触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法_2

文档序号:9559953阅读:来源:国知局
60份,功能性材料10-65份,助剂1-10份;所述功能性材料为 硅晶须、陶瓷晶须、滑石粉、云母粉中的一种或多种;所述助剂包括消泡剂、润湿剂、流平剂、 分散剂。
[0005] 上述专利的公开和实施,将隔热涂料从普通隔热涂料推进到纳米粉体隔热涂料, 再到具有纳米多孔结构气凝胶改进隔热涂料,将有利于高性能涂料开发和应用的推进,但 是仍然存在许多问题。溶胶-凝胶形成网络纳米孔制备气凝胶材料的工艺,或需要特殊设 备如超临界干燥设备,或需要大量的有机溶胶置换如乙醇、正己烷等,工艺过程复杂、设备 投资大而且因为有机溶剂易燃易爆还不安全。更为重要的气凝胶材料在涂料中的应用开发 依然是十分艰难的,原因如下:一是气凝胶材料密度极低,与其他物料密度相差大,在涂料 中的分散混合十分困难;二是疏水性的气凝胶粉末很难在水性环境中与其他物料混合,在 油性中所得产品又不环保,而如果选用亲水性气凝胶粉末在水性环境中会转化成水凝胶, 凝胶孔洞的纳米结构将因水相巨大的表面张力产生的毛细管力导致孔洞结构塌落,无法发 挥技术人员所期望的纳米孔隔热效益;三是气凝胶材料目前制备成本很高,即便能成功加 入到涂料中,也将导致涂料成本迅速上升,导致产品的性价比降低。
[0006] 而目前尚没有自身具备纳米多孔结构的涂料产品公布。
[0007] 为解决以上问题,本发明提出了一种新的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法。

