的涂层样板导热系数；图3是不同质量分数钛白粉的涂层的太阳光反射图谱；图4是不同质量分数钛白粉涂层SEM照片；图5是不同质量分数钛白粉的涂层样板底面温度变化曲线；图6是不同质量分数空心玻璃微珠的涂层太阳光反射图谱；图7是不同质量分数空心玻璃微珠的涂层样板底面温度变化曲线；图8是不同比值的空心玻璃微珠与钛白粉的涂层太阳光反射图谱；图9是不同比值的空心玻璃微珠与钛白粉的涂层样板底面温度变化曲线；图10是不同比值的空心玻璃微珠与钛白粉的涂层SEM照片；图11是远红外陶瓷粉添加量对涂层红外发射率的影响；图12是不同质量分数远红外陶瓷粉的涂层样板底面温度变化曲线；图13是实施例5中不同厚度隔热涂层样板温度变化曲线。实施例下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔热涂层，其特征在于：由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉和空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料制备而成，其中二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的质量比为2～7：3～8：3～8：6～16。

【技术特征摘要】
1.一种隔热涂层，其特征在于：由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉和空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉在内的原料制备而成，其中二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠和远红外陶瓷粉的质量比为2～7：3～8：3～8：6～16。2.如权利要求1所述隔热涂层，其特征在于：所述隔热涂层的制备原料还包括适量丙烯酸树脂和水。3.如权利要求1或2所述隔热涂层，其特征在于：所述隔热涂层原料中还可添加适量功能性助剂，所述功能性助剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂中的一种或几种组合。4.如权利要求3所述隔热涂层，其特征在于：所述隔热涂层由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、远红外陶瓷粉、丙烯酸树脂、功能性助剂和水在内的原料制备而成，其中30～40%丙烯酸树脂，2～7%二氧化硅气凝胶，3～8%钛白粉，3～8%空心玻璃微珠，6～16%远红外陶瓷粉，余量为功能性助剂和水，以质量百分比计，总量100%。5.如权利要求4所述隔热涂层，其特征在于：所述消泡剂的用量为总原料量的0.3~1%，润湿剂用量为总原料量的0.1～0.7%，分散剂的用量为总原料量的0.1～0.7%，成膜助剂为总原料量的1.3～2.5%，以质量百分比计。6.如权利要求3或4或5任一项所述隔热涂层，其特征在于：所述隔热涂层由包含二氧化硅气凝胶、钛白粉、空心玻璃微珠、丙烯酸树脂、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂和水在内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝辉，舒心，丁逸栋，罗平，班国东，林锐，杨宏波，陶睿，刘娜，
申请(专利权)人：刘朝辉，
类型：发明
国别省市：重庆,50