一种改性二氧化硅气凝胶保温隔热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种改性二氧化硅气凝胶保温隔热涂料及其制备方法。本发明专利技术提供的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料包括改性二氧化硅气凝胶；所述改性二氧化硅气凝胶为表面包覆笼形保护膜的二氧化硅气凝胶，所述二氧化硅气凝胶具有内疏外亲型结构。本发明专利技术使用改性二氧化硅气凝胶制备改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，使其在制备保温隔热涂料的过程中易于分散，并不易发生团聚现象，更好的起到隔热保温效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种改性二氧化硅气凝胶保温隔热涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化硅气凝胶的
，更具体地，涉及一种改性二氧化硅气凝胶保温隔热涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。二氧化硅气凝胶是目前应用最广，产业化最成熟的一种气凝胶，它也称“冻住的烟”或“蓝烟”是世界上最轻的固体物质材料。其孔隙率高达80
‑
99.8％，孔洞的典型尺寸为1
‑
100nm，比表面积为200
‑
1000m2/g，密度为0.004
‑
0.5g/m3，室温导热系数最低可达到0.012W/(m
·
k)。正是这些特点使得二氧化硅气凝胶被广泛地应用于航空航天、军事、电子、新能源汽车、建筑、家电、工业设备、石油管道等领域的保温隔热、节能减排。
[0003]也正是由于二氧化硅气凝胶的比表面积和孔隙率很大、密度很低，导致其强度低、脆性大。当二氧化硅气凝胶加入到涂料中，水分子很容易进入气凝胶表面的纳米微孔中，从而破坏其内部结构导致气凝胶骨架坍塌，失去隔热保温性能。因此市面上在售的二氧化硅气凝胶大都是疏水的，即将表面经过疏水化处理，目的是防止气凝胶结构遇水坍塌，失去隔热保温性能。这种处理阻碍了气凝胶在水性涂料中的推广与应用，并且使用过程中还易发生团聚现象导致沉降，使得产品的性能也随之下降，尤其是隔热保温性能和耐水性。

技术实现思路
/>[0004]为了解决现有技术中的问题或是至少部分解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，该改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料兼具隔热保温性能和耐水性，是一种性能优异的隔热保温涂料。
[0005]本专利技术提供的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，包括改性二氧化硅气凝胶；所述改性二氧化硅气凝胶为表面包覆笼形保护膜的二氧化硅气凝胶，所述二氧化硅气凝胶具有内疏外亲型结构。该改性二氧化硅气凝胶在水中的分散能力较好，在水中的稳定性好，可以有效的避免气凝胶材料在使用过程中团聚现象的发生。
[0006]在本专利技术实施方式中，具有内疏外亲型结构的二氧化硅气凝胶均可以用在本专利技术中。在本专利技术一个优选实施方式中，该改性二氧化硅气凝胶的制备方法包括如下步骤：采用亲水改性剂对疏水型二氧化硅气凝胶进行处理，得到具有内疏外亲型结构的二氧化硅气凝胶，再在具有内疏外亲型结构的二氧化硅气凝胶的表面包覆一层笼形保护膜。
[0007]其中，亲水改性剂优选为3
‑
氨丙基三羟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，进一步优选为3
‑
氨丙基三羟基硅烷。
[0008]笼形保护膜的包覆剂优选为笼形倍半硅氧烷(RSiO
1.5
)
n
，其中，n≥4，R＝H、烷基、
芳基或有机官能基团，进一步优选为丙烯酰氧丙基笼型聚倍半硅氧烷。
[0009]在本专利技术一个优选实施方式中，亲水改性剂与疏水型二氧化硅气凝胶的体积质量比为(0.5
‑
10)mL：(0.1
‑
1)g。
[0010]其中，包覆剂与具有内疏外亲型结构的二氧化硅气凝胶的体积质量比优选为(1
‑
5)mL：(0.1
‑
1)g。
[0011]在本专利技术一个优选实施方式中，该改性二氧化硅气凝胶的制备方法包括如下步骤：
[0012]1)将亲水改性剂、疏水型二氧化硅气凝胶、溶剂混合均匀，在常温下反应5
‑
10h，除杂后常压梯度干燥得到(具有内疏外亲型结构的)二氧化硅气凝胶；
[0013]2)将步骤1)得到的二氧化硅气凝胶与包覆剂、溶剂混合，在常温下反应24
‑
48h，除杂后真空干燥即得。
[0014]其中，步骤1)中的溶剂可以为甲醇或是乙醇，溶剂与疏水型二氧化硅气凝胶的体积质量比优选为(5
‑
50)mL：(0.1
‑
1)g。其中，梯度干燥的具体步骤可以为依次在60℃、90℃和110℃环境下各干燥2
‑
3小时。
