一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料及其制备方法和应用。涂料中添加的SiO2气凝胶，为涂膜提供优异的隔热保温性能；通过添加0.5～3wt％的助瓷剂，在不显著降低涂膜导热系数的前提下，降低SiO2气凝胶的表面熔化温度，涂膜遇火时，助瓷剂与SiO2气凝胶协同作用，在800℃左右，SiO2气凝胶从表层到内部逐步吸热进而传质扩散熔化，和助瓷剂一起作为无机粘结相与轻质填料形成多孔陶瓷结构，阻挡火焰击穿，同时仍保留隔热性能；常温环境中，助瓷剂的存在还可以提高涂膜的抗菌防霉性及遮盖力，市场前景可观。市场前景可观。市场前景可观。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及化工涂料领域，具体而言，涉及一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热量传递主要有3种方式，即热传导、对流传热、辐射传热。气凝胶具有极高的孔隙率，固含量极低，因此固体热传导很小；气凝胶内部平均孔径为20
‑
50nm，而空气分子的平均自由程约为70nm，空气在气凝胶孔洞内无法流动，从而抑制空气的对流辐射；气凝胶内部具有无数的孔洞，每个孔壁均可作为辐射的反射面和折射面，可以很大程度地阻隔辐射传热。因此气凝胶具有非常优异的隔热保温性能。
[0003]现有防火涂料主要有膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料遇火膨胀形成泡沫炭层，但泡沫炭层强度低，在火焰冲击下极易脱落，进而丧失隔热防火性能，因此使用场景受限；非膨胀型防火涂料多采用脆性无机胶粘剂，使用厚度厚，美观度差，抗裂性、抗震性、防水性、施工适宜性差，易空鼓开裂，质脆，易粉化脱落。
[0004]专利申请CN108997911A公开了一种气凝胶防火隔热涂料，涂料中添加纳米陶瓷粉体，涂层中的纳米陶瓷粉体受热后陶瓷化，在基材表面形成一层膨胀的陶瓷膜，阻止热量向金属表面传递，尽管该涂料对热量和火焰有一定的阻隔作用，但是膨胀的陶瓷层力学性能差，容易被火焰或气焰冲破，进而丧失阻火作用，根据该方案制备的涂层经过800℃丁烷焰燃烧5min后，使用0.8MPa的气流冲击出现大面积破碎脱落问题。专利技术人的在先申请CN114702867A公开了一种气凝胶保温装饰水性涂料，该涂料不具备防火、阻火以及高温陶瓷化特性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料，所述陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料按质量百分比含量计包括水性气凝胶分散体：34～47wt％、水性树脂：28～42wt％、轻质填料：10～18wt％、阻火剂：3～5wt％、助瓷剂：0.5～3wt％、增稠剂：0.1～0.5wt％、润湿剂：0.1～0.4wt％、分散剂：0.1～0.3wt％、消泡剂：0.1～0.6wt％、pH调节剂：0.05～0.3wt％、杀菌剂：0.05～0.3wt％和余量的水；
[0006]所述气凝胶分散体为SiO2气凝胶分散体；所述助瓷剂为石灰石和碳酸钠的混合物；
[0007]所述石灰石与碳酸钠的质量比为1：0.8～1.2；所述石灰石的粒径为10～50μm。
[0008]进一步的，所述水性气凝胶分散体包括气凝胶粉体分散体和/或气凝胶颗粒分散体；
[0009]所述气凝胶粉体分散体按质量百分比含量计包括气凝胶粉体：10％～20wt％、功能助剂：1～5％和余量的水；
[0010]所述气凝胶颗粒分散体按质量百分比含量计包括气凝胶颗粒45％～53wt％、功能
助剂：1～5％和余量的水；所述气凝胶粉体的粒径为10～150μm，所述气凝胶颗粒的粒径0.5～2.5mm，所述气凝胶粉体或气凝胶颗粒与水的接触角大于90度，所述气凝胶粉体或气凝胶颗粒的比表面积大于600m2/g；
[0011]所述功能助剂为非离子性聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚有机硅氧烷、羟基聚醚改性聚有机硅氧烷中的一种或多种。
[0012]所述气凝胶粉体或颗粒为SiO2气凝胶或SiO2气凝胶与TiO2气凝胶、Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶中的一种或多种组成的复合物。
[0013]进一步的，所述的陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料还包括如下(1)
‑
(11)项中的一项或多项：
[0014](1)所述水性树脂为水性丙烯酸树脂、水性聚脲树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、水性氟碳树脂、水性有机硅树脂中的一种或多种；
[0015](2)所述轻质填料包括细骨料和/或粗骨料；所述细骨料为闭孔玻化微球；所述粗骨料为空心陶瓷微球和/或海泡石；
[0016](3)所述阻火剂为聚磷酸铵、六苯氧基环三磷腈、六(4
‑
(5,5
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二氧杂环己内磷酸酯基苯氧基))环三磷腈中的一种或多种；
[0017](4)所述增稠剂为羟乙基纤维素醚、改性凹凸棒土、疏水改性碱溶胀丙烯酸乳液增稠剂、非离子型聚氨酯增稠剂中的一种或多种的混合；
[0018](5)所述润湿剂为硫酸月桂酯、蓖麻油硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、丁烷乙二醇中的一种或多种的混合；
[0019](6)所述分散剂为聚羧酸盐、烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐中的一种或多种的混合；
[0020](7)所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、改性有机硅消泡剂、含疏水粒子的有机硅聚合物消泡剂、无硅非离子丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或多种的混合；
[0021](8)所述pH调节剂为有机胺或浓氨水；
[0022](9)所述杀菌剂为1,2
‑
苯并异噻唑啉
‑3‑
酮、5
‑
氯
‑2‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮、2
‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮、1,3,5
‑
三(2
‑
羟乙基)均三嗪、六氢
‑
1,3,5
‑
三乙基
‑
三嗪中的一种或多种的混合；
