一種隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔熱保溫涂料及其制備方法，具體涉及一種氣凝膠粉體和磷酸鎂膠結(jié) 材料(MPC)相結(jié)合的無機(jī)水性隔熱保溫涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] SiO2氣凝膠是一種以納米量級粒子相互聚集構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中 充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散固態(tài)材料，因其具有納米多孔結(jié)構(gòu)、低密度、低介電常數(shù)、 低導(dǎo)熱系數(shù)、高孔隙率、高比表面積等特點(diǎn)，在力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等諸方面顯示出獨(dú)特 性質(zhì)，在航天、軍事、石油、化工、礦產(chǎn)、通訊、醫(yī)用、建材、電子、冶金等眾多領(lǐng)域有著廣泛而 巨大的應(yīng)用價值，被稱為"改變世界的神奇材料"。
[0003] 氣凝膠作為一種新型的隔熱保溫材料，受到了極大的關(guān)注。氣凝膠獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)及高孔隙率和低密度等特點(diǎn)導(dǎo)致氣凝膠本身強(qiáng)度低、脆性大等特點(diǎn)，在外在壓力下很容 易被破壞、力學(xué)強(qiáng)度低。因此，在很多領(lǐng)域，氣凝膠很難作為隔熱材料單獨(dú)使用。目前工業(yè) 化生產(chǎn)的氣凝膠產(chǎn)品多為粉體，這也給氣凝膠的應(yīng)用帶來了局限性。為了克服氣凝膠這些 缺點(diǎn)，研究者將氣凝膠與其他材料復(fù)合，制造出既具有優(yōu)良絕熱性能又具有一定強(qiáng)度的復(fù) 合型納米孔超級絕熱材料。 將氣凝膠粉體和涂料混合制備復(fù)合隔熱涂料時，可以不受空間、面積和隔熱對象的限 制，只需將該隔熱涂料涂在隔熱對象上。氣凝膠作為一種高性能添加劑，在少量添加后， 即可顯著提升涂料的隔熱性能，同時可具有隔音等特殊性能。將氣凝膠粉體與涂料材料 復(fù)合在一起，可充分利用涂料施工的方便和氣凝膠隔熱性能優(yōu)良兩個方面的特點(diǎn)。專利 CN201010601347、CN201210023962、CN201210230531、CN201210559548 和 CN201310242852 等專利公開了將氣凝膠粉體(或顆粒）與高分子水性乳液(或膠乳）相結(jié)合，制備出氣凝膠有 機(jī)復(fù)合型涂料，獲得較好的隔熱性能，但氣凝膠有機(jī)復(fù)合型涂料體系中含有較多的有機(jī)成 分，造成整個涂料不耐高溫，阻燃性較差；在專利CN201310228556有提到將氣凝膠粉體與 無機(jī)硅酸鹽(硅酸鉀，硅酸鈉）結(jié)合制備成涂料，但無機(jī)硅酸鹽體系不耐水，限制其應(yīng)用。
[0004] 磷酸鎂膠結(jié)材料（MPC)主要由氧化鎂與可溶性磷酸鹽和緩凝劑等按照一定比例， 在常溫條件下通過酸堿化學(xué)反應(yīng)及物理作用而變化生成以磷酸鹽為黏結(jié)相的新型反應(yīng)固 化型無機(jī)膠黏劑，它聚集了水泥、陶瓷和耐火材料的主要優(yōu)點(diǎn)，屬于化學(xué)鍵結(jié)合的膠結(jié)材 料。與有機(jī)高分子和普通硅酸鹽相比，MPC具有耐水性好、低溫凝結(jié)快、耐久性強(qiáng)、粘結(jié)強(qiáng)度 高、干縮小、耐磨性、抗凍性良好和阻燃耐火性等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：提供一種以氣凝膠作為隔熱填料的新型無機(jī)水性涂料，這種 涂料主要以氣凝膠粉體和磷酸鎂膠結(jié)材料(MPC)混合反應(yīng)制備而成，具有熱導(dǎo)率低、耐水性 好、阻燃耐火性好、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下方式來完成： 一種隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料，含有以下組分：氧化鎂：1〇〇質(zhì)量份；可溶性磷酸鹽：15~40質(zhì) 量份；緩凝劑：1~1〇質(zhì)量份；氣凝膠水性漿料：5~100質(zhì)量份；分散劑：0. 1~5質(zhì)量份；填料： 0~30質(zhì)量份；短纖維：4~20質(zhì)量份；消泡劑：0. 1~5質(zhì)量份；娃燒偶聯(lián)劑：0. 5~5質(zhì)量份；去 尚子水：20~200質(zhì)量份； 所述的可溶性磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨中的至少一種；所述的緩凝劑為硼砂； 所述的分散劑聚丙烯酰胺、聚乙二醇、三硬脂酸甘油酯、吐溫-60和吐溫-80中的至少一種； 所述的填料為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋯、納米氧化鋁中的至少一種；所述 的短纖維為莫來石短纖維、玻璃纖維中的至少一種；所述的消泡劑為聚二甲基硅氧烷、甲 醇、乙醇、丙_醇中的至少一種；所述的娃燒偶聯(lián)劑為燒基燒氧基娃燒、乙稀基燒氧基娃燒、 氨烷基烷氧基硅烷中的至少一種。
