基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料及其制备方法，其特征在于其由复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中而成，本发明具优良的附着力、耐冲击性和柔韧性，突出的耐热性，可长期经受200℃的工作温度；具有卓越的耐候性和保色保光性，以便于保留基地建筑材料质地，满足对建筑立面的装饰要求，作为外墙涂覆材料，需要抗风化，耐老化，耐酸雨侵袭。本发明隔热效果显著持久，而且不易氧化、寿命比金属膜多一倍，在金属膜的基础上，真正做到了完美体现墙体表面涂饰材料质地的完美体现标准：覆膜不氧化、不褪色、高隔热、高透光、低反光、色泽持久，使用寿命长。
【专利说明】基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑节能领域，具体是一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在我国，所有建筑必须达到国家规定的节能要求，建筑节能设计属国家强制性标准执行的要求。由于传统节能材料以“富含静态空气泡”为特征，其先天的缺陷是造成建筑墙体普遍开裂、渗水、表面装饰材料脱落，缩短建筑使用寿命。为了弥补传统节能材料的缺陷，近年来以薄体节能材料为代表的一系列科技含量高的节能产品应运而生。
[0003]“房子没有冬天夏天”，影响建筑主体舒适度的因素是环境大气热的包裹。薄膜型节能材料涂覆在建筑与大气环境间的“分界面”上。在大气环境中，由于分子间的自由程如果大于质点，那么它们之间的热传递方式就不是传导；建筑包裹在大气环境中，气体不是质点连续排列的界面，自然界非接触的热影响恰恰主要是热辐射和热对流。
[0004]
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料及其制备方法。
[0006]一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于其由复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中而成，复合纳米级绝热陶瓷材料占变性硅丙烯酸乳液的重量百分比为9-10%，所述复合纳米级绝热陶瓷材料由金属成分与纳米级绝热陶瓷材料合成，纳米级绝热陶瓷材料包含氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物，氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物其比重占纳米级绝热陶瓷材料的5-8%，所述氧化物稳定剂化合物包含一种或多种以下化合物:氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化错，其单一材料不大于纳米级绝热陶瓷材料重量的5%，同时纳米级绝热陶瓷材料中还包括30-35%重量的八102；17%重量的810 2，纳米级绝热陶瓷材料还包括陶瓷中空微珠，其空腔为充填惰性气体或真空，陶瓷中空微珠密度在0.35-0.37^8/0^,直径 200-60011111。
[0007]所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述变性硅丙烯酸乳液由以下重量百分数的原料组成:
甲基丙烯酸甲酯32-35%
苯乙烯3-20%
丙烯酸丁酯43-45%
丙烯酸2-3%
有机硅单体3-5% 八甲基环四硅氧烷8-12%
引发剂0.35%
乳化剂 0.05-0.095%
足量去离子水。
[0008]所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述金属成分是铝、锆、石墨、硅、银、锌中的一种或几种。
[0009]所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述氧化物稳定剂还可以是分布在化学元素周期表中1118、~ 8、V 8族，核外有两个电子的微量元素化合物。
[0010]所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述乳化剂是十二烷基磺酸钠或苯乙烯磺酸钠，所述引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
[0011]所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
1)制备变性硅丙烯酸乳液:向带有冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口输液装置，加入去离子水、在851水温中，加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；加入版10！！，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯，以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至911并保温35-=；
