一种保温隔热涂层结构及其制备方法与流程

本技术涉及节能涂料领域，更具体地说，它涉及一种保温隔热涂层结构及其制备方法。

背景技术：

1、能源问题是制约人类进步的严重障碍，其中建筑能耗占30-40％，并且随着我国建筑行业的迅速发展，建筑能耗的占比也日益升高。在建筑能耗中，采暖和空调的能耗约占建筑物总能耗的55％，因此，研究和开发建筑隔热涂料具有重大的经济、环境和社会效益。

2、目前，大部分建筑物保温涂料中起保温作用的主要是泡沫塑料、膨胀珍珠岩和空心微珠等成分，利用颗粒内部的孔隙与颗粒之间的空隙，阻止热流的传递和辐射传热，并取得了一定的保温效果。但是随着国家对建筑物的节能要求，仅靠上述几种材料明显不能满足需求。比如，相关技术中涉及一种保温隔热涂料，其由水、纤维素、分散剂、spa202消泡剂、润湿剂、多功能助剂、丙二醇、钛白粉、硅藻土、中空玻璃微珠、弹性防水乳液、f111消泡剂、增稠剂和防腐杀菌剂原料混合而成。针对该涂料进行隔热性能试验，结果表明，其隔热性能温度差仅为12-16.7℃。由此可知，涂料的隔热性能仍有很大的提升空间。

技术实现思路

1、为了提高涂料的隔热保温效果，本技术提供一种保温隔热涂层结构及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种保温隔热涂层结构，所述保温隔热涂层结构包括保温层和功能层；

3、所述保温层由保温涂料固化形成，所述保温涂料，按重量份数计，包括以下原料：

4、聚硅氧烷预聚体20-35份；

5、自交联丙烯酸5-10份；

6、有机硅改性空心微珠4-6份；

7、有机硅改性废胶粉3-5份；

8、所述有机硅为碳原子数大于等于6的有机硅化合物，优选所述有机硅化合物为辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十四烷氧基硅烷中的任意一种；

9、所述功能层由功能涂料固化形成，所述功能涂料，按重量份数计算，包括以下原料：

10、水性丙烯酸树脂60-80份；

11、隔热填料20-30份；

12、氰胺类化合物10-15份；

13、通式(ⅰ)表示的化合物20-30份；

14、

15、通式(ⅰ)中，n的数值没有特别限制，从功能层和保温层交联效果和防水效果看，n越大则有利于上述效果的实现，优选n为5-80的整数，如10、15、20、30、40、50、60、70；

16、r1、r2和r3各自独立地选自氢原子、c1～c6的直链或支链烃基及其衍生物。

17、本发明中，所述聚硅氧烷预聚体由纳米二氧化硅溶胶、氧基硅烷和硅烷封端剂制备而成。

18、作为优选的，所述聚硅氧烷预聚体中，纳米二氧化硅溶胶、氧基硅烷和硅烷封端剂的质量比为1:(0.8-1.2):(0.2-0.5)，进一步优选的质量比为1:1:0.35。

19、作为优选的，所述氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

20、进一步优选的，所述氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的两种及两种以上的混合物。

21、所述硅烷封端剂选自四甲基二硅氧烷、n-(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、苯胺甲基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种。

22、在一个具体的实施方式中，所述聚硅氧烷预聚体通过以下方法制备得到：将纳米二氧化硅溶胶、氧基硅烷和硅烷封端剂混合，控制温度为45-55℃、转速为30-35rpm，预聚反应2-4h，得到分子量在6-8万的聚硅氧烷预聚体。

23、本发明中，所述有机硅改性空心微珠的制备方法为：将中空微球与碳原子数大于等于6的有机硅化合物混合，加入甲醇和氨水，超声处理后离心，弃去上清液，使用甲醇洗涤沉淀，将沉淀加入硅酸钠溶液中反应，反应结束后用甲醇洗涤，即得有机硅改性空心微珠。

