CN103509462A - 一种隔热保温涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种隔热保温涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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曾琦琪
赵斌
林琳
陈超
何丹农
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Abstract

本发明提供了一种隔热保温涂料的制备方法，是以正硅酸四乙酯为硅源，加入模板剂，制备出介孔中空二氧化硅微球，然后将制备的二氧化硅粉末分散至无水乙醇中，再和有机硅树脂、助剂等以一定的比例混合，即可制得隔热保温涂料。该方法所用设备简单，操作容易，成本较低，制得的涂膜机械性能良好，太阳热反射比为0.75，红外反射率为90%。

Description

一种隔热保温涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种隔热保温涂料的制备方法，特别涉及一种以介孔中空二氧化硅为填料的隔热保温涂料的制备方法。
背景技术
太阳光照射到物体表面，产生吸收，反射及透过的光学效应。其中被物体所吸收的可见光与红外光的能量能转变成热能，使物体表面温度升高。而在物体表面涂覆一层隔热保温涂料，能起到反射太阳热辐射的作用，从而降低物体表面的温度。这在钢结构行业、造船业、运输业、石油、化工、建筑业等对保温、降温或隔热有要求的领域使用隔热保温涂料，有利于环保和节约能耗。
纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收，红外反射特性，是一种优异的隔热保温材料。介孔中空微球在一个单元内同时具有介孔和大孔的结构，使其具有介孔材料和大孔材料的特性。因此介孔中空结构纳米二氧化硅微球与实心纳米二氧化硅微球相比，具有更多特殊和优异的物理及化学性质，如具有更小的密度、更大的比表面积、更高的孔容和更高的热力学稳定性。将其添加到涂料中能明显降低涂层导热系数，提高涂层面的隔热保温性能，并对涂层形成屏蔽作用，并达到抗紫外老化和热老化的目的。
对于二氧化硅在涂料的应用研究得较多，如以普通二氧化硅、纳米二氧化硅及二氧化硅气凝胶的形式添加到涂料中。涂料中添加多孔或空心材料制成隔热保温涂料也一直是研究的热点，如空心玻璃微珠，空心陶瓷微珠，多孔陶瓷、膨胀珍珠岩等。有文献公开了一种气凝胶复合柔性保温隔热薄膜及其制备方法，是用有机硅树脂与气凝胶复合采用涂布的方法制成隔热涂层。有文献公开了一种SiO2气凝胶隔热保温乳胶涂料及其制备方法。这两种方法制成的涂料隔热效果较好，但由于气凝胶本身强度较低，耐磨性较差，不适合工程应用。文献公开了一种隔热涂料及其制备方法，以乳液、空心玻璃微珠、石蜡、云母、二氧化硅及聚丙烯胺制成。文献公开了一种热固型反射隔热涂料及其制备方法，以氟碳树脂、丙烯酸树脂以成膜物质，空心微珠、二氧化钛和二氧化硅为颜填料制成。上述两种涂料中其他填料添加过多，影响了太阳热反射性能。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一种隔热保温涂料及其制备方法和应用。
一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）称取模板剂，加入无水乙醇，搅拌30分钟，使其充分溶解；
（2）在步骤（1）得到的溶液中加入正硅酸四乙酯，搅拌30分钟；
（3）在步骤（2）得到的溶液中加入氨水溶液，搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；
（4）将步骤（3）得到的乳浊液抽滤，洗涤，并于烘箱中烘干；
（5）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于马弗炉中进行热处理，得到介孔中空二氧化硅粉末；
（6）将步骤（5）制备的二氧化硅粉末，加入无水乙醇中，超声分散30分钟，得到二氧化硅的分散液；
（7）将二氧化硅分散液和有机硅树脂混合，并加入成膜助剂和固化剂，充分搅拌至均匀，即得到隔热保温涂料。
所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物P123、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠中的一种或其组合。
所述模板剂与正硅酸四乙酯的质量比为0.1~1。
所述的氨水溶液的浓度为0.2mol/L～5 mol/L。
步骤（5）所述的热处理温度为550℃，热处理时间为3小时。
所述的二氧化硅粉末与有机硅树脂的质量比为0.05～0.5。
一种隔热保温涂料，其特征在于，根据上述任一方法制备得到。
一种隔热保温涂料的应用，采用旋涂方式将涂料涂覆于基材上，并于50～80℃烘干即可。
本发明的目的是针对现有技术的不足，结合纳米二氧化硅材料自身的优势及介孔中空结构的特性，提供一种以介孔中空二氧化硅为填料的隔热保温涂料的制备方法。该方法的设备简单，操作容易，成本较低，制得的涂膜机械性能良好，太阳热反射比为0.75，红外反射率为90%。
 