[0007] 所述隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料的制備包括下述步驟： (1) 氣凝膠水性漿料的制備 取]-5質(zhì)量份的表面活性劑溶于100質(zhì)量份的水中，加入25質(zhì)量份的氣凝膠粉體，在 400~2000 r/min高速攪拌下分散0. 5~3h，得到氣凝膠水性漿料； (2) 隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料的配制和涂覆 按照常規(guī)的涂料制作方式將各物料混合，經(jīng)攪拌分散均勻、即制備出隔熱保溫?zé)o機(jī)涂 料；將所制備的隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料涂覆在基材表面，常溫干燥7天，得到具有隔熱保溫性能 的涂層表面。
[0008] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述的表面活性劑為辛基磺酸鈉、C13-17仲烷基磺酸 鈉、C14-18CI-烯基磺酸鈉、月桂酸甲脂α-磺酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂基硫酸鈉、月桂基硫 酸銨、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸銨、月桂基三甲基氯化銨、硬脂基三甲 基氯化銨、牛油基三甲基氯化銨、二椰油基二甲基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、硬脂基磷 酸酯甜菜堿、月桂基磷酸酯甜菜堿、月桂基二甲基氧化胺、椰油基酰胺丙基二甲基氧化胺中 的至少一種。
[0009] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果： 本發(fā)明的無機(jī)水性隔熱涂料是由氣凝膠粉體和磷酸鎂膠結(jié)材料(MPC)混合反應(yīng)制備而 成，與目前現(xiàn)有的有機(jī)高分子氣凝膠復(fù)合涂料和普通硅酸鹽氣凝膠復(fù)合涂料相比，具有熱 導(dǎo)率低、耐水性好、阻燃耐火性好、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢特點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于居民樓、學(xué) 校、醫(yī)院，廠房等公共建筑的內(nèi)外墻與樓頂面隔熱，橋梁、大壩等大體積建筑或設(shè)施的防熱 脹損傷保護(hù)，輪船、火車、大巴車頂部日照面的防護(hù)等諸多領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合實(shí)施例子對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011] 實(shí)施例1 (1) 氣凝膠水性漿料的制備 取1質(zhì)量份的辛基磺酸鈉表面活性劑溶于100質(zhì)量份的水中，加入25質(zhì)量份的氣凝膠 粉體，在2000 r/min高速攪拌下分散0. 5h，得到氣凝膠水性漿料； (2) 隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料的配制和涂覆 按氧化鎂100質(zhì)量份、磷酸二氫鉀15質(zhì)量份、硼砂10質(zhì)量份、氣凝膠水性漿料100質(zhì) 量份、聚丙烯酰胺1質(zhì)量份、納米二氧化硅填料10質(zhì)量份、玻璃纖維5質(zhì)量份、聚二甲基硅 氧烷消泡劑2質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑2. 5質(zhì)量份和去離子水50質(zhì)量份的比例，將各物料混合 在一起，攪拌分散均勻、即制備出隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料；將所制備的隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料涂覆在 基材表面，常溫干燥7天，得到具有隔熱保溫性能的涂層表面。
[0012] 實(shí)施例2 (1) 氣凝膠水性漿料的制備 取2質(zhì)量份的月桂基聚氧乙烯醚硫酸銨表面活性劑溶于100質(zhì)量份的水中，加入25質(zhì) 量份的氣凝膠粉體，在2000 r/min高速攪拌下分散0. 5h，得到氣凝膠水性漿料； (2) 隔熱保溫?zé)o機(jī)涂料的配制和涂覆 按氧化鎂100