用于绝热层的组合物制造技术

形成绝热层用的可固化涂料组合物，该组合物包含：（ａ）通过干燥湿溶胶－凝胶获得的材料的高多孔性粒子，所述粒子的孔隙率至少为８０％，并且粒子大小为５μｍ～４．０ｍｍ；和（ｂ）成膜树脂体系，其包含成膜聚合物，其中粒子（ａ）分散在树脂体系（ｂ）中，并且树脂体系（ｂ）含有至少一种平均分子量为约１，０００～约４，０００的稳定剂，所述稳定剂是选自环氧乙烷－环氧丙烷嵌段共聚物，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的Ｃ↓［１２］－Ｃ↓［１８］饱和或不饱和的脂肪醇，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的氢化或部分氢化的蓖麻油，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的氢化或部分氢化的豆油，聚二甲基硅氧烷Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化物和Ｃ↓［１２］－Ｃ↓［１８］饱和或不饱和脂肪酸的脱水山梨糖醇酯的至少一种，粒子（ａ）的量基于组合物的重量为２～６重量％，并且稳定剂的量基于高多孔性粒子的重量为约５０％～约９０重量％。该组合物具有高储存稳定性并且形成具有优异绝缘性的涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绝热，更具体地，涉及用于在基材上形成绝热层的涂料组合物，形成这样的绝热层的方法和用于制备这样的组合物的方法。非计划中的传热造成消费者以及在工业设施中的能量利用效率低，财务费用增加。这种不希望有的传热的实例为来自太阳辐射吸收的建筑结构的热量增加；来自不适当绝缘的管和其它结构的热量损失等。长期传热可能引起转递热量的材料的劣化。非计划中的传热的另一影响是工人生产率的损失，这是因为由与未绝缘的或非充分绝缘设备接触引起的烧伤或冻伤。至少，工作场所中的热应力和冷应力降低了工人的生产率。减轻非计划中的传热的方法在标题“绝缘”下是已知的，并且通常通过构成绝缘材料的固体部分的组合物而识别。实例包括聚氨酯泡沫，玻璃纤维絮，石绒，松散填充的蛭石或珍珠岩，吹进(blown-in)纤维素，聚苯乙烯泡沫，聚异氰酸酯泡沫，丙烯酸类涂料，含有陶瓷粒子或微球体的涂料，等。上述每种绝缘方法都受到以下问题中的一种或多种的困扰安装后由于灰尘、湿气、霉和霉菌的渗透而丧失绝缘性；当这些材料用在金属表面上时，由于在绝缘体下湿气的聚集，特别是由绝缘体和基材之间界面处产生的温差造成的冷凝，发生腐蚀；以及绝缘性不足，特别是在表面涂层的情况下。本专利技术的一个目的是提供薄层或涂层形式的绝缘体，该绝缘体是保护层，其特征在于低热导率并且对基材具有优异的和均匀的粘合力，从而保护金属基材免于腐蚀并且保护所有基材不受霉和霉菌影响。该层是通过涂布液体涂料组合物形成的，所述液体涂料组合物的特征在于良好的储存稳定性。本专利技术人的工作得到了满足上述目的的本专利技术的涂料组合物。本专利技术的涂料组合物含有通过干燥湿溶胶-凝胶获得的材料的高多孔性粒子。这种材料包括但不限于，被称为气凝胶和干凝胶的材料。在其常规含义中，使用术语“气凝胶”描述通过在高于临界温度的温度和高于临界压力的压力下干燥湿溶胶-凝胶获得的材料。在这种条件下，从溶胶-凝胶中除去凝胶液体例如水，在不损坏凝胶结构的情况下得到多孔结构，从而获得高孔隙率。传统上，通过在低于临界条件的条件下干燥获得的产物称为“干凝胶”，其具有较低的孔隙率，其中在干燥过程中至少一些孔隙结构被破坏。由于在超临界条件下干燥的方法非常耗能并且成本高，已经进行了制备近似气凝胶性质的干凝胶的尝试。这种干凝胶适合用于本专利技术的组合物中。例如，美国专利No.5,565,142描述了“超多孔干凝胶，其是在真空-至-低于超临界压力的压力下干燥的，但是具有典型地在超临界压力下干燥的气凝胶的性质。这是通过将湿凝胶的内部孔隙表面与有机物质反应以在干燥过程中改变孔隙中流体弯液面的接触角而实现的”。二氧化硅气凝胶是首先被深入研究的气凝胶。但是，气凝胶和干凝胶可以具有宽范围的化学组成。其它无机气凝胶，以及从有机聚合物制备的有时称作“碳气凝胶”的气凝胶可以用于本专利技术。无机干凝胶和有机干凝胶适合作为本专利技术的组合物，条件是它们具有类似于气凝胶的性质。还可以对气凝胶和干凝胶进行表面处理以改变它们的性质。