本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料及其制备方法。
背景技术：
二氧化硅气凝胶具有纳米孔隙，是一种多孔性固态材料，具有低密度，高孔隙率的结构特点，导热系数可低达0.013w/m·k，具有超级绝热性能。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2-3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献，成为一种理想的透明隔热保温材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。中国专利“一种基于二氧化硅的高保温性气凝胶涂料(申请号201810279612.7)”通过使用二氧化硅气凝胶改性环氧树脂乳液得到了保温性能突出的气凝胶涂料。但是，目前二氧化硅气凝胶大多数是以正硅酸乙酯作为硅源，导致其成本高昂。
丙烯酸乳液作为一种水性材料，固化后能形成致密的涂膜，能抵抗0.3mpa水压，已成功用于大量建筑防水涂料中。市面上的隔热保温材料根据材质的不同可以分为有机及无机两大类，有机保温材料主要为：发泡聚氨酯、聚苯板、酚醛泡沫等，但该类型材料易老化，遇明火易燃烧并释放有毒气体，大多数施工为板材拼接，容易导致建筑渗水。无机类材料主要为岩棉、玻璃棉、玻化微珠等，该类型材料易开裂、容重大、导热系数高、吸水率高不防水。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种原材料易得、成本低廉、性能优良的基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料，由以下重量百分比的原料制成：气凝胶丙烯酸乳液混合浆料55-70％、功能性填充料25-40％、润湿剂1％、成膜助剂3％、消泡剂1％；气凝胶丙烯酸乳液混合浆料由气凝胶粉末和丙烯酸乳液混合而成，气凝胶是以水玻璃为硅源的二氧化硅气凝胶。
气凝胶粉末和丙烯酸乳液的质量比为1:3-6。
功能性填充料为金红石型钛白粉及立德粉；润湿剂为聚醚改性有机硅润湿剂；成膜助剂为醇酯-十二；消泡剂为矿物油消泡剂。
上述基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用质量分数21％的水玻璃和30％甲酰胺，按质量比水玻璃:甲酰胺:乙二醇为1:3:1混合，开动搅拌并恒温在50℃反应2.5小时，用10％冰醋酸调节ph至12-13生成二氧化硅凝胶；
(2)将二氧化硅凝胶置于老化液中老化12-24h；
(3)将老化后的二氧化硅凝胶置于专用改性液中改性24-60小时，每12-48小时换一次改性液，重复3-5次；
(4)将改性完成后的二氧化硅凝胶置于30-100℃条件下干燥12-48小时得到气凝胶；
(5)将气凝胶磨碎过300目筛网后与与丙烯酸混合加入高速分散机，保持1500r/min，加入功能性填充料及润湿剂，高速分散45分钟，得到混合浆料；
(6)继续搅拌混合浆料，并同步加入成膜助剂及消泡剂，高速分散30分钟，即得。
老化液按去离子水:无水乙醇质量比为1:5-10配置；改性液由甲基三乙氧基硅烷和正己烷按质量比1:10-50配制。
针对目前二氧化硅气凝胶生成价格高和隔热保温材料性能不佳等问题，发明人研制了一种基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料，由以下重量百分比的原料制成：气凝胶丙烯酸乳液混合浆料55-70％、功能性填充料25-40％、润湿剂1％、成膜助剂3％、消泡剂1％；气凝胶丙烯酸乳液混合浆料由气凝胶粉末和丙烯酸乳液混合而成，气凝胶是以水玻璃为硅源的二氧化硅气凝胶。据此，发明人还建立了相应制备方法。本发明使用廉价易得的水玻璃(硅酸钠)作为气凝胶的硅源，并通过常温常压方式制备二氧化硅气凝胶，其成本低廉，产品保温隔热性能优异，有益于气凝胶的推广应用。因此，发明人采用其气凝胶粉末和丙烯酸乳液混合料作为水性基料，搭配润湿剂、成膜助剂和消泡剂制得了，该发明制得具备良好的保温隔热及防水功能的保温隔热防水涂料。
具体实施方式
实施例基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料及其制备
基本配方(重量百分比)：气凝胶丙烯酸乳液混合浆料55-70％、功能性填充料25-40％、润湿剂1％、成膜助剂3％、消泡剂1％；气凝胶丙烯酸乳液混合浆料由气凝胶粉末和丙烯酸乳液混合而成，气凝胶是以水玻璃为硅源的二氧化硅气凝胶。
各实施例和对照组的具体配方见表1。
表1实施例1-3各原料配比(重量百分比％)
其中，功能性填充料为金红石型钛白粉及立德粉(金红石和立德粉比例为4:6，金红石型钛白粉为天津麦斯特科技有限公司r-566型钛白粉，立德粉为河北唯彩颜料有限公司b311型立德粉)；润湿剂为聚醚改性有机硅润湿剂(迈图408型有机硅润湿剂)；成膜助剂为醇酯-十二(伊士曼texnol成膜助剂酯醇12)；消泡剂为矿物油消泡剂(台湾中亚nxz消泡剂)。
制备方法，包括以下步骤：
(1)使用质量分数21％的水玻璃和30％甲酰胺，按质量比水玻璃:甲酰胺:乙二醇为1:3:1混合，开动搅拌并恒温在50℃反应2.5小时，用10％冰醋酸调节ph至12-13生成二氧化硅凝胶；
(2)将二氧化硅凝胶置于老化液中老化12-24h；老化液按去离子水:无水乙醇质量比为1:5-10配置；
(3)将老化后的二氧化硅凝胶置于专用改性液中改性24-60小时，每12-48小时换一次改性液，重复3-5次；改性液由甲基三乙氧基硅烷和正己烷按质量比1:10-50配制。
(4)将改性完成后的二氧化硅凝胶置于30-100℃条件下干燥12-48小时得到气凝胶；
(5)将气凝胶磨碎过300目筛网后与与丙烯酸混合加入高速分散机，保持1500r/min，加入功能性填充料及润湿剂，高速分散45分钟，得到混合浆料；
(6)继续搅拌混合浆料，并同步加入成膜助剂及消泡剂，高速分散30分钟，即得。
将实施1-3的基于二氧化硅气凝胶改性的保温隔热防水涂料成品和没使用气凝胶改性的防水保温涂料(参见中国专利申请201810245488.2)进行性能测试(测试标准：不透水性，拉伸强度，耐热性参照jg/t375-2012金属屋面丙烯酸高弹防水涂料；导热系数测试参照gb/t10294-2008；温差对比测试参照jg/t235-2008建筑反射隔热涂料)结果见表2。
表2实施例及对照组性能测试结果
现有气凝胶涂料相关产品均无使用气凝胶涂料后的温差对比，而从表2可知，通过温差对比数据更直观体现本发明实施例1-3产品在保温隔热等各方面均体现出比对照组更优异的性能。