本发明涉及复合材料技术领域，具体地，涉及一种保温隔热流变材料及其制备方法。
背景技术
隔热材料是能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。隔热材料分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。其中多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，具有体密度小、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好等特点。
气凝胶材料属于隔热材料中的多孔隔热材料。气凝胶是以纳米粒子或高聚物分子为骨架组成的内部充满气态物质的低密度多孔性材料，其内部分布大量纳米孔，具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低热导率等特性。因此，气凝胶在超低密度耐高温隔热材料上具有广泛的应用前景。目前，气凝胶作为新型节能环保材料的隔热保温材料在航空航天、建筑、石化等领域已得到应用。例如二氧化硅气凝胶、三氧化二铝气凝胶、二氧化锆气凝胶等，它们是通过干燥方法将湿凝胶中的液体被气体所取代，同时凝胶的网络结构基本保留不变所得的多孔材料。
现有的一种外墙隔热保温腻子，其特点是反射、隔热、辐射“三合一”型，不仅能够最大限度地反射红外光和可见光，而且在冬季保温隔热、夏季降温保冷、节省能源消耗。但是该产品质量不稳定，且保温隔热效果一般，制备过程复杂，疏水修饰过程控制无法控制以及不易判断其疏水程度。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出一种保温隔热流变材料，能够克服流变材料在干燥过程中产生的收缩、塌陷、掉粉、强度差的缺点，同时该材料中不含有机组分，阻燃性好，具有保温隔热、找平墙体、强化外层涂料附着等多种功能。
本发明还提出了一种保温隔热流变材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的保温隔热流变材料，含有:
气凝胶粉5～80重量份；
增强体40～240重量份；
乳胶液40～180重量份；
阻燃剂0～20重量份；以及
水90～150重量份。
优选地，所述气凝胶粉的粒径为0.1um～1mm。
优选地，所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶粉、碳气凝胶粉、三氧化二铝气凝胶粉和二氧化钛气凝胶粉的一种或多种混合物。
优选地，所述增强体还包含空心玻璃微珠、玻化微珠、膨胀珍珠岩中的一种或多种混合物。
优选地，所述空心玻璃微珠的振实密度为120～600kg/m3，粒径为15～135um；所述玻化微珠的振实密度为160～800kg/m3；所述膨胀珍珠岩的振实密度为240～650kg/m3，粒径为30～200um；所述高岭土的振实密度为2500～2600kg/m3，粒径为10～50um。
优选地，所述乳胶液含有纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、氯偏乳液和有机硅乳液中的一种或多种混合。
优选地，所述阻燃剂为季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺、硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝和硅系助燃剂中的一种或多种混合。
根据本发明第二方面实施例的保温隔热流变材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1，将乳胶液40～180重量份；阻燃剂0～20重量份和水90～150重量份混合均匀得到预混物；
步骤2，向所述预混物中加入气凝胶粉5～80重量份和增强体40～240重量份搅拌均匀以得到所述保温隔热流变材料。
优选地，所述增强体为空心玻璃微珠、玻化微珠、膨胀珍珠岩和高岭土中的一种或多种混合物。
优选地，所述乳胶液含有纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、氯偏乳液和有机硅乳液中的一种或多种混合。
本发明的上述技术方案至少具有如下效果之一：
(1)该保温隔热流变材料具有较好的保温隔热效果，热导率能达到0.06w/m·k以下；
(2)干燥后的保温隔热流变材料抗拉抗压强度高，不掉粉，乳液干燥后形成的高分子网络处于多孔材料的表面，起到粘结作用，同时能够起到支撑骨架作用，提高强度；
(3)组分均为无机材料，并通过添加一定量的阻燃剂，提高该流变材料的阻燃性能；
(4)室内墙体，使用后兼具保温隔热与找平墙体的功能，也可用于金属、木材、管道、阀门、锅炉、反应釜、磨具等表面，用途广泛，市场广阔；