例如二氧化硅气凝胶可以通过将表面-OH基团转化成-OR基团(其中R是脂族基团)而降低亲水性。美国专利No.6,806,299(其内容通过引用全文结合在此)公开了疏水性有机气凝胶的制备。这些化学改性的气凝胶，以及具有类似于气凝胶的性质的化学改性干凝胶也适合用于本专利技术的组合物。已知气凝胶具有优异的绝热性，并且孔隙率和孔隙结构近似于气凝胶的干凝胶也是良好的绝缘体。在绝缘体的已知用途中，气凝胶粒子已经被压缩成面板或者压紧在封闭容器或挠性袋中，其中任选使用粘合剂。在另一用途中，美国专利公开2003-0215640描述了“一种耐热气凝胶绝缘复合材料，其包括包含疏水性气凝胶粒子和水性粘合剂的绝缘体基层，和包含保护性粘合剂和红外反射剂的热反射顶层”。所述绝缘层“优选包含发泡剂”并且“根据需要适宜地使用少量水性粘合剂来获得所需的机械强度量。”美国专利公开2004-0077738A1描述了“一种气凝胶-中空粒子粘合剂组合物，其包含水性粘合剂、疏水性气凝胶粒子和中空的无孔粒子，以及包含该气凝胶-中空粒子粘合剂组合物的绝缘复合材料和制备该气凝胶-中空粒子粘合剂组合物的方法和制备该绝缘复合材料的方法”。所述组合物“优选包含发泡剂”并且“根据需要适宜地使用少量水性粘合剂来获得所需的机械强度量”。在形成本专利申请的主体的本专利技术人进行的工作之前，气凝胶和干凝胶粒子还没有成功地用作嵌埋在牢固地粘附于基材的薄层或涂层中的主要绝缘剂，所述薄层或涂层是通过涂布具有良好的储存稳定性并且储存后不过分增稠的成膜液体组合物而形成的。另外，本专利技术中，气凝胶和干凝胶粒子的绝热性不因为涂料组合物的其它组分而下降，例如作为对粒子的精细孔隙结构造成的损坏和/或孔隙的侵入和饱和的结果。此外，由本专利技术组合物形成的涂层中的气凝胶和干凝胶粒子受到涂料固有的物理性质的保护而免于损坏和环境条件引起的分解。专利技术概述本专利技术的第一个目的是提供一种涂料组合物，该组合物含有作为绝缘剂的通过干燥溶胶-凝胶获得的材料的高多孔性粒子，并且即使在苛刻的应用环境中，该组合物也形成具有相同的结构和性能完整性的涂层，如在工业和制造业应用中所发现的。本专利技术的绝缘层不受湿气渗透、灰尘、霉菌和昆虫的影响，这些在用于将绝缘体暴露于天气或环境条件的场所时引起传统绝缘体的绝缘性的显著损失。本专利技术的绝缘层还可以在不损坏或压缩的情况下承受重大的物理冲击，所述的物理冲击是松散绝缘材料失效的其它常见起因。本专利技术的另一目的是提供一种绝热层，该绝热层除了具有本专利技术第一目的中所述的特性外，还是阻燃剂。本专利技术的再一目的是提供一种绝热层，该绝热层除了具有本专利技术上述目的任一项中所述的特性外，还保护基材免受腐蚀。本专利技术的另一目的是提供一种绝热层，该绝热层除了具有本专利技术上述目的任一项中所述的特性外，还保护基材抵抗霉和霉菌。专利技术详述本专利技术的可固化涂料组合物由分散在成膜树脂体系中的高多孔性粒子并且在如下定义的稳定剂存在下制成，所述成膜树脂体系含有成膜聚合物。所述粒子是通过干燥湿溶胶-凝胶获得的材料的粒子，并且孔隙率至少为80％，粒子大小在5μm至4.0mm范围内。(i)高多孔性粒子组合物中使用的高多孔性粒子是由通过干燥溶胶-凝胶获得的材料制成的，并且具有至少80％的孔隙率和5μm～4.0mm范围的粒子大小。这种衍生自溶胶-凝胶的材料的化学和制备在化学文献有充分记载，这些文献公开了干燥溶胶-凝胶和改性其表面性质的各种方法。适合用于本专利技术的组合物的高多孔性粒子包括但不限于，通过在超临界压力下干燥湿溶胶-凝胶的方法制备的气凝胶粒子，和通过在低于超临界压力的压力下干燥湿溶胶-凝胶的方法制备的干凝胶粒子。可以使用无定形二氧化硅气凝胶或干凝胶的粒子以及碳气凝胶或干凝胶的粒子。适合用于本专利技术的高多孔性粒子的大小在5μm～约4.0mm范围内。在本专利技术的一个实施方案中，使用粒子大小在5μm～1,200μm、优选5μm～500μm、更优选5μm～15m范围内的超细粒子。在本专利技术的另一实施方案中，使用大小在约0.5mm～约4mm范围内的粒子。用于本专利技术的高多孔性粒子的孔隙率至少为80％，优选至少为90％，所述孔隙率是被空气占据的粒子体积的比例的度量。对粒子的形状没有特别限制，其包括无规则形状以及光滑和对称形状。高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成绝热层的可固化涂料组合物，其中所述组合物包含：（ａ）通过干燥湿溶胶－凝胶获得的材料的高多孔性粒子，所述粒子的孔隙率至少为８０％，并且粒子大小在５μｍ～４．