2)复合纳米级绝热陶瓷材料的制备:复合纳米级绝热陶瓷材料在特制高温、高压反应舱中熔融制备，陶瓷中空微珠通过真空负压吸虹隧道或充填惰性气体来制备；
直接填充纳米粉体在聚合物基体中合成纳米复合材料的方法。就目前来看，这种方法应用还是比较多的。首先是纳米粒子与高分子材料的直接混合法，混合的形式可以使溶液、乳液、熔融等共混。这种方法的优点是简单易行，可供选择的纳米材料种类较多，无机纳米材料与有机聚合物的几何参数和体积分数便于控制，如利用反相胶乳制备纳米1102粒子，在~ 一甲基吡咯烷酮(匪?)中与聚酰亚胺溶液共混，制备出纳米1102 / ？1复合材料。
[0012]但这种方法存在一定缺陷，即所得复合体系的纳米单元空间分布参数一般难以确定，且纳米微粒易于团聚，纳米相在有机聚合物基体中产生相分离，影响复合材料的物理性能。当然，对纳米粒子进行表面改性，通过改善纳米微粒的分散性可以克服这个缺点，而且还能够提高其表面活性.使表面产生新特性。
[0013]米微粒原位合成法
利用聚合物特有的官能团对金属离子的络合吸附及基体对反应物运动的空间位阻，或是基体提供了纳米级的空间限制，从而原位反应生成纳米微粒构成纳米复合材料.生成纳米微粒的前驱体可以是有机金属化合物，也可以是高分子官能团上吸附的金属离子等；纳米单元生成的反应方式有辐射、加热、光照、气体反应和溶液反应等多种形式，常用于制备纳米会属、纳米硫化物和纳米氧化物等纳米单元复合的功能材料。利用聚合物离聚体，如共聚物的磺酸锌盐、丙烯酸铅离聚体溶胶在良溶剂中与取3反应，可制各多种金属硫化物的纳米复合材料；在含有银盐的聚乙烯醇水溶液中，以化2为硫源，通过水热法合成了八阱5聚乙烯醇纳米复合材料，球形的纳米八923的粒径约为80?12011111 ；利用聚合物离聚体经化学还原制备纳米氧化铁高分子复合材料:以乙烯吡啶的均聚物、衣糠酸和丙烯酸的共聚物的结构特点，与铁盐溶液反应、成膜，形成各种复合铁离子聚合物，后经肼还原，获得磁性纳米？6304的复合材料。这种材料具有纳米铁氧体粒子的性能，又具有高分子材料易加工成型的特点。
[0014]聚合物基体原位聚合法
此法主要是在纳米微粒的有机单体的胶体溶液，有机单体在一定条件下，原位聚合生成有机聚合物，形成分散有纳米微粒的复合材料。这种方法的关键是保持胶体溶液的稳定性，胶体粒予不发生团聚。表面修饰后的纳米材料，具有形成稳定胶体的性质。将有机物处理的纳米8102以分散到紫外光可固化溶液中，辐射一定剂量的紫外光，使这种混合溶液在短时间内快速固化形成体系相材料，这种材料具有较高的力学性能和荧光特性。利用^18地还原撤11(^14到纳米金离子，在包裹上一层十二烷基硫醇进行表面功能化，这不仅阻止八11粒子的团聚，而且其烃基可增强如粒予与许多聚合物的相容性。将这种修饰的纳米金微粒加入到甲基丙烯酸甲酯(―)单体中，引发聚合得到如/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料。将贵金属络合物先溶解于高分子前驱体―中，在较低的温度下聚合，得到金属络合物的嫩固溶体，然后再120?140^温度范围内加热，则在？1嫩中原位形成了贵金属纳米粒子，制备出了贵金属、八11等)/91嫩复合材料。同样的方法，8102分散到丙烯腈溶液中，进行自由基聚合可以得到3102 /聚丙烯腈纳米复合材料，也可以获得8102 /聚吡咯纳米复合材料。这些复合材料可用于金、钯等稀有金属的吸附回收，而且效果相当好‘81。XIX 10风；等[91等采用甲基丙烯酸丁酯聚合物乳液与预水解的四乙氧基硅烷混合制备出纳米3102 —聚甲基丙烯酸了 ‘酯纳米复合材料。
[0015]利用此方法可以成为聚合物修饰纳米微粒的一种好方法，如将乙烯等可聚合单体或是聚合物喷束沉积到选定的纳米微粒上，可得到稳定的聚合物改性的纳米微粒，进而合成纳米复合材料。
[0016]3)将复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中:采用机械分散、搅拌融合，搅拌速度控制在1500转加化，一米直径容器，搅拌螺旋桨直径50-60(^ ；每次搅拌时间40111111以上，保证融合均勻。
[0017]本发明具优良的附着力、耐冲击性和柔韧性，突出的耐热性，可长期经受2001的工作温度；具有卓越的耐候性和保色保光性，以便于保留基地建筑材料质地，满足对建筑立面的装饰要求，作为外墙涂覆材料，需要抗风化，耐老化，耐酸雨侵袭。本发明隔热效果显著持久，而且不易氧化、寿命比金属膜多一倍，在金属膜的基础上，真正做到了完美体现墙体表面涂饰材料质地的完美体现标准:覆膜不氧化、不褪色、高隔热、高透光、低反光、色泽持久，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
变性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯32%