[0023](10)所述陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料还包含水性颜料和/或抗裂纤维；
[0024](11)所述陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料还包含增硬剂，所述增硬剂包括低熔点玻璃粉、磷酸铝、磷酸二氢铝、磷酸铝铬中的一种或多种。
[0025]更进一步的，所述轻质填料的堆积密度为0.1～0.5g/cm3、抗压强度大于250MPa；
[0026]所述闭孔玻化微珠的D90小于70μm；
[0027]所述空心陶瓷微球、海泡石的粒径为0.15～3.0mm；
[0028]所述水性颜料为炭黑、铁系颜料、铬酸盐颜料、镉系颜料、偶氮颜料、酞菁颜料中的一种或多种，所述水性颜料占陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料的质量百分比为0.5～2％；
[0029]所述抗裂纤维为抗碱玻璃纤维、低熔点玻璃纤维、中空玻璃纤维、硅酸铝纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、碳纤维中的一种或多种，所述抗裂纤维占陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料的质量百分比为0.5～6％；
[0030]和/或，所述增硬剂占陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料的质量百分比为1％～
2.5％，所述低熔点玻璃粉的粒径为15
‑
50μm。
[0031]本专利技术还提供一种前述的陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)水性气凝胶分散体制备：
[0033](1.1)水性气凝胶粉体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料，其特征在于，所述陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料按质量百分比含量计包括水性气凝胶分散体：34～47wt％、水性树脂：28～42wt％、轻质填料：10～18wt％、阻火剂：3～5wt％、助瓷剂：0.5～3wt％、增稠剂：0.1～0.5wt％、润湿剂：0.1～0.4wt％、分散剂：0.1～0.3wt％、消泡剂：0.1～0.6wt％、pH调节剂：0.05～0.3wt％、杀菌剂：0.05～0.3wt％和余量的水；所述气凝胶分散体为SiO2气凝胶分散体；所述助瓷剂为石灰石和碳酸钠的混合物；所述石灰石与碳酸钠的质量比为1：0.8～1.2；所述石灰石的粒径为10～50μm。2.根据权利要求1所述的陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料，其特征在于，所述水性气凝胶分散体包括气凝胶粉体分散体和/或气凝胶颗粒分散体；所述气凝胶粉体分散体按质量百分比含量计包括气凝胶粉体：10％～20wt％、功能助剂：1～5％和余量的水；所述气凝胶颗粒分散体按质量百分比含量计包括气凝胶颗粒45％～53wt％、功能助剂：1～5％和余量的水；所述气凝胶粉体的粒径为10～150μm，所述气凝胶颗粒的粒径0.5～2.5mm；所述功能助剂为非离子性聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚有机硅氧烷、羟基聚醚改性聚有机硅氧烷中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料，其特征在于，所述气凝胶粉体或颗粒为SiO2气凝胶或SiO2气凝胶与TiO2气凝胶、Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶中的一种或多种组成的复合物。4.根据权利要求1所述的陶瓷化气凝胶水性隔热阻火涂料，其特征在于，包括如下(1)
‑
(11)项中的一项或多项：(1)所述水性树脂为水性丙烯酸树脂、水性聚脲树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、水性氟碳树脂、水性有机硅树脂中的一种或多种；(2)所述轻质填料包括细骨料和/或粗骨料；所述细骨料为闭孔玻化微球；所述粗骨料为空心陶瓷微球和/或海泡石；(3)所述阻火剂为聚磷酸铵、六苯氧基环三磷腈、六(4
‑
(5,5
‑
二甲基
‑
1,3
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二氧杂环己内磷酸酯基苯氧基))环三磷腈中的一种或多种；(4)所述增稠剂为羟乙基纤维素醚、改性凹凸棒土、疏水改性碱溶胀丙烯酸乳液增稠剂、非离子型聚氨酯增稠剂中的一种或多种的混合；(5)所述润湿剂为硫酸月桂酯、蓖麻油硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、丁烷乙二醇中的一种或多种的混合；(6)所述分散剂为聚羧酸盐、烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐中的一种或多种的混合；(7)所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、改性有机硅消泡剂、含疏水粒子的有机硅聚合物消泡剂、无硅非离子丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或多种的混合；(8)所述pH调节剂为有机胺或浓氨水；(9)所述杀菌剂为1,2
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苯并异噻唑啉
‑3‑
酮、5
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氯
‑2‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮、2
‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮、1,3,5
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三(2
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羟乙基)均三嗪、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丁日，宋淼，龙立春，
申请(专利权)人：湖南奥飞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：