一種氣凝膠復合隔熱涂料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種氣凝膠復合隔熱涂料及其制備方法，該涂料具有良好的隔熱性能、具有高反射、高輻射性能且含有氣凝膠，屬于建筑材料保溫技術領域。本發明專利技術主要包括水性氣凝膠漿料的制備，高反射/高輻射功能填料的選擇，其他輔助隔熱功能填料的選擇。所述反射/高輻射功能填料為高白硅酸鋁、二氧化鈦、氧化鋅的一種或幾種，所述輔助隔熱功能填料為玻璃微珠、陶瓷微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石的一種或幾種。采用水玻璃與硅丙乳液(或純丙乳液)共同作為成膜物質。在所述水性氣凝膠漿料制備步驟中，采用硅烷偶聯劑作為分散劑。

Aerogel composite heat insulation coating and preparation method thereof

The invention relates to an aerogel composite insulation coating and a preparation method thereof, the coating has good insulation properties, high reflection and high radiation performance and containing aerogel, which belongs to the building material insulation technology. The invention mainly comprises the preparation of an aqueous aerogel slurry, the selection of a high reflective / high radiation functional filler, and the selection of other auxiliary heat insulation functional fillers. The reflection / high radiation functional filler is one or several high white aluminum silicate, titanium dioxide, Zinc Oxide, one or several of the auxiliary heat insulation filler of glass beads, ceramic beads, expanded perlite, expanded vermiculite. Water glass and silicone acrylic emulsion (or pure acrylic emulsion) are used as film-forming materials. In the preparation process of the aqueous aerogel slurry, a silane coupling agent is used as a dispersing agent.

【技術實現步驟摘要】
一種氣凝膠復合隔熱涂料及其制備方法
本專利技術涉及一種氣凝膠復合隔熱涂料及其制備方法，該涂料具有良好的隔熱性能、具有高反射、高輻射性能且含有氣凝膠，屬于建筑材料保溫