附图说明
图1为实施例1中二氧化硅粉末的扫描电子显微镜。
图2为实施例1中二氧化硅粉末的透射电子显微镜。
图3为实施例1中涂膜的太阳热反射比光谱图。
图4为实施例1中涂膜的红外反射率光谱图。
具体实施方式
实施例1：
称取0.25克十六烷基三甲基溴化铵，加入30毫升无水乙醇，搅拌30分钟，使其充分溶解；
加入2.5毫升正硅酸四乙酯，搅拌30分钟；
在上述混合溶液中加入0.375毫升浓氨水和6.5毫升去离子水混合的氨水溶液，搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；
将上述溶液抽滤，洗涤，并于烘箱中烘干；
将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中退火3小时，得到介孔中空二氧化硅微球粉末；
称取0.5g二氧化硅粉末加入20g无水乙醇中，超声分散30分钟，得到二氧化硅的分散液；
将二氧化硅分散液和有机硅树脂混合，并加入成膜助剂和固化剂，充分搅拌至均匀，二氧化硅粉末与有机硅树脂的质量比为0.25；
采用旋涂方式将涂料涂覆于玻璃片基材上，并于50~80℃烘干即可。
实施例2：
称取0.5克十六烷基三甲基溴化铵，加入30毫升无水乙醇，搅拌30分钟，使其充分溶解；
加入2.5毫升正硅酸四乙酯，搅拌30分钟；
在上述混合溶液中加入0.375毫升浓氨水和6.5毫升去离子水混合的氨水溶液，搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；
将上述溶液抽滤，洗涤，并于烘箱中烘干；
将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中退火3小时，得到介孔中空二氧化硅微球粉末；
称取0.5g二氧化硅粉末加入20g无水乙醇中，超声分散30分钟，得到二氧化硅的分散液；
将二氧化硅分散液和有机硅树脂混合，并加入成膜助剂和固化剂，充分搅拌至均匀，二氧化硅粉末与有机硅树脂的质量比为0.25；
采用旋涂方式将涂料涂覆于玻璃片基材上，并于50~80℃烘干即可。
实施例3：
 称取1.1克十六烷基三甲基溴化铵，加入30毫升无水乙醇，搅拌30分钟，使其充分溶解；
加入2.5毫升正硅酸四乙酯，搅拌30分钟；
在上述混合溶液中加入0.83毫升浓氨水和10毫升去离子水混合的氨水溶液，搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；
将上述溶液抽滤，洗涤，并于烘箱中烘干；
将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中退火3小时，得到介孔中空二氧化硅微球粉末；
称取0.4g二氧化硅粉末加入20g无水乙醇中，超声分散30分钟，得到二氧化硅的分散液；
将二氧化硅分散液和有机硅树脂混合，并加入成膜助剂和固化剂，充分搅拌至均匀，二氧化硅粉末与有机硅树脂的质量比为0.2；
采用旋涂方式将涂料涂覆于玻璃片基材上，并于50~80℃烘干即可。 

Claims (8)

1.一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）称取模板剂，加入无水乙醇，搅拌30分钟，使其充分溶解；
（2）在步骤（1）得到的溶液中加入正硅酸四乙酯，搅拌30分钟；
（3）在步骤（2）得到的溶液中加入氨水溶液，搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；
（4）将步骤（3）得到的乳浊液抽滤，洗涤，并于烘箱中烘干；
（5）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于马弗炉中进行热处理，得到介孔中空二氧化硅粉末；
（6）将步骤（5）制备的二氧化硅粉末，加入无水乙醇中，超声分散30分钟，得到二氧化硅的分散液；
（7）将二氧化硅分散液和有机硅树脂混合，并加入成膜助剂和固化剂，充分搅拌至均匀，即得到隔热保温涂料。
2.根据权利要求1所述的一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物P123、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，所述模板剂与正硅酸四乙酯的质量比为0.1~1。
4.根据权利要求1所述的一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，所述的氨水溶液的浓度为0.2mol/L～5 mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述的热处理温度为550℃，热处理时间为3小时。
6.根据权利要求1所述的一种隔热保温涂料的制备方法，其特征在于， 所述的二氧化硅粉末与有机硅树脂的质量比为0.05～0.5。
7.一种隔热保温涂料，其特征在于，根据上述任一权利要求所述方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的一种隔热保温涂料的应用，采用旋涂方式将涂料涂覆于基材上，并于50～80℃烘干。
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