一种硅气凝胶复合隔热涂料及其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及隔热涂层及其制备技术领域，具体涉及一种硅气凝胶复合隔热涂料及其制备方法及应用。所述硅气凝胶复合隔热涂料包括：聚氨酯乳液20‑40％，丙烯酸乳液2‑10％，二氧化硅微球0‑16％，硅气凝胶0‑4％，分散剂0.1‑1％，硅烷偶联剂0.5‑2％，消泡剂0.1‑1.5％，成膜剂1‑3％，阻燃助剂1‑4％，增稠剂0.5‑2％；所述硅气凝胶为多孔纳米球颗粒堆积的三维网络结构的疏水硅气凝胶；所述二氧化硅微球采用溶液‑凝胶法制备获得。所述复合隔热涂料具有良好的附着力、较大的硬度和抗弯曲强度，以及高疏水性和优异的热绝缘性能，可应用于建筑保温涂层和管道保温等应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种硅气凝胶复合隔热涂料及其制备方法及应用
本专利技术涉及隔热涂层及其制备
，具体涉及一种硅气凝胶复合隔热涂料及其制备方法及应用。
技术介绍
保温隔热涂料作为一种新型功能性涂料，具有隔热节能、施工便利、适应性强等特点，在高温管道、容器、设备以及建筑物等表面涂刷，干燥固化后会形成具有一定强度和韧性的涂层，可起到保温隔热的效果。由于保温隔热涂料的使用无需对房屋内原有的墙体及水管、电线线管等进行改建，仅需按普通建筑涂料的施工工艺进行施工即可，而且设备及管道的损坏情况也易于被检测，系统维护难度及维护成本也大幅下降。此外，涂料施工工艺简单，能够对弯头、三通、阀门等异形件实现全面覆盖，有效减少了管道的散热，目前已被广泛应用于房屋建筑、汽车、石油化工、军事装备以及高温设备等行业与产品中。现有技术中主要通过在涂料中添加有机或无机隔热材料，其中无机隔热材料包括陶瓷纤维材料、蛭石、海泡石、陶瓷空心微珠等，或者通过添加反射性的材料，比如陶瓷微粉、铝粉、二氧化钛等原料，再通过加入其他辅助剂制备获得隔热涂料，但是上述涂料隔热效果不佳，且机械性能较差，防水性能差，无法适用于工业隔热产品。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术采用具有独特纳米孔结构的硅气凝胶和二氧化硅微球作为隔热涂料的重要原料组成，并通过特定的制备方法制备获得了一种具有隔热效果佳、机械性能良好的隔热涂料。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种硅气凝胶复合隔热涂料，所述复合隔热涂料的原料及重量百分含量为：聚氨酯乳液20-40％，丙烯酸乳液2-10％，二氧化硅微球0-16％，硅气凝胶0-4％，分散剂0.1-1％，硅烷偶联剂0.5-2％，消泡剂0.1-1.5％，成膜剂1-3％，阻燃助剂1-4％，增稠剂0.5-2％；所述硅气凝胶为多孔纳米球颗粒堆积的三维网络结构的疏水硅气凝胶。进一步的，所述分散剂为有机分散剂SN-5040和无机分散剂六偏磷酸钠的一种或两种分散剂的组合。进一步的，所述消泡剂为有机消泡剂NXZ，非硅矿物油消泡剂J0416或水性消泡剂JT-910中的一种或多种消泡剂的组合。进一步的，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。进一步的，所述成膜助剂为醇酯12,二乙二醇单丁醚，三乙二醇单丁醚等成膜助剂中的一种或几种的组合。进一步的，所述阻燃助剂为聚磷酸铵。进一步的，所述所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种。基于同一专利技术构思的，本专利技术还提供了一种硅气凝胶复合隔热涂料的制备方法，具体包括：S1:将氨水、乙醇和蒸馏水混合获得混合溶液A，将硅酸四乙酯和乙醇混合获得混合溶液B，将所述混合溶液A和混合溶液B混合均匀水浴反应后，过滤取滤渣，经洗涤干燥获得二氧化硅微球；S2:将消泡剂和分散剂溶于蒸馏水，加入所述二氧化硅微球后搅拌获得白色分散液，再加入乳液和消泡剂搅拌获得白色浆料；S3:向所述白色浆料中滴加硅气凝胶和硅烷偶联剂，搅拌待硅气凝胶完全分散后加入成膜助剂、阻燃助剂和增稠剂，搅拌排泡获得硅气凝胶隔热涂料。进一步的，所述步骤S1中水浴反应的工艺条件为：反应温度为5-65℃，反应时间为1-4h。基于同一专利技术构思的，上述硅气凝胶复合隔热涂料在涂层热防护中的应用。有益效果：(1)本专利技术采用溶液-凝胶法制备二氧化硅微球，制备方法和操作仪器简便，并且有着轻质低密度，高机械强度和良好的热稳定性等特性，可以显著的提高和改善涂料材料的机械性能。(2)本专利技术使用硅气凝胶作为新型隔热填料，其中气凝胶的纳米孔和大比表面积结构能够有效提高涂料涂层的隔热性能。同时，气凝胶的高分散性和高兼容性可以和乳液均匀混合，提高涂料涂层的综合性能。