CN105001756A - 一种超级绝热保温涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超级绝热保温涂料,由下列重量份的原料制成:正硅酸乙酯32-35、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、三甲基氯硅烷4-5、3-氨丙基三羟基硅烷1-1.5、硅烷偶联剂KH5500.02-0.05、月桂酰肌氨酸钠0.01-0.02、纳米硼纤维0.6-0.8、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、纳米碳酸钙1.3-1.7、二乙烯三胺7-7.5;本发明通过添加改性的纳米硼纤维,改善了二氧化硅气凝胶易碎、强度低的缺点,通过使用三甲基氯硅烷、3-氨丙基三羟基硅烷改性,能够防止气凝胶吸水,开裂,又能增加与成膜物质的结合牢度;本发明涂料具有超级绝热性能,能够节约大量的能源。
Description
技术领域
本发明涉及保温涂料领域,尤其涉及一种超级绝热保温涂料及其制备方法。
背景技术
二氧化硅气凝胶具有纳米孔隙,是一种多孔性固态材料,具有低密度,高孔隙率的结构特点,具有超级绝热性能。利用二氧化硅气凝胶微球与涂料用成膜材料组合,形成具有超级保温性能的涂料。
目前的二氧化硅气凝胶大多利用溶胶凝胶法,通过正硅酸乙酯等硅源水解制备,由此得到的二氧化硅气凝胶极易吸潮,遇水开裂,导致纳米孔结构遭到破坏,影响气凝胶的性能,因此在制备过程中通常要对二氧化硅凝胶进行必要的疏水改性,增强气凝胶的疏水性。其主要的手段是采用特定的疏水改性剂,将二氧化硅湿凝胶上亲水性的硅羟基替换为甲基,亚甲基等疏水的非极性基团,从而增强凝胶体的疏水性,常用作疏水改性剂的物质有三甲基氯硅烷,二甲基二乙氧基硅烷,甲基二硅胺烷,甲基三甲氧基硅烷等。
过疏水的二氧化硅气凝胶微球是一种良好的隔热材料,但是由于它表面含有大量的非极性基团,当它与水性聚合物体系混合时相容性差,界面热阻大,同时气凝胶微球分散不均,极易团聚,导致复合材料的性能下降,因此,必须对疏水二氧化硅气凝胶微球进行适当改性。
二氧化硅气凝胶气凝胶质脆易碎,强度低,抗压等性能不够强,容易失去保温性能,因次需要增加二氧化硅气凝胶的强度,增加二氧化硅气凝胶强度的方法有添加骨架,还有就是对其进行改性,增加其分子之间的连接强度,还需要改善气凝胶的其他性能,如耐紫外等性能。利用二氧化硅气凝胶与高分子涂料结合制作高保温性能的涂料,可以节约大量能源,还需要解决气凝胶与高分子的结合强度,就需要对气凝胶进行适当的改性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级绝热保温涂料及其制备方法,该涂料具有超级绝热性能,能够节约大量的能源。
本发明的技术方案如下:
一种超级绝热保温涂料,其特征在于由下列重量份的原料制成:正硅酸乙酯32-35、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、三甲基氯硅烷4-5、3-氨丙基三羟基硅烷1-1.5、硅烷偶联剂KH5500.02-0.05、月桂酰肌氨酸钠0.01-0.02、纳米硼纤维0.6-0.8、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、纳米碳酸钙1.3-1.7、二乙烯三胺7-7.5;
所述超级绝热保温涂料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将月桂酰肌氨酸钠加入3-5重量份的去离子水中,搅拌后加入硅烷偶联剂KH55O,搅拌均匀后加入纳米硼纤维,搅拌均匀后,超声处理5-7分钟,加热至90-100℃处理1-2个小时,喷雾干燥,得到表面修饰的纳米硼纤维;
(2)将正硅酸乙酯:乙醇:水按摩尔比1:(8-12):(6-12)依次加入容器中,在350-400转/分搅拌下,加入盐酸醇溶液,调节PH值为2-3,搅拌10-13个小时,加入第(1)步得到的纳米硼纤维,混合均匀,再加入氨水醇溶液,调节PH值为7-8.5,继续搅拌1-2小时,倒入模具,在室温下密封并静置,形成二氧化硅凝胶,进行雾化处理,得到二氧化硅凝胶微球,粒径在1-300μm;所述盐酸醇溶液为盐酸:乙醇体积比=1:49,氨水醇溶液为氨水:乙醇体积比=1:49;
(3)取30-40重量份的乙醇,加入三甲基氯硅烷,搅拌均匀,然后加入二氧化硅凝胶微球中,搅拌均匀,在常温下老化两天,将乙醇与去离子水按体积比1:1混合,得到乙醇水溶液,用二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液清洗二氧化硅凝胶微球3次,再加入3-氨丙基三羟基硅烷,用3倍重量的乙醇清洗3次,在超临界CO2条件下干燥,得到改性的二氧化硅气凝胶微球;