[0015]其中，步骤2)中的溶剂优选为氯仿、四氢呋喃或甲苯，溶剂与步骤1)得到的二氧化硅气凝胶的体积质量比优选为(100
‑
150)mL：(0.1
‑
1)g。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中使用的疏水型二氧化硅气凝胶是市售的疏水型二氧化硅气凝胶，即疏水型二氧化硅气凝胶表面虽然存在大量的疏水基团(主要有烷基或者烷氧基)，但是并不表明气凝胶微球的表面被疏水基团完全覆盖，还有少量的羟基存在，只是整体的二氧化硅气凝胶表现为疏水性。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，除了上述改性二氧化硅气凝胶以外，该改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料的原料中还可以包括辅助填料、成膜物质、成膜助剂、分散剂、稳定剂、pH调节剂、乙二醇、消泡剂和去离子水。
[0018]在本专利技术一个优选实施方式中，以重量份计，该改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料由包括如下组分的原料制得：所述改性二氧化硅气凝胶15
‑
20份、辅助填料20
‑
25份、成膜物质25
‑
35份、成膜助剂3
‑
5份、分散剂3
‑
5份、稳定剂2
‑
4份、pH调节剂1
‑
2份、乙二醇3
‑
5份、消泡剂1
‑
2份、去离子水10
‑
15份。更优选的是，该改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料的原料由上述特定比例的改性二氧化硅气凝胶、辅助填料、成膜物质、成膜助剂、分散剂、稳定剂、pH调节剂、乙二醇、消泡剂和去离子水组成。
[0019]在本专利技术中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。在本专利技术中，每种物质的量根据上述比例来定，物质总的质量份并不一定为100重量份，可以小于100质量份，可以大于100质量份，只要在上述比例值内即可。
[0020]在本专利技术一个优选实施方式中，辅助填料优选为陶瓷空心微珠、硫酸钙晶须、玻璃鳞片中的一种或多种。在本专利技术具体实施方式中，陶瓷空心微珠为密闭空心球体。使用陶瓷空心微珠为辅助填料之一与本专利技术提供的改性二氧化硅气凝胶混合，可以进一步提高得到的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料对热的绝缘性，增大材料的隔热保温性能。本专利技术中，陶瓷空心微珠的粒径优选为80
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，其特征在于，包括改性二氧化硅气凝胶；所述改性二氧化硅气凝胶为表面包覆笼形保护膜的二氧化硅气凝胶，所述二氧化硅气凝胶具有内疏外亲型结构。2.根据权利要求1所述的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，其特征在于，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法包括如下步骤：采用亲水改性剂对疏水型二氧化硅气凝胶进行处理得到二氧化硅气凝胶，再在所述二氧化硅气凝胶表面包覆一层笼形保护膜。3.根据权利要求2所述的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，其特征在于，所述亲水改性剂为3
‑
氨丙基三羟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；和/或，所述笼形保护膜的包覆剂为笼形倍半硅氧烷(RSiO
1.5
)
n
，其中，n≥4，R＝H、烷基、芳基或有机官能基团。4.根据权利要求2或3所述的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，其特征在于，所述亲水改性剂与疏水型二氧化硅气凝胶的体积质量比为(0.5
‑
10)mL：(0.1
‑
1)g；和/或，所述包覆剂与所述二氧化硅气凝胶的体积质量比为(1
‑
5)mL：(0.1
‑
1)g。5.根据权利要求2至4中任一项所述的改性二氧化硅气凝胶隔热保温材料，其特征在于，以重量份计，由包括如下组分的原料制得：所述改性二氧化硅气凝胶15
‑
20份、辅助填料20
‑
25份、成膜物质25
‑
35份、成膜助剂3
‑
5份、分散剂3
‑
5份、稳定剂2
‑
4份、pH调节剂1
‑
2份、乙二醇3
‑
5份、消泡剂1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冰，潘晓静，周腾飞，葛利伟，姜林炜，杨超，
申请(专利权)人：安徽晨光新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：