技術介紹
建筑隔熱保溫是節約能源、提高建筑物居住和使用功能的一個重要方面。據估計，我國建筑能耗占社會總能耗的28％左右，建筑隔熱涂料具有施工簡單、造價低廉、施工效率較高等特點，而在建筑節能領域中具有廣闊的應用前景。建筑隔熱涂料根據隔熱機理和隔熱方式的不同分為阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料以及輻射型隔熱涂料三種類型。阻隔性隔熱涂料是通過對熱傳遞的顯著阻抗性實現隔熱的涂料。熱傳遞是通過對流、輻射及分子振動熱傳導三種途徑來實現的。采用低導熱系數的組合物或在涂膜中引入導熱系數極低的空氣可獲得良好的隔熱效果。應用最廣泛的阻隔性隔熱涂料是硅酸鹽類復合涂料。但是，由于受附著力、耐候性、耐水性、裝飾性等多方面的限制，這類隔熱涂料較少用于外墻的涂裝。通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中，從而達到良好隔熱降溫效果的涂料稱為輻射隔熱涂料。輻射隔熱涂料卻能夠以熱發射的形式將吸收的熱量輻射掉，從而促使室內以室外同樣的速率降溫。反射型隔熱涂料是通過反射可見光和近紅外區(即400～1800nm范圍)的紅外線，以達到隔熱目的的涂料。在該波長范圍內，反射率越高，涂層的隔熱效果就越好。復合型隔熱涂料是集以上三種隔熱功能涂料為一體的。上述涂料各有其優缺點，而復合型隔熱涂料可以綜合其優點，以互補其缺點，使得隔熱性能更好，具有更加廣闊的應用前景。二氧化硅氣凝膠是一種具有無規則三維網絡狀骨架結構的多孔介質非晶態材料，它是目前世界上密度最低和熱導率最小的固體材料，密度可低至0.0022g/cm3，室溫真空熱導率可達0.02W/(m·K)以下，同時又具有超疏水特性，是未來隔熱涂料的理想填料。航天特種材料及工藝技術研究所專利號CN201410727554.1公開了一種氣凝膠隔熱涂料及其制備方法，氣凝膠隔熱涂料原材料包括二氧化硅濕凝膠和涂料，兩者的重量比為1∶0.1～1，所述的濕凝膠采用溶膠凝膠法制備得到。該專利技術取消了氣凝膠粉體制備的步驟，直接由濕凝膠和商業可得的涂料混合，在涂料自然晾干的過程中，濕凝膠同步緩慢自然干燥，最終可獲得具有優異隔熱性能的氣凝膠涂層。中山科邦化工材料技術有限公司專利號CN201410137201.6公開了一種氣凝膠隔熱涂料，該專利技術采用氣凝膠1-60份，成膜樹脂10-60份，功能性材料10-65份，助劑1-10份；所述功能性材料為硅晶須、陶瓷晶須、滑石粉、云母粉中的一種或多種。該專利技術直接涂裝所需的基體上，施工方便，保溫效果好，可以應用于各種需要保溫隔熱領域。當涂縣科輝商貿有限公司專利號CN201510393607.5公開了一種納米孔二氧化硅氣凝膠絕熱保溫涂料，由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯37-42、乙醇適量、去離子水適量、三甲基氯硅烷4-5、丙烯酸乳液1.3-1.6、異氟爾酮二異氰酸酯0.8-1.2、乙酸乙酯0.7-1.1、納米碳溶膠0.3-0.5、E-12環氧樹脂70-75、乙二醇二縮水甘油醚9-12、二乙烯三胺7-7.5。通過改性，涂料強度、耐磨性和抗老化性等性能得到了極大的改善，防止氣凝膠破碎并具有較高的強度。但上述方法主要存在以下問題：(1)涂層熱導率≥0.05W/m·K，隔熱能力較低；(2)以阻隔性隔熱功能為主，涂層反射能力和輻射能力不足；(3)二氧化硅氣凝膠分散效果不足，儲存和使用過程中易發生分層，粉化等現象；(4)采用有機成膜物質體系，涂層耐火性、耐候性不足。
技術實現思路
本專利技術的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種氣凝膠復合隔熱涂料及其制備方法，該涂料為一種同時具備高隔熱、高反射以及高輻射性質的隔熱涂料，同時采用無機-有機雜化體系，提高了涂層的耐火性與耐候性，減少了環境污染。本專利技術的技術解決方案是：一種氣凝膠復合隔熱涂料，該隔熱涂料包括隔熱填料、高反射/高輻射填料、成膜物質、助劑和水，以其中的高反射/高輻射填料的質量為1份計算，其他組分的質量份數為所述的隔熱填料包括主填料和輔助填料，主填料為二氧化硅氣凝膠，輔助填料為玻璃微珠、陶瓷微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石中的一種或兩種以上的混合物，其中主填料與輔助填料的質量比為2-3:1；所述的高反射/高輻射填料為高白硅酸鋁、二氧化鈦、氧化鋅的一種或兩種以上的混合物；所述的成膜物質包括硅酸鉀水玻璃，還包括硅丙乳液或純丙乳液種的一種，硅酸鉀水玻璃與硅丙乳液或純丙乳液的質量比例關系為1:1；所述的助劑包括硅烷偶聯劑、潤濕劑、分散劑、消泡劑和增稠劑，其質量比為10:1:1:1:0.5。所述的潤濕劑為X-405等水性涂料潤濕劑；所述的分散劑為特好散731A等陰離子型分散劑；所述的消泡劑為BYK8821等乳液體系消泡劑；所述的增稠劑為ASE-60等堿溶脹增稠劑。一種氣凝膠復合隔熱涂料的制備方法，該方法的步驟包括：(1)將助劑中的硅烷偶聯劑與助劑中的潤濕劑加入到部分水中，并攪拌，攪拌速率為300～500轉/分鐘；(2)少量多次將隔熱填料中的主填料加入到步驟(1)得到的溶液中，采用高速振蕩機進行振蕩，振蕩時間為5～30min，得到水性氣凝膠漿料；(3)在步驟(2)得到的水性氣凝膠漿料中加入剩余的水、助劑中的分散劑與助劑中的消泡劑；(4)將步驟(3)得到的產物中加入高反射/高輻射填料，并攪拌，攪拌速率為500～700轉/分鐘；(5)在步驟(4)得到的產物中加入隔熱填料中的輔助填料和成膜物質，并攪拌，攪拌速率為200～300轉/分鐘；(6)在步驟(5)得到的產物中加入助劑中的增稠劑，并攪拌，得到氣凝膠復合隔熱涂料。有益效果(1)本專利技術首先制備了水性氣凝膠漿料，并制備了氣凝膠復合隔熱涂料，儲存性能穩定，在涂料存放和使用過程中不發生分層現象；(2)本專利技術采用氣凝膠作為隔熱功能填料，并加入了玻璃微珠、陶瓷微珠、膨脹珍珠巖等輔助隔熱填料，涂料具有良好隔熱性能，涂層熱導率≤0.04W/m·K，具有良好的耐水性，并兼顧了經濟性；(3)本專利技術在涂料中加入了高白硅酸鋁、氧化鋅、二氧化鈦等具有高反射、高輻射性質的功能填料，涂料太陽吸收比αs≤0.15，半球發射率εH≥0.85；(4)本專利技術采用水性體系，無人為添加有機溶劑、重金屬，具有良好的環保等級；(5)本專利技術采用無機(硅酸鉀水玻璃)與有機(純丙乳液或硅丙乳液)兩種主要成膜物質，涂料具有良好的耐火性。(6)本專利技術主要包括水性氣凝膠漿料的制備，高反射/高輻射功能填料的選擇，其他輔助隔熱功能填料的選擇。所述反射/高輻射功能填料為高白硅酸鋁、二氧化鈦、氧化鋅的一種或幾種，所述輔助隔熱功能填料為玻璃微珠、陶瓷微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石的一種或幾種。采用水玻璃與硅丙乳液(或純丙乳液)共同作為成膜物質。在所述水性氣凝膠漿料制備步驟中，采用硅烷偶聯劑作為分散劑。附圖說明圖1是本專利技術氣凝膠復合隔熱涂料的制備方法工藝流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步說明。本專利技術的氣凝膠復合隔熱涂料的制備方法，主要包括水性氣凝膠漿料的制備，反射功能填料的加入與分散，隔熱功能填料的加入與分散，加入主要成膜物質，調節粘度等步驟。本專利技術的水性氣凝膠漿料采用二氧化硅氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：該隔熱涂料包括隔熱填料、高反射/高輻射填料、成膜物質、助劑和水，以其中的高反射/高輻射填料的質量為1份計算，其他組分的質量份數為：