０ｍｍ范围内；和（ｂ）成膜树脂体系，其包含成膜聚合物，其中粒子（ａ）分散在树脂体系（ｂ）中，并且树脂体系（ｂ）含有至少一种平均分子量在约１，０００～约４，０００的范围内的稳定剂，所述稳定剂是选自环氧乙烷－环氧丙烷嵌段共聚物，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的Ｃ↓［１２］－Ｃ↓［１８］饱和或不饱和的脂肪醇，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的氢化或部分氢化的蓖麻油，聚Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化的氢化或部分氢化的豆油，聚二甲基硅氧烷Ｃ↓［２］－Ｃ３烷氧基化物和Ｃ↓［１２］－Ｃ↓［１８］饱和或不饱和脂肪酸的脱水山梨糖醇酯中的至少一种，粒子（ａ）的量基于组合物的重量在２～６重量％范围内，并且稳定剂的量基于高多孔性粒子的重量在约５０％～约９０重量％的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-11-12 60/519,4001.一种用于形成绝热层的可固化涂料组合物，其中所述组合物包含(a)通过干燥湿溶胶-凝胶获得的材料的高多孔性粒子，所述粒子的孔隙率至少为80％，并且粒子大小在5μm～4.0mm范围内；和(b)成膜树脂体系，其包含成膜聚合物，其中粒子(a)分散在树脂体系(b)中，并且树脂体系(b)含有至少一种平均分子量在约1,000～约4,000的范围内的稳定剂，所述稳定剂是选自环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，聚C2-C3烷氧基化的C12-C18饱和或不饱和的脂肪醇，聚C2-C3烷氧基化的氢化或部分氢化的蓖麻油，聚C2-C3烷氧基化的氢化或部分氢化的豆油，聚二甲基硅氧烷C2-C3烷氧基化物和C12-C18饱和或不饱和脂肪酸的脱水山梨糖醇酯中的至少一种，粒子(a)的量基于组合物的重量在2～6重量％范围内，并且稳定剂的量基于高多孔性粒子的重量在约50％～约90重量％的范围内。2.根据权利要求1的组合物，其中所述的粒子是选自气凝胶粒子和干凝胶粒子的至少一种，所述气凝胶粒子是通过其中将湿溶胶-凝胶在超临界压力下干燥的方法制备的，而所述的干凝胶粒子是通过其中将湿溶胶-凝胶在低于超临界压力的压力下干燥的方法制备的。3.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子的粒子大小在5μm～15μm范围内。4.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子的粒子大小在5μm～500μm范围内。5.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子的粒子大小在5μm～1,200μm范围内。6.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子的粒子大小在约0.5mm～约4.0mm的范围内。7.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子的孔隙率至少为90％。8.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子是无定形二氧化硅气凝胶粒子。9.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子是无定形二氧化硅干凝胶粒子。10.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子是碳气凝胶粒子。11.根据权利要求1的组合物，其中所述粒子是碳干凝胶粒子。12.根据权利要求1的组合物，其中所述树脂体系是水性的。13.根据权利要求12的组合物，其中所述粒子是疏水性的。14.根据权利要求1的组合物，其中所述树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：GS小伯奇尔，P瓦赫特尔，
申请(专利权)人：GS小伯奇尔，
类型：发明
国别省市：US[美国]