苯乙烯3%
丙烯酸丁酯45%
丙烯酸2% 有机硅单体5%
八甲基环四娃氧烧8%
过硫酸铵0.35%
十二烷基磺酸钠0.05%
足量去离子水。
[0019]制备方法如下:
1)制备变性硅丙烯酸乳液:向带有冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入蒸馏水、聚乙烯醇升温到901并保温，加入乳化剂和部分引发剂、部分丙烯酸类单体，恒温搅拌1卜后，匀速滴加剩余丙烯酸类单体和引发剂的混合溶液，当丙烯酸类单体还剩10%时，在滴液漏斗中加入有机硅单体乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷，同时在四口烧瓶中加入乙二醇；
2)复合纳米级绝热陶瓷材料的制备:
复合纳米级绝热陶瓷材料由金属成分与纳米级绝热陶瓷材料合成，纳米级绝热陶瓷材料包含氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物，氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物其比重占纳米级绝热陶瓷材料的5%，氧化物稳定剂化合物是氧化镱，占纳米级绝热陶瓷材料重量的3%，同时纳米级绝热陶瓷材料中还包括30%重量的八102 ； 17%重量的8102，纳米级绝热陶瓷材料还包括陶瓷中空微珠，其空腔为充填惰性气体或真空，陶瓷中空微珠密度在0.354/01113，直径20011111。金属成分是铝。复合纳米级绝热陶瓷材料在特制高温、高压反应舱中熔融制备，陶瓷中空微珠通过真空负压吸虹隧道或充填惰性气体来制备；
3)将复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中，复合纳米级绝热陶瓷材料占变性硅丙烯酸乳液的重量百分比为9%。
[0020]经过实验，实施例1的抗福射薄膜型建筑节能材料的全波段0.2-3微米福射波发射率达到90%，阳光反射比为83%。
[0021]实施例2
变性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯33%
苯乙烯4%
丙烯酸丁酯44%
丙烯酸2%
有机硅单体4%
八甲基环四娃氧烧10%
过硫酸铵0.35%
十二烷基磺酸钠0.086%
足量去离子水。
[0022]制备方法如下:
1)制备变性硅丙烯酸乳液:向带有冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入蒸馏水、聚乙烯醇升温到901并保温，加入乳化剂和部分引发剂、部分丙烯酸类单体，恒温搅拌1卜后，匀速滴加剩余丙烯酸类单体和引发剂的混合溶液，当丙烯酸类单体还剩10%时，在滴液漏斗中加入有机硅单体乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷，同时在四口烧瓶中加入乙二醇；
2)复合纳米级绝热陶瓷材料的制备:
复合纳米级绝热陶瓷材料由金属成分与纳米级绝热陶瓷材料合成，纳米级绝热陶瓷材料包含氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物，氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物其比重占纳米级绝热陶瓷材料的6%，氧化物稳定剂化合物是氧化钇，占纳米级绝热陶瓷材料重量的4%，同时纳米级绝热陶瓷材料中还包括33%重量的八102；17%重量的8102，纳米级绝热陶瓷材料还包括陶瓷中空微珠，其空腔为充填惰性气体或真空，陶瓷中空微珠密度在0.364/01113，直径40011111。金属成分是锆。复合纳米级绝热陶瓷材料在特制高温、高压反应舱中熔融制备，陶瓷中空微珠通过真空负压吸虹隧道或充填惰性气体来制备；
3)将复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中，复合纳米级绝热陶瓷材料占变性硅丙烯酸乳液的重量百分比为9%。
[0023]经过实验，实施例1的抗福射薄膜型建筑节能材料的全波段0.2-3微米福射波发射率达到95%，阳光反射比为87%。
[0024]实施例3
变性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯35%
苯乙烯5%
丙烯酸丁酯43%
丙烯酸2%
有机硅单体3%
八甲基环四娃氧烧8%
过硫酸铵0.35%
十二烷基磺酸钠0.095%
足量去离子水。
[0025]制备方法如下:
1)制备变性硅丙烯酸乳液:向带有冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入蒸馏水、聚乙烯醇升温到901并保温，加入乳化剂和部分引发剂、部分丙烯酸类单体，恒温搅拌1卜后，匀速滴加剩余丙烯酸类单体和引发剂的混合溶液，当丙烯酸类单体还剩10%时，在滴液漏斗中加入有机硅单体乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷，同时在四口烧瓶中加入乙二醇；