24、作为优选的，中空微球与碳原子数大于等于6的有机硅化合物的质量比为1:(4-6)。

25、进一步优选的，中空微球与碳原子数大于等于6的有机硅化合物的质量比为1:5。

26、作为优选的，加入甲醇和氨水时，按照碳原子数大于等于6的有机硅化合物:甲醇:氨水＝1:(5-6):(1-1.2)添加。

27、作为优选的，氨水的质量分数为20-30％。

28、作为优选的，硅酸钠溶液的使用量，按照碳原子数大于等于6的有机硅化合物:硅酸钠溶液＝1:(0.15-0.2)使用。

29、作为优选的，硅酸钠溶液的质量分数为10-20％。

30、作为优选的，所述有机硅改性废胶粉的制备方法为：将废胶粉浸入碱液中预处理，取出洗涤后，再浸入碳原子数大于等于6的有机硅化合物中，并加入甲醇，超声处理后离心，弃去上清液，洗涤沉淀，即得有机硅改性废胶粉。

31、作为优选的，废胶粉与碳原子数大于等于6的有机硅化合物的质量比为1:(6-8)，进一步优选的，质量比为1:7。

32、作为优选的，碱液为质量分数为10％的氢氧化钠溶液。

33、作为优选的，废胶粉与碱液的质量比为1:(5-10)。

34、作为优选的，保温涂料和功能涂料的原料，还可以包括本领域常规的添加助剂，如流平剂、防腐剂、分散剂、偶联剂、防霉剂、消泡剂、触变剂、防沉剂等。

35、本发明中，所述功能层中水性丙烯酸树脂选自joncryl@678、6292、vinofan w 3109ap中的一种或多种；所述隔热填料选自空心玻璃微珠、金红石型二氧化钛中的一种或两种；所述氰胺类化合物选自三聚氰胺。

36、第二方面，本技术提供一种保温隔热涂层结构的制备方法，包括以下步骤：

37、s1，分别制备保温涂料和功能涂料；

38、s2，将保温涂料涂覆在被覆物表面，固化，形成保温层；

39、s3，将功能涂料涂覆在保温层表面，固化，形成功能涂层。

40、所述保温涂料的制备方法为：将聚硅氧烷预聚体、自交联丙烯酸、有机硅改性空心微珠、有机硅改性废胶粉混合，得到保温涂料；

41、所述功能涂料的制备方法为：将水性丙烯酸树脂、隔热填料、氰胺类化合物、通式(ⅰ)表示的化合物混合，得到功能涂料；

42、所述保温涂料的固化温度常温即可，固化时间一个小时左右；

43、所述功能涂料的固化温度常温即可，固化时间一个小时左右。

44、综上所述，本技术至少具有以下有益效果：

45、本技术的保温隔热涂层由双层结构组成，内层为保温层，主要起保温隔热、防水作用；外层为功能层，主要起防水、隔热、保护作用，两层结构相互配合，为涂层结构提供了较好的保温和防水效果。

46、保温涂料中具有有机-无机杂化结构，该杂化结构以二氧化硅为核，以碳链为壳，同时兼具刚性和韧性，大大提高了涂层结构的各项性能；

47、保温涂料中的空心微珠和废胶粉均具有保温隔热效果，且二者还可产生较明显的协同促进效果；在涂料体系中，废胶粉和空心微珠与其他原料之间具有较明显的粒径级差，可充分填充在由有机-无机杂化结构形成的立体网状结构中，进一步提高了涂料体系的稳定性和强度，使保温隔热效果的提高成为可能；

48、废胶粉为建筑业废弃物，来源广泛价格低廉，且实现了废弃资源的重复利用，有助于节能环保；

49、采用具有长碳链结构的有机硅化合物对空心微珠和废胶粉进行表面接枝改性后，进一步增强了空心微珠和废胶粉与有机-无机杂化结构之间的交联强度，并且通过改性，还大大提高了空心微珠和废胶粉的疏水性能，继而提高了涂层结构的耐水效果，有效减少了因水渗透而造成涂层结构性能部分或全部丧失的情况发生；

50、功能涂料中的氰胺类化合物是一种同时具有氰基和氨基的物质，具有较高的反应活性，其活泼的氨基可以与通式(ⅰ)化合物中的酰氯基团发生反应，生成酰胺基，酰胺基的氢键缔合能力以及极性均极强，相邻酰胺基之间容易形成氢键，有利于增强分子结构的稳定性以及强度，使得分子链不容易断裂，进而有利于提高涂层结构的硬度和耐久性；

51、通式(ⅰ)化合物中的长碳链结构还可提高涂层结构的防水性能，使涂层不易受水侵蚀，进一步保证了功能层和保温层的保温隔热效果。