一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，包括:将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；将混合溶液和气凝胶粉末混合得到奶油状涂料，即为气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。本发明专利技术制备的阻燃保温泡沫型涂料具有良好的流挂和施工性能，无论是立面或者天花板等均可涂覆，无需使用保温板材使用的粘合剂。本发明专利技术制备所得材料密度小(最低100mg/cm

Aerogel flame retardant thermal insulation foam coating with hierarchical pore structure and preparation method thereof

The invention provides a preparation method of aerogel flame retardant and thermal insulation foam coating with hierarchical pore structure, comprising: thickening agent, curing agent, foaming agent and reinforcing fiber are dispersed in the solvent to obtain thickening solution; mixing thickening solution and waterborne resin to obtain mixed solution; mixing the mixed solution and aerogel powder to obtain butter like coating, namely aerogel flame retardant. Thermal insulation foam paint. The flame retardant and thermal insulation foam coating prepared by the invention has good flow hanging and construction performance, and can be coated either on facade or ceiling, without using the adhesive used for thermal insulation boards. The density of the material prepared by the invention is small (minimum 100mg / cm

【技术实现步骤摘要】
一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法
本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法。
技术介绍
隔热保温材料是一类在工程上有广泛应用领域和巨大应用前景的材料，渗透到国防军工、航空航天、交通运输、生物医学、建筑工程等各个领域。同时，更轻更强的材料可以在不影响人类需求的前提下，大大减小人类的生存成本，有效的缓解人类对能源的需求。目前，市场上的保温材料主要是EPS和XPS以及岩棉等。其中，EPS和XPS材料近年来由于不合理的使用，经常引发高楼火灾，或者容易受到气候影响，从高楼外墙脱落，造成了严重的社会事故。因此，利用纳米技术，专利技术一种具有高效保温性质同时兼具阻燃性能的低成本涂料成为了人们亟待解决的问题。要在原有建筑上实现保温，外墙外保温系统是一种商业化的非常有效的手段。现有的外墙外保温系统一般采用的都是有机保温材料。有机保温材料具有良好的性质和低廉的成本，并且采用的工业废料，具有一定的环保意义。但是，这类产品的防火性质需要添加阻燃剂实现，而且阻燃剂容易流失；并且由于保温板与墙面之间依靠粘接或者钉扎，容易脱落或者产生热桥，在高楼应用时存在安全隐患。瑞士国家联邦实验室EMPA开发的基于气凝胶颗粒的气凝胶石膏涂料(https://www.fixit.ch/aerogel/？w＝start)也表现出非常优秀的性质。但是过程需要进行涂料的养化，相对于有机保温材料，其操作性并没有那么好。气凝胶作为未来隔热阻燃材料的首选材料，在解决放大生产的基础上，已经开发出多种产品。气凝胶一直没有替代有机保温材料的原因，不仅是昂贵的价格，还有复杂的工艺，糟糕的力学。近年来，以常压干燥为特点的快速简易的气凝胶干燥方法，使得气凝胶粉末/颗粒的生产变得可行。最近，EMPA的科学家们积极开发的产品包括气凝胶砖、气凝胶木材、最常见的气凝胶毡。近年来开发的低密度的气凝胶材料，虽然具有良好的保温效果，但是力学模量较低。相比于传统的外墙保温材料，气凝胶易碎，由气凝胶颗粒构成的块材容易产生裂纹，不具有良好的粘接性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，本专利技术制备得到的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料耐水性好，热导率低，具有隔热和防火性能，同时密度和力学性能可调控。本专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，包括:A)将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；B)将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；C)将混合溶液和气凝胶粉末混合，得到奶油状涂料，即为具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。优选的，所述增稠剂选自壳聚糖、海藻酸钠、淀粉和羧甲基纤维素钠中的一种或几种；所述起泡剂选自乳清蛋白、胶原蛋白、酪蛋白、丝蛋白或丙酸、丁酸、戊酸和庚酸中的一种或几种；所述溶剂为水。优选的，所述固化剂选自甲酸、乙酸、草酸、酒石酸、盐酸和对甲苯磺酸中的一种或几种；所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、海泡石纤维、碳纳米管、硅酸钙和羟基磷灰石中的一种或几种。优选的，所述增稠剂、固化剂、起泡剂、增强纤维的质量和溶剂的体积比为(0.5g～10g):(0.5g～5g):(0.1g～5g):(0.1g～5g)：100ml。