2)复合纳米级绝热陶瓷材料的制备:
复合纳米级绝热陶瓷材料由金属成分与纳米级绝热陶瓷材料合成，纳米级绝热陶瓷材料包含氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物，氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物其比重占纳米级绝热陶瓷材料的8%，氧化物稳定剂化合物是氧化镧，占纳米级绝热陶瓷材料重量的5%，同时纳米级绝热陶瓷材料中还包括35%重量的八102 ； 17%重量的8102，纳米级绝热陶瓷材料还包括陶瓷中空微珠，其空腔为充填惰性气体或真空，陶瓷中空微珠密度在0.374/挪3，直径60011111。金属成分是锌。复合纳米级绝热陶瓷材料在特制高温、高压反应舱中熔融制备，陶瓷中空微珠通过真空负压吸虹隧道或充填惰性气体来制备；
3)将复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中，复合纳米级绝热陶瓷材料占变性硅丙烯酸乳液的重量百分比为9%。
[0026]经过实验，实施例1的抗福射薄膜型建筑节能材料的全波段0.2-3微米福射波发射率达到92%，阳光反射比为85%。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于其由复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中而成，复合纳米级绝热陶瓷材料占变性硅丙烯酸乳液的重量百分比为9-10%，所述复合纳米级绝热陶瓷材料由金属成分与纳米级绝热陶瓷材料合成，纳米级绝热陶瓷材料包含氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物，氧化锆或氧化铪晶格结构和氧化物稳定剂化合物其比重占纳米级绝热陶瓷材料的5-8%，所述氧化物稳定剂化合物包含一种或多种以下化合物:氧化镱、氧化钇、氧化铪、氧化镧、氧化钽或氧化错，其单一材料不大于纳米级绝热陶瓷材料重量的5%,同时纳米级绝热陶瓷材料中还包括30-35%重量的Alo2; 17%重量的s1 2，纳米级绝热陶瓷材料还包括陶瓷中空微珠，其空腔为充填惰性气体或真空，陶瓷中空微珠密度在0.35-0.37kg/cm3，直径200_600nmo
2.如权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述变性硅丙烯酸乳液由以下重量百分数的原料组成: 甲基丙烯酸甲酯32-35% 苯乙烯3-20% 丙烯酸丁酯43-45% 丙烯酸2-3% 有机硅单体3-5% 八甲基环四硅氧烷8-12% 引发剂0.35%
乳化剂 0.05-0.095% 足量去离子水。
3.如权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述金属成分是铝、锆、石墨、硅、银、锌中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述氧化物稳定剂还可以是分布在化学元素周期表中III B、IV B、V B族，核外有两个电子的微量元素化合物。
5.如权利要求2所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料，其特征在于所述乳化剂是十二烷基磺酸钠或苯乙烯磺酸钠，所述引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
6.如权利要求1所述的一种基于硅丙烯酸融合陶瓷复合材料的抗辐射薄膜型建筑节能材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 1)制备变性硅丙烯酸乳液:向带有冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口输液装置，加入去离子水、在85°C水温中，加入八甲基环四硅氧烷、有机硅单体、乳化剂、引发剂，均匀搅拌彻底；加入NaOH，中和溶液，在缓慢搅拌融合中分别滴加甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酸丁酯，以及丙烯酸，加注完毕，将混合溶液升温至91°C并保温35min ； 2)复合纳米级绝热陶瓷材料的制备:复合纳米级绝热陶瓷材料在特制高温、高压反应舱中熔融制备，陶瓷中空微珠通过真空负压吸虹隧道或充填惰性气体来制备； 3)将复合纳米级绝热陶瓷材料悬浮于变性硅丙烯酸乳液中:采用机械分散、搅拌融合，搅拌速度控制在1500转/min，一米直径容器，搅拌螺旋桨直径50-60cm ;每次搅拌时间 40min以上,保证融合均勻。
【文档编号】C04B35/48GK104497771SQ201410791809
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】吴闻涛 申请人:浙江威廉姆节能科技有限公司