(4)将其他剩余成分混合,搅拌均匀,再加入第(3)步得到的改性二氧化硅气凝胶微球,搅拌均匀,即得。
本发明的有益效果
本发明通过添加改性的纳米硼纤维,改善了二氧化硅气凝胶易碎、强度低的缺点,通过使用三甲基氯硅烷、3-氨丙基三羟基硅烷改性,能够防止气凝胶吸水,开裂,又能增加与成膜物质的结合牢度;通过对疏水气凝胶进行改性,改善了疏水二氧化硅气凝胶微球在聚合物中团聚严重现象,增加了涂料的保温性能;本发明涂料具有超级绝热性能,能够节约大量的能源。
具体实施方式
一种超级绝热保温涂料,由下列重量份(公斤)的原料制成:正硅酸乙酯33、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、三甲基氯硅烷4.5、3-氨丙基三羟基硅烷1.3、硅烷偶联剂KH5500.03、月桂酰肌氨酸钠0.02、纳米硼纤维0.7、E-12环氧树脂73、乙二醇二缩水甘油醚10、纳米碳酸钙1.4、二乙烯三胺7.3;
所述超级绝热保温涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将月桂酰肌氨酸钠加入4重量份的去离子水中,搅拌后加入硅烷偶联剂KH55O,搅拌均匀后加入纳米硼纤维,搅拌均匀后,加热至95℃处理1.5个小时,超声处理6分钟,喷雾干燥,得到表面修饰的纳米硼纤维;
(2)将正硅酸乙酯:乙醇:水按摩尔比1:10:9依次加入容器中,在380转/分搅拌下,加入盐酸醇溶液,调节PH值为2,搅拌11个小时,加入第(1)步得到的纳米硼纤维,混合均匀,再加入氨水醇溶液,调节PH值为8,继续搅拌1小时,倒入模具,在室温下密封并静置,形成二氧化硅凝胶,进行雾化处理,得到二氧化硅凝胶微球,粒径在1-300μm;所述盐酸醇溶液为盐酸:乙醇体积比=1:49,氨水醇溶液为氨水:乙醇体积比=1:49;
(3)取35重量份的乙醇,加入三甲基氯硅烷,搅拌均匀,然后加入二氧化硅凝胶微球中,搅拌均匀,在常温下老化两天,将乙醇与去离子水按体积比1:1混合,得到乙醇水溶液,用二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液清洗二氧化硅凝胶微球3次,再加入3-氨丙基三羟基硅烷,用3倍重量的乙醇清洗3次,在超临界CO2条件下干燥,得到改性的二氧化硅气凝胶微球;
(4)将其他剩余成分混合,搅拌均匀,再加入第(3)步得到的改性二氧化硅气凝胶微球,搅拌均匀,即得。
实验数据
该实施例的涂料涂敷在钢板上,厚度为3mm,经检测导热系数为0.031W/mk(25℃环境),涂膜烧蚀余量为98% ,耐76次水洗。
Claims (2)
1.一种超级绝热保温涂料,其特征在于由下列重量份的原料制成:正硅酸乙酯32-35、盐酸适量、氨水适量、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、三甲基氯硅烷4-5、3-氨丙基三羟基硅烷1-1.5、硅烷偶联剂KH5500.02-0.05、月桂酰肌氨酸钠0.01-0.02、纳米硼纤维0.6-0.8、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、纳米碳酸钙1.3-1.7、二乙烯三胺7-7.5。
2.根据权利要求1所述超级绝热保温涂料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将月桂酰肌氨酸钠加入3-5重量份的去离子水中,搅拌后加入硅烷偶联剂KH55O,搅拌均匀后加入纳米硼纤维,搅拌均匀后,超声处理5-7分钟,加热至90-100℃处理1-2个小时,喷雾干燥,得到表面修饰的纳米硼纤维;
(2)将正硅酸乙酯:乙醇:水按摩尔比1:(8-12):(6-12)依次加入容器中,在350-400转/分搅拌下,加入盐酸醇溶液,调节PH值为2-3,搅拌10-13个小时,加入第(1)步得到的纳米硼纤维,混合均匀,再加入氨水醇溶液,调节PH值为7-8.5,继续搅拌1-2小时,倒入模具,在室温下密封并静置,形成二氧化硅凝胶,进行雾化处理,得到二氧化硅凝胶微球,粒径在1-300μm;所述盐酸醇溶液为盐酸:乙醇体积比=1:49,氨水醇溶液为氨水:乙醇体积比=1:49;
(3)取30-40重量份的乙醇,加入三甲基氯硅烷,搅拌均匀,然后加入二氧化硅凝胶微球中,搅拌均匀,在常温下老化两天,将乙醇与去离子水按体积比1:1混合,得到乙醇水溶液,用二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液清洗二氧化硅凝胶微球3次,再加入3-氨丙基三羟基硅烷,用3倍重量的乙醇清洗3次,在超临界CO2条件下干燥,得到改性的二氧化硅气凝胶微球;
(4)将其他剩余成分混合,搅拌均匀,再加入第(3)步得到的改性二氧化硅气凝胶微球,搅拌均匀,即得。
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