(5)制备方法简单，适合工业化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面具体描述根据本发明实施例的保温隔热流变材料。
根据本发明实施例的保温隔热流变材料含有气凝胶粉5～80重量份，增强体40～240重量份，乳胶液40～180重量份，阻燃剂0～20重量份；以及水90～150重量份。该组分的保温隔热流变材料的密度、粘度、流变较好,具有良好的保温隔热的效果，热导率能达到0.06w/m·k以下，干燥后的保温隔热流变材料抗拉抗压强度高，不掉粉，乳液干燥后形成的高分子网络处于多孔材料的表面，起到粘结作用，同时能够起到支撑骨架作用，提高强度。需要说明的是，本发明的保温隔热流变材料的组分及含量并不能作为对本发明的限制，可根据例如使用环境等要求进行适当调整。
气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体，略低于空气密度，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”，其内部的颗粒非常小可达纳米量级。气凝胶的种类很多、有二氧化硅系、氧化铝系等，本发明的气凝胶可以为常见的二氧化硅气凝胶粉、碳气凝胶粉、三氧化二铝气凝胶粉和二氧化钛气凝胶粉的一种或多种混合物，优选地，粉体的粒径可以为0.1～1mm之间。
其中，增强体还可以包含空心玻璃微珠、玻化微珠、膨胀珍珠岩和高岭土等中的一种或多种混合物。
空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，是一种微米级新型轻质材料，其主要特点是密度比玻璃微珠更小，导热性更差，其主要成分是硼硅酸盐，空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和再加工性能。本发明的保温隔热可以为常规的选择，优选地，其振实密度为120～600kg/m3。通过加入空心玻璃微珠能够在增强保温隔热流变材料的保温隔热效果。
玻化微珠表面形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热﹑防火性能，玻化微珠作为轻质填充骨料和绝热、防火和保温材料。本发明的玻化微珠可以为常规选择，优选地，振实密度为160～800kg/m3，可提高涂料的易流动性和自抗强度。
膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料，该材料有助于提高保温隔热流变材料的保温和隔热的效果。
较纯的高岭土较呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质，本发明的高岭土的振实密度为2500～2600kg/m3，粒径为10～50um，但并不能作为对本发明的限定，添加高岭土的的保温隔热流变材料具有较好的可塑性和耐火性能。
所述乳胶液可以含有纯丙乳液，硅丙乳液，苯丙乳液，氯偏乳液和有机硅乳液中的一种或多种。
纯丙乳液的作用是作为气凝胶粉、空心玻璃微珠和膨润土的分散介质，干燥后形成具有柔韧性的膜将这些填料包裹在其中，以使气凝胶粉和空心玻璃微珠稳定包裹在一起，增强其柔韧性，不易粉碎，本发明的其他实施例中也可以采用硅丙乳液部分替代纯丙乳液。苯丙乳液具有较好的耐水、耐碱、耐洗擦性能，同时具有较好的附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能，其与纯丙乳液类似，由于其性能、价格均低于纯丙乳液，因此可以部分替代纯丙乳液而不致膜的柔韧性变差，同时能够降低成本。
氯偏乳液的主要作用是阻燃，同时也作为气凝胶粉等填料的分散介质。当然本发明的其他实施例中也可以采用其他同时具有阻燃和分散作用的物质。并不能作为本发明的限制。
有机硅乳液简称硅乳，是一种水包油型的硅油、水和表面活性剂等组成的乳液，其主要作用是增强膜的韧性、耐高温性、耐老化性、耐水性。进一步提高流变材料的韧性、耐高温性、耐老化性和耐水性。
本发明中的阻燃剂可以为常规的选择，优选地，阻燃剂为季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺、硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝和硅系助燃剂中的一种或多种混合，进一步提高流变材料的助燃性能。
本发明的上述材料及组分均为市售或根据本领域的技术人员公知的方法制备得到，对此为本领域的公知，在此不再赘述。
根据本发明实施例的保温隔热流变材料，具有较好的保温和隔热的性能，热导率能达到0.06w/m·k以下，干燥后的保温隔热流变材料抗拉抗压强度高，不掉粉，乳液干燥后形成的高分子网络处于多孔材料的表面，起到粘结作用，同时能够起到支撑骨架作用，提高强度，且阻燃性较高，可用于室内墙体，也可用于金属、木材、管道、阀门、锅炉、反应釜、磨具等表面，且适合工业化生产。
