硅酸钙纳米线复合保温涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种硅酸钙纳米线复合保温涂料。该硅酸钙纳米线复合保温涂料的质量百分比组成如下：硅酸钙纳米线１０－４０％、醋丙乳液或苯丙乳液１５－３０％、水３０－５０％、纳米二氧化硅２－６％、纳米氧化锌２－６％、纳米氧化钛或钛白粉２－６％、成膜助剂０．０１－０．１％、消泡剂０．１－２％、润湿分散剂０．１－２％、防冻剂０．５－２％、流平剂０．１－２％。本发明专利技术所提供的硅酸钙纳米线复合保温涂料的使用温度可达到１０００℃，节能效果好，性能稳定，使用安全，施工方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隔热保温材料
，具体涉及一种硅酸钙纳米线复合保温涂料。
技术介绍
保温涂料综合了涂料及保温材料的双重特点，干燥后形成有一定强度及弹性的保 温层。与传统保温材料相比，具有导热系数低、阻燃性好、质轻、层薄、能耗低、施工简单、可 与基层全面黏结及整体性强等特点，特别适用于其他保温材料难以解决的异型设备保温。 目前国内外对绝热保温涂料的研究主要集中于无机隔热反射墙体涂料、薄层隔热反射涂 料、辐射隔热材料、真空绝热保温涂料等数种，但仍存在制备工序复杂、涂层导热系数较高 等问题，尤其是导热系数还有很大的降低空间。纳米孔超级绝热材料是建立在低密度和超 级细孔(小于50nm)结构基础上的，从理论上说其导热系数可趋近于零，所以采用可以形成 纳米孔的原料获得比静止空气导热系数(0.023W/m*K)更小的涂层是完全可能的，采用纳 米材料制成含有纳米孔结构的涂层将是保温涂料发展的热点之一。硅酸钙呈白色，其结构单元是硅氧四面体，为链状结构，具有低的导热系数，可广 泛应用于建筑、高温装置的保温、绝热技术中。一维纳米材料由于尺寸小、表面积大等特点， 在绝热保温领域有着很好的应用前景。将硅酸钙制成一维硅酸钙纳米线，制成绝热制品将 产生“零对流”、“无穷长路径”等纳米效应，使材料的热传递能力下降或接近最低极限，可作 为一种超级绝热材料，具有密度小、强度高、导热系数低、化学稳定性好等特性，在太阳能热 水器、工业及建筑保温领域、军事航天领域等方面有着很好的应用前景。由硅酸钙纳米线构 成的保温材料内的孔隙小于lOOnm，材料内大部分气孔的尺寸小于50nm，由于硅酸钙纳米 线宏观为絮状物质，所以具有很低的体积密度，所以硅酸钙纳米线符合超级绝热材料的要 求。利用硅酸钙纳米线互相交生、连生、缠绕形成纳米孔结构的涂层，可进一步提高涂层的 绝热保温性能。目前，大部分设备及建筑物保温涂料中起保温作用的主要是泡沫塑料、膨胀珍珠 岩和空心微珠等成分，利用颗粒内部的孔隙与颗粒之间的空隙，阻止热流的传递和辐射传 热，可取得一定的保温效果。但是随着国家对设备及建筑物的节能要求，仅靠上述几种材 料明显不能满足需求。中国专利技术专利“复合硅酸盐隔热保温涂料及其生产方法”(专利号 87102864)采用的原料主要是含水的硅酸镁铝的纤维状材料。中国专利技术专利“多功能环保 型纳米内墙涂料及其制备方法”(专利号=03118030. 2)以纯丙乳液为基料，加入纳米级的 氧化锌、氧化硅及氧化钛粉末，虽然具有较好的耐洗刷性能、抗菌自洁功能，但是保温隔热 效果较差。国家专利技术专利“硬硅钙石保温涂料”(专利号93111990. 1)虽然有一定的保温 性能，但是采用的是硬硅钙石粉末。因此，目前还未有关于硅酸钙纳米线保温涂料专利的报 道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供以导热系数低的硅酸钙纳米线为主料，通过引入功能性纳米组分，纳米组分与乳液、助剂和填料组分具有良好的相容性、分散性和稳定性，得到具有 良好的保温隔热性及耐洗刷性、使用温度达到1000°c的新型硅酸钙纳米线复合隔热保温 涂料。在建筑材料的表面涂抹一层厚度约Irnm的涂料，相对于未涂抹涂料的建筑材料，在 100°C时，其导热系数可降低0. 15ff/m · K。本专利技术所提供的硅酸钙纳米线复合保温涂料的质量百分比组成如下硅酸钙纳米线10-40%、醋丙乳液或苯丙乳液15-30%、水30_50%、纳米二氧化硅 2-6%、纳米氧化锌2-6%、纳米钛白粉2-6%、成膜助剂0. 01-0. 1%、消泡剂0. 1_2%、润湿 分散剂0. 1-2%、防冻剂0. 5-2%、流平剂0. 1-2%。本专利技术所述硅酸钙纳米线的平均直径低于100纳米，长度数十微米，无机纳米粉 体纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米钛白粉的尺寸低于100纳米。本专利技术所述润湿分散剂为10%的六偏磷酸钠水溶液。本专利技术所述成膜助剂为醇酯-12。