一种硅基气凝胶保温涂料及其制备方法技术

本申请涉及涂料技术领域，具体公开了一种硅基气凝胶保温涂料及其制备方法。本申请的硅基气凝胶保温涂料，包括以下原料：水性丙烯酸乳液、硅基气凝胶、硅藻土、埃洛石纳米管、稀土氧化物、硅烷偶联剂、防沉剂、成膜助剂、分散剂、水；且本申请先将水加热后，向水中加入硅烷偶联剂，再加入硅基气凝胶、硅藻土、埃洛石纳米管、稀土氧化物，得预混物；最后将防沉剂、成膜助剂、分散剂、水性丙烯酸乳液加入预混物中，混合均匀，得硅基气凝胶保温涂料。本申请的硅基气凝胶保温涂料的保温性能显著，且力学优异，极大地改善了涂膜开裂的现象，具有广阔的市场前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基气凝胶保温涂料及其制备方法


[0001]本申请涉及涂料
，更具体地说，它涉及一种硅基气凝胶保温涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着各国经济的高速发展，世界能源危机与环境恶化问题越发严重，节能越来越受到各国政府的高度重视，因此开发高性能的保温材料是满足装备和建筑的冷、热环境，大幅降低能耗，促进经济、社会和环保事业协同发展的主要措施。二氧化硅气凝胶具有独特的介孔性质以及纤细的骨架结构，使其具有其它多孔材料所不具备的性能，其孔隙率高于90％，介孔结构限制了空气分子传递热量的运动，在具有高比表面积的同时还具有低的导热系数，是现有材料中保温隔热较好的材料。
[0003]但是由于二氧化硅气凝胶内部很高的孔隙率，导致骨架强度较弱，含有二氧化硅气凝胶的涂料在固化过程中形成的内部不对称张力，会将气凝胶颗粒破碎，不仅使得涂料失去保温性能，而且会导致涂膜产生严重的开裂现象，极大地限制了涂料更为广泛的应用。因此，亟需解决现有的硅基气凝胶涂料容易开裂的问题，以扩大硅基气凝胶涂料的应用领域。

