一种气凝胶基保温相变涂料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑用保温材料技术领域，特别涉及一种气凝胶基保温相变涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着我国工业化进程的大幅推进，经济的高速发展，城市化程度不断提高，能源问题已经成为制约经济发展的主要因素，节约能源刻不容缓。而节能储能材料的发展，与我国能否实现绿色、节能、可持续发展战略密切相关。随着我国对节约能源与保护环境的不断重视，建筑维护结构的节能储能技术也在日益加强，尤其是外墙保温技术得到长足的发展，已成为我国一项重要的建筑节能技术。
[0003]保温相变涂料是实现建筑节能储能的一项重要材料，使用时可涂刷在基体上，施工方便、适用性广。保温相变涂料中的相变组分可以利用材料的相变过程，吸收并将环境的热量存储起来，并在需要时将热量释放出来，可以有效解决解决由时间、空间或强度而引起的热能供给和需求之间不匹配与不均匀的矛盾。相变材料中应用最广泛的是固液相变材料，在其相变过程中存在固态向液态的转变，为了避免相变材料在液相状态下的泄露，需要制备复合相变材料将相变材料定型。因此开发一种稳定性好的定型相变材料，并将其应用于保温相变涂料领域，可以有效防止由于相变材料相变导致的泄露。保温相变涂料应用于外墙外保温系统、可以大大降低建筑的冷热损耗、提高了节能减排的效果。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种保温性能优异、阻燃、防水、防泄漏且使用寿命长的气凝胶基保温相变涂料的制备方法。
[0005]技术方案:本发明所述一种新型气凝胶基保温相变涂料的制备方法，包括如下步骤:
[0006](I)将硅烷、有机醛类、无水乙醇和盐酸按重量比1:0.2?1:15?30:0.06?0.6混合，在室温下搅拌10?30min混合均匀，将上述溶液密封保存，在20?80°C保温6?36h形成湿凝胶，然后除去湿凝胶中的乙醇/水混合液，加入有机溶剂放在烘箱中20?70°C浸泡10?24h，置换湿凝胶中的水；将上述步骤重复I?4次，然后将浸泡陈化后的凝胶放置于烘箱中，以I?5°C /min的升温速率升温至60?120°C，常压干燥24?120h后即得到改性纳米孔二氧化硅气凝胶；
[0007](2)将可溶性相变芯材溶解于溶剂中，在10?120°C条件下搅拌I?5h，使相变芯材完全溶解，获得相变芯材均相溶液；
[0008](3)将上述制备的改性二氧化硅气凝胶载体在40?200°C条件下抽真空2?10h，将基体的孔道完全打开，得到基体材料；
[0009](4)将步骤(3)中所述基体材料分散于步骤⑵中所述相变芯材均相溶液中，在10?120°C下搅拌2?24h，然后置于干燥箱中，在40?80°C下干燥24?72h，得到改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料；
[0010](5)将去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、颜料按混合均匀，然后加入步骤(4)中所述改性二氧化硅气凝胶基相变复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维并混合均匀，然后将成膜乳液、消泡剂加入并混合均匀，搅拌条件下加入增稠剂调节粘度，得到气凝胶基保温相变涂料。
[0011]优选地，所述硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基二甲基乙氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
[0012]优选地，所述的有机醛类为对苯二甲醛、4，4’ -联苯二甲醛或2氨基-对苯二甲醛中的一种或几种。
[0013]优选地，所述的酸为盐酸、硝酸、甲酸或乙酸中的一种或几种，浓度为0.1mol L0.5mol L 1O
[0014]优选地，所述的用于除去湿凝胶中的乙醇/水混合液的有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇或正己烷中的一种或几种。
[0015]优选地，所述相变芯材为多元醇类、硬脂酸类、结晶水合盐类、无机盐类或石蜡类的一种或几种。
[0016]为避免引入杂质离子，所述溶剂优选为水或乙醇中的一种或两种。
[0017]优选地，所述多元醇类具体包括聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷、2，2- 二羟甲基-丙醇或三羟甲基乙烷。
[0018]优选地，所述硬脂酸类具体包括硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸癸酸、月桂酸、醋酸或十五烷酸。
[0019]优选地，所述结晶水合盐类具体包括十水碳酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、六水氯化钙、三水醋酸钠或五水硫代硫酸钠。
[0020]优选地，所述无机盐具体包括氯化钠，硝酸钠，碳酸钠，硫酸钠，硝酸钾，硝酸锂，氯化钾，氯化锂，铬酸锂或碳酸锂。
[0021]优选地，步骤⑵中所述相变芯材为无机盐类时，需将步骤⑷中所述干燥后的产物置于马弗炉中，在100?500°C下煅烧I?10h，随炉冷却，得到改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料。
