CN102303960B

CN102303960B - 一种阻燃型隔热复合纳米材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102303960B
Application number: CN 201110131389
Authority: CN
Inventors: 余锡宾; 韩丽仙; 彭颖杰; 罗辉; 张坤; 罗宏德; 杜孟娟
Original assignee: Shanghai Normal University
Current assignee: Shanghai Normal University; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CN102303960A

Abstract

本发明公开了一种阻燃型隔热无机复合纳米材料及其制备方法和应用，阻燃型隔热无机复合纳米材料这种是以硅酸铝盐为基质，沉积氢氧化镁的复合纳米材料。与现有技术相比，本发明具有以下有益结果：首次制得了以硅酸铝盐为基质的阻燃型隔热无机复合材料，其对热射线的反射高达90%以上，能有效的防止太阳的热辐射及其他热辐射源，且还能吸收紫外线，具有抗紫外线伤害功能，具有很好的阻燃作用，是多功能的环保型复合材料；首次制得了阻燃型隔热涂料，其对热射线的反射高达90%以上，且与空白基片的隔热温差可达10℃以上，具有良好的阻燃性能；本发明的产品具有安全无毒、化学性质稳定、易于长期保存、热反射隔热阻燃性能稳定等有益效果。

Description

一种阻燃型隔热复合纳米材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种阻燃型隔热复合纳米材料，具体为一种能屏蔽太阳热辐射及其他热辐射、吸收紫外线具有隔热功能和阻燃功能的复合纳米无机材料及其制备方法和阻燃型隔热涂料的应用。

背景技术

节能和环保是世界面临的两大课题。太阳辐射能量主要集中在2.5μm以下的波段，其中紫外光 (λ<0.35μm)占5%；可见光(λ = 0.35-0.76μm)占40%；近红外(λ = 0.76-2.5μm)占50%；其它波段热能占5%。这些热能通过辐射，对流和传导，给地球环境吸收供热；而地球环境也需要将热释散而消耗能量。以建筑为例，建筑的能耗占全社会能耗的27%，城市室内40%以上的能量消耗在空调或取暖上。由此引起的夏季隔热保温是建筑节能的一个重要环节。除了建筑物，工业油罐和管道、粮库、仓库、冷库、食品药品厂房及交通运输等设施均需要采用隔热保温措施节能降耗。美国能源部长朱棣文认为：如果建筑屋顶使用隔热涂料，空调能耗可降低50%。为了加快推进节约型社会建设，一种有效的方法是在建筑物外部涂覆具有高热反射功能的节能隔热涂层。

保温隔热技术是一项通过降低热导率来降低建筑物能耗的重要建筑节能技术，现在国际上普遍采用聚苯乙烯泡沫或聚氨酯硬质泡沫作为保温隔热层，通过胶浆剂与墙体连接在一起。由于这些泡沫材料是难降解的高分子的聚合物，其本身就是污染，在施工现在往往造成污染，不易清理。而且由于使用寿命短，大量使用这种保温体系，在日后必然会产生大量难以降解的环境污染物。更为严重的是，聚苯乙烯泡沫燃烧的时候会产生大量的剧毒气体，事实证明，建筑物出现火灾后，大量的毒气使人体中毒死亡是造成许多火灾伤亡的一个重要原因。

发明内容

本发明是针对上述现有技术所存在的缺陷，一是提供一种安全无毒、化学性质稳定、易长期保存、隔热阻燃性能稳定的热反射无机复合纳米材料；二是提供一种工艺简单、成本低廉、节能环保及适合工业化生产的该材料的制备方法；三是提供一种阻燃型隔热涂料的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种阻燃型隔热无机复合纳米材料，是以硅酸铝盐为基质，沉积氢氧化镁的复合纳米材料。

上述阻燃型隔热无机复合纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

a) 称取镁的无机盐，溶解于去离子水，强烈搅拌；

b) 待镁的无机盐完全溶解后，按氢氧化镁与硅酸铝盐的质量比为1%~99%，在溶液中加入硅铝酸盐粉体，继续搅拌0.5-1h；

c) 缓慢匀速滴加氨水，保持溶液体系的pH为8-13，滴加完毕后，反应一段时间；离心、洗涤、烘干，得到产物。

所述的镁的无机盐为无水氯化镁。

所述氢氧化镁沉积量为10%-50%。

本发明的阻燃型隔热无机复合纳米材料配制的阻燃隔热涂料，可以作为建筑外墙屋顶和外墙及内墙的表面阻燃隔热涂层、防止纤维的防水隔热涂层、容器和管道的阻燃隔热涂层、建筑物的阻燃隔热涂层。