技术实现思路

[0004]为了解决现有的硅基气凝胶涂料容易开裂的问题，本申请提供了一种硅基气凝胶保温涂料及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供了一种硅基气凝胶保温涂料，采用如下的技术方案：一种硅基气凝胶保温涂料，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液60
‑
80份、硅基气凝胶15
‑
25份、硅藻土4
‑
7份、埃洛石纳米管3.5
‑r/>5.5份、稀土氧化物1
‑
3份、硅烷偶联剂10
‑
20份、防沉剂1
‑
2份、成膜助剂0.8
‑
2.5份、分散剂2
‑
3份、水30
‑
40份。
[0006]优选的，所述硅基气凝胶保温涂料，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液65
‑
75份、硅基气凝胶18
‑
22份、硅藻土5
‑
6份、埃洛石纳米管4
‑
5份、稀土氧化物1.5
‑
2.5份、硅烷偶联剂13
‑
18份、防沉剂1.2
‑
1.8份、成膜助剂1
‑
2份、分散剂2.2
‑
2.7份、水32
‑
38份。
[0007]进一步地，优选的，所述硅基气凝胶保温涂料，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液70份、硅基气凝胶20份、硅藻土5.5份、埃洛石纳米管4.5份、稀土氧化物2份、硅烷偶联剂15份、防沉剂1.5份、成膜助剂1.5份、分散剂2.5份、水20份。
[0008]通过采用上述技术方案，本申请的保温涂料包括水性丙烯酸乳液、硅基气凝胶、硅藻土、埃洛石纳米管、稀土氧化物、硅烷偶联剂、防沉剂等组分，并控制各组分的重量份，各组分之间相互作用，构建成三维网络结构，极大地改善涂膜易开裂的问题，形成性能优异的保温涂料；硅基气凝胶具有独特的纳米骨架和孔洞结构，硅藻土具有多孔结构，埃洛石纳米管是一种中空的管状结构，三者丰富了涂膜的微观结构，能够形成更加密集的孔隙结构，进而可以阻挡气体分子使其无法进行更大空间的对流运动，形成阻挡壁垒，从而限制了涂膜
对热量的传递，以达到保温隔热的作用；同时稀土氧化物具有热反射性能，协同硅基气凝胶、硅藻土、埃洛石纳米管，进一步提高涂料的保温性能。
[0009]优选的，所述硅基气凝胶，由以下方法制得：S1、将有机硅源、乙醇、水进行混合，并加热至40
‑
60℃后，滴加草酸溶液调节pH为3
‑
4，搅拌1
‑
2h，得初产品；S2、将改性海藻纤维素溶解于水中，加入初产品，充分搅拌2
‑
3h后，滴加氨水调节pH为7
‑
8，混合均匀，陈化40
‑
48h后，用正庚烷进行溶剂交换，随后冷冻干燥，得硅基气凝胶。
[0010]优选的，所述步骤S1中有机硅源、乙醇、水的质量比为20:10
‑
50:1
‑
5。
[0011]优选的，所述步骤S2中改性海藻纤维素的质量为有机硅源的0.2
‑
0.6倍。
[0012]优选的，所述有机硅源由质量比为2
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4:3的正硅酸四乙酯与甲基三甲氧基硅烷混合而得。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请以正硅酸四乙酯和甲基三甲氧基硅烷的混合物为复合有机硅源，以改性海藻纤维素为增强相，通过两步酸碱催化，形成互穿网络结构，不仅可抑制裂纹扩展，增强硅基气凝胶的网络骨架，还可减少热收缩，提高硅基气凝胶的结构稳定性，避免了涂料干燥过程中产生的坍塌现象，因此所得硅基气凝胶不仅载荷传递能力强，还具有较高的界面热阻，能够极大提高涂料的保温性能，减少了涂膜的开裂现象。
[0014]优选的，所述改性海藻纤维素，包括以下重量份原料：海藻纤维素10
‑
20份、魔芋葡甘聚糖4
‑
7份、丙烯酸5
‑
8份、过硫酸钾0.05
‑
0.5份、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺1
‑
2份、水20
‑
40份。
[0015]优选的，所述改性海藻纤维素，由以下方法制得：先将海藻纤维素、魔芋葡甘聚糖加入水，充分溶解后，再加入丙烯酸、过硫酸钾与N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀后，升温至65
‑
80℃反应3
‑
4h，最后冷冻干燥，得改性海藻纤维素。
[0016]通过采用上述技术方案，本申请采用魔芋葡甘聚糖与海藻纤维素进行交联反应，使得改性海藻纤维素表面疏密有致的网络孔洞结构，有效地增大了比表面积，形成了大量的交联点，能够有效促使硅基气凝胶与水性丙烯酸乳液之间形成致密的交联结构，提高了涂膜的交联密度；同时改性海藻纤维素在硅基气凝胶的结构中起到骨架支撑作用，能够增强硅基气凝胶的强度和韧性，阻止热收缩的现象，进而减少涂膜开裂的现象。
[0017]优选的，所述稀土氧化物为纳米氧化镧、纳米氧化铈、纳米氧化钐中的至少一种。
[0018]优选地，所述硅烷偶联剂由质量比为2:1
‑
5的γ
‑
氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合而得。
[0019]第二方面，本申请提出一种硅基气凝胶保温涂料的制备方法，采用如下技术方案：一种硅基气凝胶保温涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤1)、先将水加热至40
‑
50℃，在转速为300
‑
800r/min下向水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，再加入硅基气凝胶、硅藻土、埃洛石纳米管、稀土氧化物，得预混物；步骤2)、将防沉剂、成膜助剂、分散剂、水性丙烯酸乳液加入预混物中，充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基气凝胶保温涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液60
‑
80份、硅基气凝胶15
‑
25份、硅藻土4
‑
7份、埃洛石纳米管3.5
‑
5.5份、稀土氧化物1
‑
3份、硅烷偶联剂10
‑
20份、防沉剂1
‑
2份、成膜助剂0.8
‑
2.5份、分散剂2
‑
3份、水30
‑
40份。2.根据权利要求1所述的硅基气凝胶保温涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液65
‑
75份、硅基气凝胶18
‑
22份、硅藻土5
‑
6份、埃洛石纳米管4
‑
5份、稀土氧化物1.5
‑
2.5份、硅烷偶联剂13
‑
18份、防沉剂1.2
‑
1.8份、成膜助剂1
‑
2份、分散剂2.2
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2.7份、水32
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38份。3.根据权利要求2所述的硅基气凝胶保温涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性丙烯酸乳液70份、硅基气凝胶20份、硅藻土5.5份、埃洛石纳米管4.5份、稀土氧化物2份、硅烷偶联剂15份、防沉剂1.5份、成膜助剂1.5份、分散剂2.5份、水35份。4.根据权利要求1所述的硅基气凝胶保温涂料，其特征在于，所述硅基气凝胶，由以下方法制得：S1、将有机硅源、乙醇、水进行混合，并加热至40
‑
60℃后，滴加草酸溶液调节pH为3
‑
4，搅拌1
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2h，得初产品；S2、将改性海藻纤维素溶解于水中，加入初产品，充分搅拌2
‑
3h后，滴加氨水调节pH为7
‑
8，混合均...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵九愚，姚勇，马燕杰，韩六菊，周杰，
申请(专利权)人：中化学四川工程设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：