[0022]优选地，步骤(2)中所述相变芯材为结晶水合盐时，步骤(4)中需将搅拌均匀的基体材料和相变芯材混合溶液放入冰箱中在-5?5°C冷藏I?24h，然后加热干燥，得到改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料。
[0023]优选地，步骤(5)中所述成膜乳液、改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维、分散剂、润湿剂、成膜助剂、颜料、去离子水、消泡剂、增稠剂的质量比为100:1 ?40:1 ?40:1 ?40:0.1 ?10:0.1 ?10:0.5 ?15:0 ?15:10 ?200:0.1 ?3:0.1 ?3。
[0024]有益效果:(I)通过将气凝胶基复合相变材料作为主要功能填料，提供了一种高性能保温相变涂料的制备方法，本发明方法制备的保温相变涂料，隔热性能优异、阻燃、防水且使用寿命长；(2)用本发明提供的方法反应工艺简单、条件温和、流程短，适合工业化生产。
【附图说明】
[0025]图1为疏水改性后的二氧化硅气凝胶的FT-1R图；
[0026]图2为改性二氧化硅基负载PEG2000复合相变材料的FT-1R图；
[0027]图3为改性二氧化硅基负载PEG2000复合相变材料的DSC图。
【具体实施方式】
[0028]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0029]实施例1:
[0030]将3-氨丙基三甲氧基硅烷、对苯二甲醛、0.2mol L 1的盐酸溶液和无水乙醇以1:0.33:20:0.4的摩尔比混合，在室温下搅拌20min均匀混合，将上述溶液密封保存，在40°C保温12h形成凝胶。然后将得到的凝胶除去多余的乙醇/水混合液，浸泡在适量的无水乙醇中，继续在40°C保温24h后，移除残留的化学物质。如此重复2次。然后在升温速度为10C /min的程序下升温至80°C，常压干燥36h后得到改性纳米孔二氧化硅气凝胶。
[0031]将0.5g的PEG2000溶解在30mL无水乙醇中，在搅拌条件下使其完全溶解，于80°C下搅拌3h，获得均一溶液。将0.125g的改性二氧化硅气凝胶在100°C条件下抽真空4h，将基体的孔道完全打开。然后将经过抽真空处理的改性二氧化硅气凝胶分散于准备好的PEG2000溶液中，在80°C下搅拌6h小时，然后放于干燥箱中，在60°C下干燥36h，得到改性二氧化硅负载PEG复合相变材料。
[0032]将去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、颜料混合均匀，然后加入改性二氧化硅负载PEG复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维并混合均匀，然后将成膜乳液、消泡剂加入并混合均匀，搅拌并加入增稠剂调节粘度，得到气凝胶基保温相变涂料。其中，成膜乳液、改性二氧化硅负载PEG复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维、分散剂、润湿剂、成膜助剂、去离子水、消泡剂、增稠剂的质量比为100:5:25:5:1:0.5:2:50:0.3:0.3。
[0033]图1为疏水改性后的二氧化硅气凝胶的FT-1R图；图中明显有S1-0、CH = N-、和_013的衍射峰，可证明得到了改性纳米孔二氧化硅气凝胶；图2为改性二氧化硅基负载PEG2000复合相变材料的FT-1R图，图中明显有-CH2-和-OH的衍射峰，复合材料中成功引入了 PEG片段，证明成功合成改性二氧化硅基负载PEG2000复合相变材料；图3为改性二氧化硅基负载PEG2000复合相变材料的DSC图，由图中可看出复合相变材料的熔点为53.85°C，潜热值为149.34J.g \具有较好的储热性能。
[0034]实施例2:
[0035]将3-氨丙基二甲基乙氧基硅烷、4，4’-联苯二甲醛、0.1mol L 1的硝酸、无水甲醇以1:0.2:30:0.06的摩尔比混合，在室温下搅拌1min均匀混合，将上述溶液密封保存，在80°C保温6h形成凝胶。然后将得到的凝胶除去多余的乙醇/水混合液，浸泡在适量的无水乙醇中，继续在20°C保温1h后，移除残留的化学物质。如此重复I次。然后在升温速度为
2.50C /min的程序下升温至120°C，常压干燥24h后得到改性纳米孔二氧化硅气凝胶。
[0036]将0.5g的硬脂酸溶解在30mL无水乙醇中，在搅拌条件下使其完全溶解，于10°C下搅拌lh，获得均一溶液。将0.125g的改性二氧化硅气凝胶在40°C条件下抽真空2h，将基体的孔道完全打开。然后将经过抽真空处理的改性二氧化硅气凝胶分散于准备好的硬脂酸溶液中，在10°C下搅拌2h小时，然后放于干燥箱中，在40°C下干燥24h，得到改性二氧化硅负载硬脂酸复合相变材料。
[0037]将去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、颜料混合均匀，然后加入改性二氧化硅负载硬脂酸复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维并混合均匀，然后将成膜乳液、消泡剂加入并混合均匀，搅拌并加入增稠剂调节粘度，得到气凝胶基保温相变涂料。其中，成膜乳液、改性二氧化硅负载硬脂酸复合相变材料、空心玻璃微珠、纤维、分散剂、润湿剂、成膜助剂、颜料、去离子水、消泡剂、增稠