阻燃型隔热复合涂料，按重量百分比计，其组成和含量为：丙烯酸树脂成膜剂30~50%，去离子水5~15%，钛白粉5%~10%，滑石粉5%~10%，阻燃型复合纳米材料25%~50%，碳酸氢钠5%~10%。

本发明所述的阻燃型隔热复合涂料的制备方法，其具体操作步骤如下：

a) 按配比准确称取制备的阻燃型隔热复合纳米材料、钛白粉、滑石粉、碳酸氢钠，研磨均匀后，分散到水中，同时强烈搅拌，配制颜填料水浆液；

b) 按配比准确称取丙烯酸树脂成膜剂，加入到水浆液中，强烈搅拌即得到阻燃型隔热复合涂料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益结果：

1）首次制得了以硅酸铝盐为基质的阻燃型隔热无机复合材料，其对热射线的反射高达90%以上，能有效的防止太阳的热辐射及其他热辐射源，且还能吸收紫外线，具有抗紫外线伤害功能，具有很好的阻燃作用，是多功能的环保型复合材料；

2）首次制得了阻燃型隔热涂料，其对热射线的反射高达90%以上，且与空白基片的隔热温差可达10℃以上，具有良好的阻燃性能；

3）本发明的产品具有安全无毒、化学性质稳定、易于长期保存、热反射隔热阻燃性能稳定等有益效果；

4) 本发明的制备工艺简单易操作，原料价廉易得，反应过程基本没有工业三废，具有绿色环保、低能耗、高效益等特点，适合工业化生产。

附图说明

图1为实施例2所制备的阻燃型隔热复合纳米材料的X射线衍射图；

图2 为实施例2所制备的阻燃型隔热复合纳米材料的扫描电子显微镜图；其中（a）硅酸铝盐扫描电子显微镜图;(b)复合材料扫描电子显微镜图

图3 为实施例2所制备的阻燃型隔热复合纳米材料的紫外-可见-近红外反射光谱图；

图4 为实施例19所制备的阻燃型隔热复合涂料的电子扫描显微镜图；

图5 为实施例19所制备的阻燃型隔热复合涂料的隔热效果图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供的阻燃型隔热复合材料的制备方法，具体步骤如下：

a) 称取镁的无机盐（按氢氧化镁占硅酸铝盐质量的10%），溶解于去离子水，强烈搅拌;

b) 待镁的无机盐完全溶解后，在混合溶液中按质量比加入的硅铝酸盐粉体，继续搅拌一段时间。

c) 缓慢匀速滴加氨水，保持溶液体系的pH为9，滴加完毕后，反应一段时间。离心、洗涤、烘干，得到产物。

实施例2

本实施例的制备方法与实施例1所述相同，不同之处是在步骤a) 称取与硅酸铝盐质量比20%的镁盐。

实施例3

本实施例的制备方法与实施例1所述相同，不同之处是在步骤a) 称取与硅酸铝盐质量比30%的镁盐。

实施例4

本实施例的制备方法与实施例1所述相同，不同之处是在步骤a) 称取与硅酸铝盐质量比40%的镁盐。

实施例5

本实施例的制备方法与实施例1所述相同，不同之处是在步骤a) 称取与硅酸铝盐质量比50%的镁盐。

实施例6

本实施例的制备方法与实施例2所述相同，不同之处是滴加氨水保持溶液体系pH为9。

实施例7

本实施例的制备方法与实施例2所述相同，不同之处是滴加氨水保持溶液体系pH为10。

实施例8

本实施例的制备方法与实施例2所述相同，不同之处是滴加氨水保持溶液体系pH为11。

实施例9

本实施例的制备方法与实施例2所述相同，不同之处是滴加氨水保持溶液体系pH为12。

实施例10

本实施例的制备方法与实施例2所述相同，不同之处是滴加氨水保持溶液体系pH为13。

实施例11

本实施例提供的阻燃型隔热复合涂料的制备方法，具体步骤如下：

a) 按配比准确称取阻燃型隔热复合纳米材料25%、钛白粉10%、滑石粉5%、碳酸氢钠10%研磨均匀后，分散到水中，同时强烈搅拌，配制颜填料水浆液。

b) 按配比准确称取丙烯酸树脂成膜剂50%，加入到水浆液中，强烈搅拌，得到阻燃型隔热复合涂料。

实施例12

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂30%，去离子水15%，钛白粉10%，滑石粉10%，阻燃型复合纳米材料30%，碳酸氢钠5%。

