CN101029191A - 纳米绝热涂料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米绝热涂料及其生产方法，将纳米孔级二氧化硅或纳米三氧化二铁、纳米碳、纳米二氧化钛、纳米氧化锡/纳米三氧化二铅、纳米石墨，分散到两种以上树脂聚合交联的树脂中，对其进行改性，在改性后的树脂中加入片状珠光云姆粉和铝粉。解决了现有绝热涂料在气体分子的热传导、气体的对流传导、固体材料的热传导、红外辐射传热等方面，导热系数大的问题。
Description
技术领域：
本发明提供一种纳米绝热涂料及其生产方法，用于属于建筑材料技术领域。
背景技术：
本发明涉及的绝热涂料是指用于建筑物的隔凉隔热、保温窑炉或保温设备的内、外衬；绝热层等部位，以最大限度地阻止热流传递和减少热损失的所有工程涂料。这些保温设备可分为间歇运行和连续式运行两大类。在连续性运行的设备中连续的热流通过围护结构向外传递，最终散发到大气或大地中为热损失的主要方式。围护结构中涂料的导热系数λ与设备的热损失成正比。因此这类设备应以隔热涂料的λ→0为最终追求目标。保温绝热涂料在环保节能上有深远的意义。
现有绝热涂料在气体分子的热传导、气体的对流传导、固体材料的热传导、红外辐射传热等方面存在着，导热系数大的问题。
现代技术研究表明处于静止状态的空气及大部分气体如CO2等的导热系数都很低，但是由于它们的对流性，以及对红外辐射的透明性，决定了它们无法以单独用作绝热材料。为此，需要设计出一种结构来最大限度地限制他们的对流性能及透红外性能。这种结构一般需采用一些固体材料来帮助实现。但是，几乎所有的固体材料都具有比静止气体大的多的导热系数，因此在实现这种结构时应尽量少使用固体材料。设想将这些空隙的大小限定到纳米数量级，则气体的传导及对流将基本上得到控制，这类绝热材料的导热系数将低于静止的空气。
经检索未见有纳米绝热涂料及其生产方法的文献报导。
发明内容：
本发明公开一种纳米绝热涂料及其生产方法，解决了现有绝热涂料在气体分子的热传导、气体的对流传导、固体材料的热传导、红外辐射传热等方面，导热系数大的问题。
本发明的技术解决方案如下：将纳米孔级二氧化硅与纳米三氧化二铁、纳米碳、纳米二氧化钛、纳米氧化锡/纳米三氧化二铅、纳米石墨，分散到两种以上树脂聚合交联的树脂中，对其进行改性，在改性后的树脂中加入片状珠光云姆粉和铝粉。
其配方基本组成如下：(按重量份数比)
纳米孔级二氧化硅1.5-10；复合树脂60-100；有机溶剂5-10；片状珠光云姆粉10-20和铝粉20-40；偶联剂0.5-2.5。
在上述基本配方中还可以是加入以下一种或多种以上纳米孔级材料及纳米金属氧化物：(1)纳米三氧化二铁1.5-10份、(2)纳米碳1.5-2份、(3)纳米二氧化钛1-3份、(4)纳米氧化锡/纳米三氧化二铅1.5-2份、(5)纳米石墨1.5-3份等。
所述的有机溶剂为是以下溶剂中的一种或多种：(1)苯类：如苯、甲苯、二甲苯等；(2)酯类：如乙酸乙酯、乙酸丁酯等；(3)酮类：如甲基异丁基酮、丙酮、异丙酮等。
所述的复合树脂选自以下一种或多种以上树脂：(1)丙烯酸(2)丙烯酸/苯乙烯(3)丁苯胶(4)环氧(5)环氧/酚醛(6)聚脲(7)氟碳(8)硅橡胶(9)氟橡胶，等大分子量、长链高分子材料。
所述的偶联剂包括：(1)机硅偶联剂KH-550(2)有机铝偶联剂DL-411(3)有机钛偶联剂KHT-301(4)有机硅氧烷(5)有机硅偶联剂KH-560(6)有机钛偶联剂KHT-303。
制备工艺如下：
1、复合树脂的制备：按比例称取上述树脂，加入反应釜中60-100公斤，边升温边搅拌，升温至60-140℃，转数800-1200转/分，恒温搅拌4-8小时，静止12-24小时，制成复合树脂；
2、纳米材料分散液制备：按比例称取偶联剂，将该比例的偶联剂液体在反应釜中边升温边搅拌，温度40-90℃，转数为500-1200转/分，恒温搅拌10-60分钟，加入有机溶剂，然后再加入纳米粉体；
3、将片状珠光云姆粉10-20公斤和铝粉20-40公斤和纳米分散液加入复合树脂中，温度40-80℃，转数为600-1200转/分，时间2-4小时；常温静置8-12小时后，研磨、分散、过滤、包装，即得本发明涂料。