(3)本专利技术制备的硅气凝胶复合隔热涂料有着较大的硬度(最低为1B)，良好的附着力(5B)和抗弯曲强度(<＝2mm)，以及高疏水性(WCA＝130.5°)和优异的热绝缘性能(温差ΔT＝10.1-20.4℃)，可应用于建筑保温涂层和管道保温等应用领域。附图说明图1为本专利技术实例1中二氧化硅微球的电子显微镜扫描图；图2为本专利技术实例2中二氧化硅气凝胶的电子显微镜扫描图；图3为本专利技术实例1-6中硅气凝胶复合隔热涂料的隔热温差曲线。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例11.二氧化硅微球的制备取一定量的25mL氨水、75mL乙醇和60mL蒸馏水配置成混合溶液A，称取60mL硅酸四乙酯和100mL乙醇配置成混合溶液B，将B溶液一次性加入溶液A溶液中，烧杯口用保鲜膜密封置于30℃恒温水浴锅中反应2h，调节转速至600rpm控制反应速率。反应结束后，用大量蒸馏水洗涤过滤，置于表面皿中并在60℃干燥处理。由图1的可知，得到的二氧化硅微球的特征为微米级球形颗粒，分散性良好。2.硅气凝胶复合隔热涂料的制备首先将1wt％有机分散剂SN-5040和1wt％无机分散剂六偏磷酸钠溶于一定量的水中搅拌均匀，然后加入8％硅球并以1600rpm高速搅拌20min，得到纯白色分散液，然后依次加入40wt％聚氨酯乳液，2wt％丙烯酸乳液和0.1wt％有机消泡剂NXZ，并以400rpm低速搅拌20min，得到乳白色浆料，进一步缓慢添加0.5wt％3-氨丙基三乙氧基硅烷而不添加疏水硅气凝胶，并以1600rpm高速搅拌40min，待气凝胶完全分散后，依次加入2wt％成膜助剂醇酯12、和4wt％阻燃助剂聚磷酸铵和0.5wt％增稠剂羟乙基纤维素并400rpm低速搅拌排泡40min，即得二氧化硅复合隔热涂料。实施例21.硅气凝胶复合隔热涂料的制备首先将1wt％有机分散剂SN-5040和1wt％无机分散剂六偏磷酸钠溶于一定量的水中搅拌均匀得到均匀分散液，在不加入二氧化硅微球的情况下，依次加入40wt％聚氨酯乳液，5wt％丙烯酸乳液和0.1wt％有机消泡剂NXZ，并以400rpm低速搅拌20min，得到乳白色浆料，进一步缓慢添加2wt％疏水硅气凝胶和0.5wt％3-氨丙基三乙氧基硅烷，并以1600rpm高速搅拌40min，待气凝胶完全分散后，依次加入2wt％成膜助剂醇酯12、和4wt％阻燃助剂聚磷酸铵和0.5wt％增稠剂羟乙基纤维素并400rpm低速搅拌排泡40min，即得二氧化硅复合隔热涂料。其中，图2的电子显微镜扫描图可以看出二氧化硅气凝胶为多孔纳米球颗粒堆积的三维网络结构，能够有效提高涂料涂层的隔热性能。实施例31.二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述复合隔热涂料的原料及重量百分含量为：/n聚氨酯乳液20-40％，丙烯酸乳液2-10％，二氧化硅微球0-16％，硅气凝胶0-4％，分散剂0.1-1％，硅烷偶联剂0.5-2％，消泡剂0.1-1.5％，成膜剂1-3％，阻燃助剂1-4％，增稠剂0.5-2％；/n所述硅气凝胶为多孔纳米球颗粒堆积的三维网络结构的疏水硅气凝胶；/n所述二氧化硅微球采用溶液-凝胶法制备获得。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述复合隔热涂料的原料及重量百分含量为：
聚氨酯乳液20-40％，丙烯酸乳液2-10％，二氧化硅微球0-16％，硅气凝胶0-4％，分散剂0.1-1％，硅烷偶联剂0.5-2％，消泡剂0.1-1.5％，成膜剂1-3％，阻燃助剂1-4％，增稠剂0.5-2％；
所述硅气凝胶为多孔纳米球颗粒堆积的三维网络结构的疏水硅气凝胶；
所述二氧化硅微球采用溶液-凝胶法制备获得。


2.根据权利要求1所述的硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述分散剂为有机分散剂SN-5040和无机分散剂六偏磷酸钠的一种或两种分散剂的组合。


3.根据权利要求1所述的硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机消泡剂NXZ，非硅矿物油消泡剂J0416或水性消泡剂JT-910中的一种或多种消泡剂的组合。


4.根据权利要求1所述的硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。


5.根据权利要求1所述的硅气凝胶复合隔热涂料，其特征在于，所述成膜助剂为醇酯12,二乙二醇单丁醚，三乙二醇单丁醚等成膜助剂中的一种或几种的组合。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋崇文，金波愔，赵复兴，朱俊东，颜昌利，章文笔，
申请(专利权)人：杭州和韵科技有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33