实施例13

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂40%，去离子水10%，钛白粉5%，滑石粉5%，阻燃型复合纳米材料35%，碳酸氢钠5%。

实施例14

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂30%，去离子水10%，钛白粉5%，滑石粉5%，阻燃型复合纳米材料40%，碳酸氢钠10%。

实施例15

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂30%，去离子水5%，钛白粉5%，滑石粉5%，阻燃型复合纳米材料50%，碳酸氢钠5%。

实施例16

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂45%，去离子水10%，钛白粉5%，滑石粉5%，阻燃型复合纳米材料30%，碳酸氢钠5%。

实施例17

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂40%，去离子水10%，钛白粉5%，滑石粉5%，阻燃型复合纳米材料30%，碳酸氢钠10%。

实施例18

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂40%，去离子水5%，钛白粉10%，滑石粉10%，阻燃型复合纳米材料25%，碳酸氢钠10%。

实施例19

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂50%，去离子水5%，钛白粉5%，滑石粉10%，阻燃型复合纳米材料25%，碳酸氢钠5%。

实施例20

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂35%，去离子水15%，钛白粉8%，滑石粉7%，阻燃型复合纳米材料25%，碳酸氢钠10%。

实施例21

本实施例的制备方法与实施例11所述相同，不同之处是在于称取的原料含量为：丙烯酸树脂成膜剂30%，去离子水5%，钛白粉10%，滑石粉7%，阻燃型复合纳米材料40%，碳酸氢钠8%。

由图1可见：所制的阻燃型复合纳米材料的衍射峰能与硅酸铝盐和氢氧化镁的衍射峰对的上，说明所制样品为氢氧化镁包覆的硅酸铝盐复合材料。

由图2可见，图2（a）表示的原材料硅酸盐粉体的扫描电子显微镜图，图2（b）表示的是氢氧化镁沉积的硅酸铝盐扫描电子显微镜图。说明此方法所制的样品，氢氧化镁可以很好的沉积在硅酸铝盐表面。

由图3可见，在250～2500nm波长下，热反射高达90%以上。

由图4可见，在250～2500nm波长下，热反射高达90%以上。

由图5可见，图中显示的空白玻璃和涂有复合涂料的玻璃随着时间的变化，表面显示的温度变化。与空白玻璃相比，温度可降低10℃以上。

Claims

1.一种阻燃型隔热无机复合纳米材料，其特征在于：是以硅酸铝盐为基质，沉积氢氧化镁的复合纳米材料；其制备方法如下：

a)称取无水氯化镁，溶解于去离子水，强烈搅拌；

b)待无水氯化镁完全溶解后，按氢氧化镁与硅酸铝盐的质量比为1%、99%，在溶液中加入硅铝酸盐粉体，继续搅拌0.5-lh；

c)缓慢匀速滴加氨水，保持溶液体系的pH为8-13，滴加完毕后，反应一段时间；离心、洗涤、烘干，得到产物。

2.一种阻燃型隔热复合涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组成和含量为：丙烯酸树脂成膜剂30～50%，去离子水5～15%，钛白粉5%～10%，滑石粉5%～10%，权利要求1所述的阻燃型隔热无机复合纳米材料25%～50%，碳酸氢钠5%～10%。

3.一种如权利要求2所述的阻燃型隔热复合涂料的制备方法，其特征在于：其具体操作步骤如下：

a)按配比准确称取制备的阻燃型隔热无机复合纳米材料、钛白粉、滑石粉、碳酸氢钠，研磨均匀后，分散到去离子水中，同时强烈搅拌，配制颜料和填料水浆液；

b)按配比准确称取丙烯酸树脂成膜剂，加入到颜料和填料水浆液中，强烈搅拌即得到阻燃型隔热复合涂料。