本发明的积极效果在于：利用空气及CO2等气体的导热系数低的特性，将固体材料空隙的大小限定到纳米数量级，使气体的传导及对流将基本上得到控制，本发明纳米绝热材料的导热系数将低于静止的空气。解决了现有绝热涂料在气体分子的热传导、气体的对流传导、固体材料的热传导、红外辐射传热等方面，导热系数大的问题。
具体实施方式
实施例1
取丙烯酸树脂20-45公斤；苯乙烯树脂20-35公斤；丁苯胶10-20公斤，将该比例树脂在反应釜中边搅拌边升温，温度60℃-180℃，转数为120-800转/分，升温至60℃-180℃后，加入0.5-2.5公斤有机硅氧烷，恒温搅拌4-8小时，静置12-24小时，制成复合树脂
实施例2
取环氧树脂40-50公斤；酚醛树脂30-50公斤；将该比例树脂在反应釜中边搅拌边升温，温度60℃-180℃，转数为120-800转/分，升温至60℃-180℃后，加入0.5-2.5公斤有机硅氧烷，恒温搅拌4-8小时，静置12-24小时，制成复合树脂。
实施例3
取氟碳树脂20-30公斤；硅橡胶树脂25-30公斤；氟橡胶树脂30-40公斤，将该比例树脂在反应釜中边搅拌边升温，温度60℃-180℃，转数为120-800转/分，升温至60℃-180℃后，加入0.5-2.5公斤有机硅氧烷，恒温搅拌4-8小时，静置12-24小时，制成复合树脂。
实施例5
取二甲苯5公斤；丙酮15公斤；环己酮10公斤；乙酸丁酯25公斤；乙酸乙酯15公斤，在室温下混合搅拌均匀，制成溶液。
实施例6
将0.5-1公斤有机硅偶联剂KH-550与0.5-1.5公斤有机铝偶联剂DL-411，放入高速搅拌器中，边升温边搅拌，转数为500-1200转/分，升温至40℃-80℃后，恒温搅拌10-20分，制成纳米粉体分散液。
实施例7
将0.5-1公斤有机钛偶联剂KHT-301与0.5-1.5公斤有机铝偶联剂DL-411，放入高速搅拌器中，边升温边搅拌，转数为500-1200转/分，升温至40℃-80℃后，恒温搅拌10-20分，制成纳米粉体分散液。
实施例8
将0.5-1公斤有机硅偶联剂KH-560与0.5-1公斤有机钛偶联剂KHT-303，放入高速搅拌器中，边升温边搅拌，转数为500-1200转/分，升温至40℃-80℃后，恒温搅拌10-20分，制成纳米粉体分散液。
实施例9
将1.5-10公斤纳米孔级二氧化硅兑入实施例6(纳米粉体分散液)0.5-2公斤，和实施例5溶剂5-10公斤的混合液中，将兑好的纳米粉体混合液在室温下进行砂磨、分散4-8小时，在光学显微镜中观察无纳米团聚粒子为合格。将分散好的纳米分散液兑入实施例1(复合树脂)60-100公斤中，常温高速搅拌、分散，转数为800-1600转/分，搅拌、分散时间为40-120分，加入珠光云姆粉10-20公斤、铝粉20-40公斤，高速搅拌、分散40-120分，即成为纳米绝热涂料。该配方工艺所制得的纳米绝热涂料性能指针如下：
外观：与常规涂层相似，为银白色。附着力：划格法100％；耐盐雾：通过200h；耐湿热：通过144h；最高耐用温度：1000℃；对红外光反射率：99％；加热线收缩率：0.28-4.1％；抗压强度：1-1.3MPa热导率：
| 温度(℃) | 400 | 600 | 800 |
| 热导率W/(m·k) | 0.015 | 0.022 | 0.038 |
实施例10
将1.5-5公斤纳米孔级二氧化硅和1.5-2公斤纳米三氧化二铁兑入实施例7(纳米粉体分散液)0.5-2.5公斤，和实施例5溶剂5-10公斤的混合液中，将兑好的纳米粉体混合液在室温下进行砂磨、分散4-8小时，在光学显微镜中观察无纳米团聚粒子为合格。将分散好的纳米孔级二氧化硅分散液兑入实施例2(复合树脂)100公斤中，常温高速搅拌、分散，转数为800-1600转/分，搅拌、分散时间为40-120分，加入珠光云姆粉10-20公斤、铝粉20-40公斤，高速搅拌、分散40-120分，即成为纳米绝热涂料。该配方工艺所制得的纳米绝热涂料性能指针如下：
外观：与常规涂层相似，为银白色。附着力：划格法100％；耐盐雾：通过200h；耐湿热：通过144h；最高耐用温度：1000℃；对红外光反射率：99％；加热线收缩率：0.28-4.1％；抗压强度：1-1.3MPa热导率：