优选的，所述水性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚丙烯酸树脂中的一种或几种。优选的，所述增稠溶液的体积和水性树脂的质量比为：100ml:(20g～500g)。优选的，所述气凝胶选自氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化铁气凝胶、氧化铈气凝胶、氧化钒气凝胶和碳气凝胶中的一种或多种；所述气凝胶粉末的直径为0.1μm～50μm；所述气凝胶的质量和所述混合溶液体积的比例为(5g～40g):20ml。本专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。本专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂层的制备方法，包括:将上述技术方案任意一项所述的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料涂覆在基底上，固化、干燥，得到具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂层。优选的，所述干燥为室温自然干燥或加热干燥；所述加热干燥的温度为5℃～80℃；所述干燥的时间为3～5d；所述基底材料为金属、无机非金属或高分子材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，包括:A)将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；B)将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；C)将混合溶液和气凝胶粉末混合，得到奶油状涂料，即为具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。本专利技术将增强纤维、水性树脂和气凝胶粉末共同制备阻燃保温泡沫型涂料，具有良好的流挂性能，涂料的施工性能优良，无论是立面或者天花板等均可以实现涂覆，并且用树脂基体替代了传统保温板材使用的粘合剂。本专利技术制备所得材料密度小(100～500mg/cm3)，保温阻燃性能优良，比传统外墙外保温材料具有更低的热导率，并且兼具隔热和防火性能。同时，能够通过调控固化剂含量、水性树脂含量、增强纤维含量及其直径、气凝胶含量或气凝胶疏水性，调控所得涂层材料的等级孔微结构、密度和力学性能等，可以满足不同实用场合的需求。附图说明图1为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层的实物照片；图2为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层的接触角测试图片；图3为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层的扫描电镜图片；图4为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层刻蚀气凝胶颗粒后的扫描电镜图片；图5为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层刻蚀气凝胶颗粒后大孔连接处的扫描电镜图片；图6为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂层BET测试的孔径分布；图7为本专利技术实施例1制备气凝胶泡沫型涂料的流挂性能展示图片；图8为本专利技术实施例2制备不同气凝胶含量的气凝胶泡沫型涂层刻蚀气凝胶颗粒后的扫描电镜图片；图9为本专利技术实施例3制备不同树脂含量的气凝胶泡沫型涂层刻蚀气凝胶颗粒后的扫描电镜图片；图10为本专利技术实施例3制备不同树脂含量的气凝胶泡沫型涂层的压缩力学测试；图11为本专利技术实施例4中将阻燃隔热气凝胶泡沫型涂层在巴尔莎木上进行燃烧测试，同时与商业保温涂料、商业膨胀型防火涂料涂在巴尔莎木上进行燃烧测试对比的照片。具体实施方式本专利技术提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，其特征在于，包括:/nA)将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；/nB)将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；/nC)将混合溶液和气凝胶粉末混合，得到奶油状涂料，即为具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，其特征在于，包括:
A)将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；
B)将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；
C)将混合溶液和气凝胶粉末混合，得到奶油状涂料，即为具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂选自壳聚糖、海藻酸钠、淀粉和羧甲基纤维素钠中的一种或几种；所述起泡剂选自乳清蛋白、胶原蛋白、酪蛋白、丝蛋白或丙酸、丁酸、戊酸和庚酸中的一种或几种；所述溶剂为水。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂选自甲酸、乙酸、草酸、酒石酸、盐酸和对甲苯磺酸中的一种或几种；所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、海泡石纤维、碳纳米管、硅酸钙和羟基磷灰石中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂、固化剂、起泡剂、增强纤维的质量和溶剂的体积比为(0.5g～10g):(0.5g～5g):(0.1g～5g):(0.1g～5g)：100ml。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水性树脂选自环...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，马致远，于志龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34