【技術特征摘要】
1.一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：該隔熱涂料包括隔熱填料、高反射/高輻射填料、成膜物質、助劑和水，以其中的高反射/高輻射填料的質量為1份計算，其他組分的質量份數為：2.根據權利要求1所述的一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：所述的隔熱填料包括主填料和輔助填料，主填料為二氧化硅氣凝膠，輔助填料為玻璃微珠、陶瓷微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石中的一種或兩種以上的混合物，其中主填料與輔助填料的質量比為2-3:1。3.根據權利要求1所述的一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：所述的高反射/高輻射填料為高白硅酸鋁、二氧化鈦、氧化鋅的一種或兩種以上的混合物。4.根據權利要求1所述的一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：所述的成膜物質包括硅酸鉀水玻璃，還包括硅丙乳液或純丙乳液種的一種，硅酸鉀水玻璃與硅丙乳液或純丙乳液的質量比例關系為1:1。5.根據權利要求1所述的一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：所述的助劑包括硅烷偶聯劑、潤濕劑、分散劑、消泡劑和增稠劑，其質量比為10:1:1:1:0.5。6.根據權利要求5所述的一種氣凝膠復合隔熱涂料，其特征在于：所述的潤濕劑為X-405水性涂料潤濕劑。7.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李力，文陳，王兵存，張立功，白晶瑩，張家強，呂偉娜，李家峰，馬剛，
申請(專利權)人：北京衛星制造廠，
類型：發明
國別省市：北京,11