本专利技术所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇。本专利技术所述消泡剂为磷酸三丁酯。本专利技术所述流平剂为聚氨酯。本专利技术所提供的硅酸钙纳米线复合保温涂料的制备方法如下在低速搅拌下将水、硅酸钙纳米线、润湿分散剂、一半消泡剂装入球磨机的球罐 内，球磨5小时，使之充分分散；然后将球磨后的物料转入多功能分散机，在搅拌下加入无 机纳米粉体纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米钛白粉。在多功能分散机上高速搅拌3小时， 通过高速剪切将其分散均勻，然后在低搅拌速度下缓慢滴加乳液，随后加入剩余的消泡剂、 成膜助剂、防冻剂、流平剂低速搅拌3小时，最后装罐即得涂料成品。由于硅酸钙纳米线宏观为絮状物质，所以具有很低的体积密度，由硅酸钙纳米线 构成的保温材料内的孔隙小于lOOnm，材料内大部分气孔的尺寸小于50nm，将产生“零对 流”、“无穷长路径”等纳米效应，使材料的热传递能力下降或接近最低极限，可作为一种超 级绝热材料，具有密度小、强度高、导热系数低、化学稳定性好等特性，所以在该保温涂料中 无需加入充气剂、膨胀剂、悬浮剂等其他保温材料中常用的添加剂，可以简化生产工艺，降 低生产成本，在太阳能热水器、工业及建筑保温领域有着很好的应用前景。此专利技术对生产新 型的高绝热保温材料，降低能耗、减轻保温材料的自重具有重要意义，符合可持续发展的方 向和节能降耗的基本国策。附图说明图1为本专利技术制备的硅酸钙纳米线复合保温涂料的XRD衍射图谱。经检索，可知本专利技术制备的硅酸钙纳米线复合保温涂料由多种物相构成，主要 包括单斜结构的硅酸钙(JCPDS卡，卡号27-0088)、菱形结构的氧化铝(JCPDS卡，卡号 46-1212)、斜方结构的二氧化硅(JCPDS卡，卡号42-1401)、四方结构的二氧化钛(JCPDS 卡，卡号65-1118)、六方结构的氧化锌(JCPDS卡，卡号36_1451)。图2为本专利技术制备的苯丙乳液硅酸钙纳米线复合保温涂料的SEM图像。从图2(a)可看出苯丙乳液硅酸钙纳米线复合保温涂料的表面致密，颗粒中较均 勻的分散着线状结构。更高倍数的SEM图像(图2(b))显示颗粒及线状结构的尺寸为纳米级。图3为本专利技术制备的醋丙乳液硅酸钙纳米线复合保温涂料的SEM图像。从图3(a)可看出类似于苯丙乳液硅酸钙纳米线复合保温涂料，醋丙乳液硅酸钙 纳米线复合保温涂料的表面致密，颗粒中分散着线状结构。更高倍数的SEM图像(图3(b)) 显示颗粒及线状结构的尺寸为纳米级。具体实施例方式实施例1 确定硅酸钙纳米线复合保温涂料的质量百分比组成如下硅酸钙纳米 线15 %、醋丙乳液25 %、水44. 45 %、纳米二氧化硅6 %、纳米氧化锌3 %、纳米氧化钛3 %、 成膜助剂0. 05%、消泡剂1%、润湿分散剂1%、防冻剂1%、流平剂0.5%。实施例2 确定硅酸钙纳米线复合保温涂料的质量百分比组成如下硅酸钙纳米 线10%、苯丙乳液30%、水41. 45%、纳米二氧化硅6%、纳米氧化锌5%、纳米氧化钛5%、 成膜助剂0. 05 %、消泡剂0. 5 %、润湿分散剂0.5%、防冻剂1 %、流平剂0. 5 %。实施例3 确定硅酸钙纳米线复合保温涂料的质量百分比组成如下硅酸钙纳米 线20 %、醋丙乳液25 %、水40. 45 %、纳米二氧化硅6 %、纳米氧化锌3 %、纳米氧化钛3 %、 成膜助剂0. 05 %、消泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅酸钙纳米线复合保温涂料，其特征在于：所述硅酸钙纳米复合保温涂料的质量百分比组成如下：硅酸钙纳米线１０－４０％、醋丙乳液或苯丙乳液１５－３０％、水３０－５０％、纳米二氧化硅２－６％、纳米氧化锌２－６％、纳米氧化钛或钛白粉２－６％、成膜助剂０．０１－０．１％、消泡剂０．１－２％、润湿分散剂０．１－２％、防冻剂０．５－２％、流平剂０．１－２％。

【技术特征摘要】
硅酸钙纳米线复合保温涂料，其特征在于所述硅酸钙纳米复合保温涂料的质量百分比组成如下硅酸钙纳米线10 40％、醋丙乳液或苯丙乳液15 30％、水30 50％、纳米二氧化硅2 6％、纳米氧化锌2 6％、纳米氧化钛或钛白粉2 6％、成膜助剂0.01 0.1％、消泡剂0.1 2％、润湿分散剂0.1 2％、防冻剂0.5 2％、流平剂0.1 2％。2.根据权利要求1所述硅酸钙纳米线复合保温涂料，其特征在于所述硅酸钙纳米线 的平均直径低于100纳米，长度数十微米，所述纳米二氧化硅、纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹万云，金仁才，张千峰，裴立宅，陈均，陶新秀，乔军，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]