一种具有低导热系数气凝胶涂料及其制备方法

本发明属于无机材料，具体涉及一种具有低导热系数气凝胶涂料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的保温隔热材料存在导热性数高、密度大和疏水性差等问题，因此，需要开发一种新的绿色保温隔热材料来解决问题。二氧化硅气凝胶作为一种多孔功能性材料，具有很高的孔隙率和较低的介电常数以及热导率很低等优异性能，在绝热材料及建筑吸附材料等领域有着广阔的应用前景，其优异的防火和保温性能满足未来保温隔热材料的发展需求。

2、针对上述技术背景，本发明旨在对该二氧化硅气凝胶进行高附加值的利用，用简单的方法大量制备廉价二氧化硅气凝胶涂料，在极短的时间内用常压干燥的方法制备隔热保温涂料，具有非常大的环境意义和经济意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备的方法，有着原料成本低廉易得、制备条件温和、易于大规模生产等优点。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种具有低导热系数气凝胶涂料，按各组分重量份数计，包括二氧化硅气凝胶30-50份、金红石型二氧化钛5-10份、二氧化锆5-10份、分散剂1-2份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、成膜助剂1-2份、缔合增稠剂1-2份、硅酸铝盐5-10、苯丙乳液80-100份、空心玻璃微珠35-40份。

4、进一步地，所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料，按各组分重量份数计，包括二氧化硅气凝胶40-45份、金红石型二氧化钛6-8份、二氧化锆7-8份、分散剂1.2-1.8份、润湿剂1.2-1.5份、消泡剂1.2-1.5份、成膜助剂1.2-1.5份、缔合增稠剂1.2-1.5份、硅酸铝盐6-8、苯丙乳液85-90份、空心玻璃微珠35-40份。

5、进一步地，所述空心玻璃微珠的粒径为20-50微米，消泡剂是有机硅消泡剂，成膜助剂为十二碳醇酯，润湿剂为pe-100润湿剂。

6、本申请一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，主要包括以下步骤：

7、1)按照所述气凝胶涂料的各组分的重量份数称取原料，将消泡剂分两步添加，量取适量水与分散剂、润湿剂和第一部分消泡剂混合，在磁力搅拌器上低速搅拌一段时间，得到初步分散溶液；

8、2)向步骤1)的初步分散溶液中加入二氧化硅气凝胶、金红石型二氧化钛、二氧化锆和硅酸铝盐，在磁力搅拌器上高速搅拌一段时间，制得分散均匀的浆料；

9、3)向步骤2)的浆料中加入苯丙乳液、空心玻璃微珠，再次在磁力搅拌器上低速搅拌一段时间，得分散均匀的溶液；

10、4)向步骤3)中的搅拌后的溶液，加入第二部分消泡剂、成膜助剂，在磁力搅拌器上低速搅拌一段时间，得分散均匀的溶液；

11、5)向步骤4)中溶液加入增稠剂和水在磁力搅拌器上低速搅拌一段时间，即得到隔热保温涂料。

12、进一步地，步骤1)中，所述水与分散剂的质量比为50:1～2，搅拌速度为500-600r/min，搅拌时间为5-20min。

13、进一步地，步骤2)中，搅拌速度为800-1200r/min，搅拌时间为30-60min。

14、进一步地，步骤3)中，搅拌速度为350-450r/min，搅拌时间为10-20min。

15、进一步地，步骤4)中，搅拌速度为450-550r/min，搅拌时间为3-8min。

16、进一步地，步骤5)中，水与增稠剂的质量比是15-30:1，搅拌速度为350-450r/min，搅拌时间为20-40min。

17、进一步地，所述第一部分消泡剂的质量是两步添加消泡剂总质量的40-60％。

18、通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、1)本发明以二氧化硅气凝胶、金红石型二氧化钛、二氧化锆、硅酸铝盐、苯丙乳液、空心玻璃微珠等为原料，原料成本较低，制得的隔热保温涂料产品作为一种新型的保温材料，具有广阔的市场前景。

20、2)本发明方法的优势在于施工方便，只需喷涂一道涂层即可具备不同的功能，极大的缩短了整个工艺流程的时间，对于生产效率有着极大的提高。

21、3)本发明的气凝胶涂料加入的二氧化硅和硅酸铝盐本身具有极低的导热系数能够有效降低涂料的导热系数，同时二氧化钛和二氧化锆的加入增大了涂料的消光系数，能更好的反射太阳光和降低热辐射，从而进一步降低涂料的导热系数。本发明的气凝胶涂料加入苯丙乳液能够提高涂料的粘结强度，同时空心玻璃微珠本身作为一种较低的导热物质从而降低涂料的导热系数。

技术特征：

1.一种具有低导热系数气凝胶涂料，其特征在于按各组分重量份数计，包括二氧化硅气凝胶30-50份、金红石型二氧化钛5-10份、二氧化锆5-10份、分散剂1-2份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、成膜助剂1-2份、缔合增稠剂1-2份、硅酸铝盐5-10、苯丙乳液80-100份、空心玻璃微珠35-40份。

2.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料，其特征在于按各组分重量份数计，包括二氧化硅气凝胶40-45份、金红石型二氧化钛6-8份、二氧化锆7-8份、分散剂1.2-1.8份、润湿剂1.2-1.5份、消泡剂1.2-1.5份、成膜助剂1.2-1.5份、缔合增稠剂1.2-1.5份、硅酸铝盐6-8、苯丙乳液85-90份、空心玻璃微珠35-40份。

3.如权利要求1或2所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料，其特征在于所述空心玻璃微珠的粒径为20-50微米，消泡剂是有机硅消泡剂，成膜助剂为十二碳醇酯，润湿剂为pe-100润湿剂。

4.如权利要求1-3所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：

5.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述水与分散剂的质量比为50:1~2，搅拌速度为500-600r/min，搅拌时间为5-20min。

6.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于步骤2）中，搅拌速度为800-1200r/min，搅拌时间为30-60 min。

7.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于步骤3）中，搅拌速度为350-450r/min，搅拌时间为10-20 min。

8.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于步骤4）中，搅拌速度为450-550r/min，搅拌时间为3-8 min。

9.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于步骤5）中，水与增稠剂的质量比是15-30:1，搅拌速度为350-450r/min，搅拌时间为20-40 min。

10.如权利要求1所述的一种具有低导热系数气凝胶涂料的制备方法，其特征在于所述第一部分消泡剂的质量是两步添加消泡剂总质量的40-60%。

技术总结
本发明公开了一种具有低导热系数气凝胶涂料及其制备方法，所述气凝胶涂料按各组分重量份数计，包括二氧化硅气凝胶30‑50份、金红石型二氧化钛5‑10份、二氧化锆5‑10份、分散剂1‑2份、润湿剂1‑2份、消泡剂1‑2份、成膜助剂1‑2份、缔合增稠剂1‑2份、硅酸铝盐5‑10、苯丙乳液80‑100份、空心玻璃微珠35‑40份。本发明制备的二氧化硅气凝胶涂料经测试具有较低的导热系数，较高的粘结强度及较强的防火防水性能。由此得出本发明制备的二氧化硅气凝胶涂料具有优良的性能，且生产成本低，有着广泛的市场前景。

技术研发人员：王建国,刘昌盛,宋鑫,邵方君,潘文杰,古国欢
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15