| 温度(℃) | 400 | 600 | 800 |
| 热导率W/(m·k) | 0.015 | 0.022 | 0.038 |
实施例11
将1.5-5公斤纳米孔级二氧化硅和1.5-2公斤纳米碳、1-3公斤纳米二氧化钛兑入实施例8(纳米粉体分散液)0.5-2.5公斤，和实施例5溶剂5-10公斤的混合液中，将兑好的纳米粉体混合液在室温下进行砂磨、分散4-8小时，在光学显微镜中观察无纳米团聚粒子为合格。将分散好的纳米硅分散液兑入实施例3(复合树脂)100公斤中，常温高速搅拌、分散，转数为800-1600转/分，搅拌、分散时间为40-120分，加入珠光云姆粉10-20公斤、铝粉20-40公斤，高速搅拌、分散40-120分，即成为纳米绝热涂料。该配方工艺过程制得的纳米绝热涂料性能指针如下：
外观：与常规涂层相似，为银白色。附着力：划格法100％；耐盐雾：通过200h；耐湿热：通过144h；最高耐用温度：1000℃；对红外光反射率：99％；加热线收缩率：0.28-4.1％；抗压强度：1-1.3MPa热导率：
| 温度(℃) | 400 | 600 | 800 |
| 热导率W/(m*k) | 0.015 | 0.022 | 0.038 |
实施例12
将1.5-5公斤纳米孔级二氧化硅、1.5-2公斤纳米氧化锡/纳米三氧化二铅和1.5-3公斤纳米石墨兑入实施例6(纳米粉体分散液)0.5-2.5公斤，和实施例5溶剂5-10公斤的混合液中，将兑好的纳米粉体混合液在室温下进行砂磨、分散4-8小时，在光学显微镜中观察无纳米团聚粒子为合格。将分散好的纳米硅分散液兑入实施例3(复合树脂)100公斤中，常温高速搅拌、分散，转数为800-1600转/分，搅拌、分散时间为40-120分，加入珠光云姆粉10-20公斤、铝粉20-40公斤，高速搅拌、分散40-120分，即成为纳米绝热涂料。该配方工艺过程制得的纳米绝热涂料性能指针如下：
外观：与常规涂层相似，为银白色。附着力：划格法100％；耐盐雾：通过200h；耐湿热：通过144h；最高耐用温度：1000℃；对红外光反射率：99％；加热线收缩率：0.28-4.1％；抗压强度：1-1.3MPa热导率：
| 温度(℃) | 400 | 600 | 800 |
| 热导率W/(m·k) | 0.015 | 0.022 | 0.038 |
Claims (3)
1、一种纳米绝热涂料，由以下物质按重量份数比制成的：
纳米孔级二氧化硅1.5-10、复合树脂60-100、有机溶剂5-10、片状珠光云姆粉10-20、铝粉20-40、偶联剂0.5-2.5；
所述的有机溶剂为以下溶剂中的一种或多种：苯类、酯类、酮类；
所述的复合树脂选自以下一种或多种以上树脂：丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯、丁苯胶、聚脲、氟碳、硅橡胶、氟橡胶大分子量、长链高分子材料；
所述的偶联剂包括：机硅偶联剂KH-550、有机铝偶联剂DL-411、有机钛偶联剂KHT-301、有机硅氧烷、有机硅偶联剂KH-560、有机钛偶联剂KHT-303。
2、权利要求1所述的纳米绝热涂料，其特征在于加入以下一种或多种以上纳米孔级材料及纳米金属氧化物：纳米三氧化二铁1.5-10份、纳米碳1.5-2份、纳米二氧化钛1-3份、纳米氧化锡/纳米三氧化二铅1.5-2份、纳米石墨1.5-3份。
3、权利要求1所述的纳米绝热涂料生产方法，制备工艺如下：
1)复合树脂的制备：按比例称取上述树脂，加入反应釜中60-100公斤，边升温边搅拌，升温至60-140℃，转数800-1200转/分，恒温搅拌4-8小时，静止12-24小时，制成复合树脂；
2)纳米材料分散液制备：按比例称取偶联剂，将该比例的偶联剂液体在反应釜中边升温边搅拌，温度40-90℃，转数为500-1200转/分，恒温搅拌10-60分钟，加入有机溶剂，然后再加入纳米粉体；
3)将片状珠光云姆粉10-20公斤和铝粉20-40公斤和纳米分散液加入复合树脂中，温度40-80℃，转数为600-1200转/分，时间2-4小时；常温静置8-12小时后，研磨、分散、过滤、包装，即得本发明涂料。
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