根据本发明实施例的保温隔热流变材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1，将乳胶液40～180重量份；阻燃剂0～20重量份和水90～150重量份混合均匀得到预混物。
其中，乳胶液包含有纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、氯偏乳液和有机硅乳液中的一种或多种混合。
具体的步骤1中的组分及各组分的作用等已经在上述做了详细的说明，在此不再赘述。
步骤2，向所述预混物中加入气凝胶粉5～80重量份和增强体40～240重量份搅拌均匀以得到所述保温隔热流变材料。
其中，增强体中包含空心玻璃微珠、玻化微珠、膨胀珍珠岩和高岭土中的一种或多种混合物。
具体地步骤2中的各组分上述已做详细说明，再此不在赘述。
本发明的保温隔热流变材料各组分的添加顺序没有特定的限制，可以根据实际应用环境进行调整添加顺序和比例。
本发明实施例的保温隔热流变材料的制备方法简单、能够制备出性能良好且保温隔热流变材料，适合工业化生产。
为使本领域的技术研究人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
1)预混物的制备
按重量份计，将纯丙乳液、苯丙乳液和氯偏乳液150重量份，其中，纯丙乳液：苯丙乳液：氯偏乳液质量比为3:6:1，氢氧化镁阻燃剂(振实密度为2360kg/m3，山东银瑞阻燃材料有限公司)10质量份和水90重量份混合均匀得到预混物。
2)保温隔热流变材料的制备
向上述预混物中加入二氧化硅气凝胶粉末(上海益源实业有限公司，密度95kg/m3，热导率0.019w/(m·k)，孔隙率98％，比表面积800m2/g，孔径20nm)28重量份，空心玻璃微珠(东莞市汇欣工贸有限公司，振实密度为250kg/m3，平均粒径为45um，)80重量份和膨胀珍珠岩(信阳市东恒珍珠岩有限公司，振实密度为450kg/m3，平均粒径为180um，)20重量份混合，并在搅拌机中先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体，直到完全混合均匀以得到保温隔热流变材料。
性能测试，将上述保温隔热流变材料涂抹5mm厚在聚乙烯塑料板上，涂抹样品面积30*30cm，待干燥后脱模得到样品块，测其导热系数(25℃环境)为0.035w/(m·k)，表明保温隔热流变材料具有较高的保温隔热效果。
实施例2：
1)预混物的制备
按重量份计，将纯丙乳液和苯丙乳液40重量份，其中，纯丙乳液：苯丙乳液质量比为4:6，阻燃剂(季戊四醇：聚磷酸铵：三聚氰胺质量比为3:5:2，山东银瑞阻燃材料有限公司)10质量份和水150重量份混合均匀得到预混物。
2)保温隔热流变材料的制备
向上述预混物中加入碳气凝胶粉末(密度68kg/m3，热导率0.023w/(m·k)，河北金纳科技有限公司)20重量份，空心玻璃微珠(振实密度在200kg/m3，平均粒径为50um，山西海诺科技有限公司)80重量份和高岭土(振实密度为2500kg/m3，平均粒径为10um，龙岩高岭土股份有限公司)80重量份混合，并在搅拌机中先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体，直到完全混合均匀以得到保温隔热流变材料。
性能测试，将上述保温隔热流变材料涂抹5mm厚在聚乙烯塑料板上，涂抹样品面积30*30cm，待干燥后脱模得到样品块，测其导热系数(25℃环境)为0.056w/(m·k)，表明保温隔热流变材料具有较高的保温隔热效果。
实施例3：
1)预混物的制备
按重量份计，将硅丙乳液、苯丙乳液和氯偏乳液共计120重量份，其中，硅丙乳液：苯丙乳液：氯偏乳液质量比为3:4:3，和水120重量份混合均匀得到预混物。
2)保温隔热流变材料的制备
向上述预混物中加入二氧化钛气凝胶粉末(密度154kg/m3，热导率0.022w/(m·k)，广东埃力生高新科技有限公司)40重量份，空心玻璃微珠(振实密度在200kg/m3，平均粒径为50um，山西海诺科技有限公司)60重量份和膨胀珍珠岩(振实密度为450kg/m3，粒径为180um，信阳市东恒珍珠岩有限公司)40重量份混合，并在搅拌机中先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体，直到完全混合均匀以得到保温隔热流变材料。
性能测试，将上述保温隔热流变材料涂抹5mm厚在聚乙烯塑料板上，涂抹样品面积30*30cm，待干燥后脱模得到样品块，测其导热系数(25℃环境)为0.047w/(m·k)，表明保温隔热流变材料具有较高的保温隔热效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。