【发明内容】

[0008] 为解决传统防腐隔热涂料存在的不足,本发明提出了一种以触变性胶体为模板剂 的纳米多孔防腐隔热涂料及其制备方法,其包括以下步骤。
[0009] (1)制备触变性胶体。
[0010] 所述触变性胶体,包括无机触变性胶体和有机触变性胶体中一种或几种。
[0011] 所述无机触变性胶体包括氧化铝胶体、氧化钛胶体、氧化锆胶体、氢氧化铁胶体、 五氧化二钒胶体、钙矾石胶体、氧化硅-氧化铝胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、蒙脱石、钠基膨 润土、有机膨润土、白土、凹凸棒石粉、气相二氧化硅、气凝胶、预剪切硅凝胶;优选氧化铝胶 体、氧化硅-氧化铝胶体、钙矾石胶体、硅酸镁铝、硅酸镁锂、白土、凹凸棒石粉和预剪切硅 凝胶。
[0012] 所述有机触变性胶体包括纤维素衍生物、淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、 甲壳胺、阿拉伯胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚 丙烯酸盐,优选纤维素衍生物、淀粉、黄原胶和聚乙烯醇。
[0013] 所述氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶生成,将硅溶胶用水稀释,硅溶 胶与水质量分数为1~50:100,得稀释硅溶胶;铝溶胶用水稀释,铝溶胶与水质量分数为 1~50:100,得稀释铝溶胶。将硅溶胶与铝溶胶按1~100:1~100混合得粘稠状的氧化硅-氧 化铝胶体。
[0014] 所述钙矾石胶体,由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾 石粉体与水混合而成,优选由硫酸铝与石灰反应生成。
[0015] 所述氧化硅-氧化铝胶体,由硅溶胶与铝溶胶生产,将硅溶胶和铝溶胶用水稀释, 搅拌混合得粘稠状的氧化硅-氧化铝胶体。
[0016] 所述预剪切硅凝胶,是在硅溶胶变稠即将转变为凝胶时,或在已经变成凝胶后,对 硅凝胶进行搅拌等剪切处理制成硅凝胶浆料。
[0017] 所述纤维素衍生物包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、 氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素纤维素。
[0018] (2)将触变性胶体、成膜剂、增强粉料、功能粉料和外加剂混合,得到防腐隔热涂 料。
[0019] 所述防腐隔热涂料,其物料质量分数比是触变性胶体:成膜剂:增强粉料:功能粉 料:外加剂=10-: 1000 :l~l〇〇: l~l〇〇〇: 1~1000:0. 〇1~1 ;优选触变性胶体:成膜剂:增强粉 料:功能粉料:外加剂=50~200 :5~100:5~200:5~200:0. 01~1,特别优选触变性胶体:成膜 剂:增强粉料:功能粉料:外加剂=100~150 :20-80:50-120:50-120:0· 01~1。
[0020] 所述成膜剂包括无机成膜剂和有机成膜剂。
[0021] 所述无机成膜剂包括硅溶胶、铝溶胶、氧化硅-氧化铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、硅酸 钾、硅酸钠、硅酸乙酯、磷酸二氢铝、磷酸铝中的一种或几种。
[0022] 所述有机成膜剂为水性有机树脂,包括丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树 月旨、聚酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和有机氟树脂中的一种或几种。
[0023] 所述增强粉料包括粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、沸石粉、蛭石粉、硅灰、硅微粉、玻璃 粉、氧化铝粉、硅藻土、膨润土、凹凸棒石粘土、稻壳灰中的一种或几种。
[0024] 所述功能粉料包括红外反射粉料、红外辐射粉料和防锈粉料中的一种或几种。
[0025] 所述红外反射粉料包括玻化微珠、漂珠、氧化硅空心珠、氧化铝空心珠、氧化锆空 心珠、硅酸铝空心微珠、云母、铝粉中的一种或几种。
[0026] 所述红外辐射粉料包括炭黑、氧化铁、氧化钛、偏钛酸、硫酸氧钛、钛酸锆、六钛酸 钾晶须、氮化钛、氧化锆、硅酸锆、碳化锆、碳化硅、碳化硼、氧化铬、氧化锰、氧化钴、氧化铜、 氧化镍、氧化铈、氧化铽中的一种或几种。
[0027] 所述防锈粉料包括氧化铁、氧化锌粉、铝粉、红丹、锌铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、偏 硼酸钡、钙铁粉中的一种或几种。
[0028] 所述外加剂包括防水剂、减缩剂、分散剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。
[0029] 首先介绍触变性胶体为模板剂制备纳米多孔隔热涂料的机理。
[0030] 模板剂又叫结构导向剂,在微孔化合物生成过程中起着结构模板作用,诱导特殊 结构的生成,在沸石分子筛的制备过程中广泛采用有机胺类和季铵离子作为模板剂。
[0031] 触变性胶体,一类具有触变结构的胶体,其具有以下特点:(1)从有结构到无结 构,或从结构的拆散作用到结构的恢复作用是一个等温可逆转换过程;(2)体系结构的这 种反复转换与时间有关,即结构的破坏和结构的恢复过程是时间的函数。同时结构的机械 强度变化也与时间有关。实际上,触变性是体系在恒温下"凝胶-溶胶"之间的相互转换过 程的表现,对于触变性胶体,只用机械力(振摇等),不需加热就可使凝胶变为溶胶;不需冷 却,只需静置一定时间,又由溶胶变为凝胶。
[0032] 实际上也可以理解为触变性胶体是介于溶胶和凝胶之间粘稠状胶体。胶体的基本 粒子为l~l〇〇nm,基本粒子之间相互结合形成具有三维网络结构的纳米多孔骨架,故而,简 单的来说,触变性胶体就是在剪切力下仍然具有纳米多孔结构的粘稠性物质。
[0033] 当成膜剂和其他物质与触变性胶体混合时,由于胶体粘稠性和可剪切性,结合剂 和其他物质可以均匀地分散在胶体中,直到逐步硬化从而具备了触变性胶体原有的纳米多 孔结构。这就是本发明中触变性胶体发挥的模板剂作用。
[0034] 无机胶体触变剂一般具有棒状或片状的结构,比表面积较大、表面带有电荷,具较 好的悬浮性,吸水后会膨胀胶化从而具有胶黏性和触变性。其中氧化铝胶体还具有易分散 性、水溶可逆性、稳定性等特
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