CN105038490A - 一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料，由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯34-38、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、乙烯基三甲氧基硅烷1-2、二甲基二乙氧基硅烷2.5-3、3-氨丙基三羟基硅烷0.8-1.2、酚醛树脂0.5-0.8、纳米碳酸钙0.2-0.4、针状硅酸盐0.6-0.9、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、三乙醇胺7-7.5；本发明通过对气凝胶进行疏水改性，减少了气凝胶吸潮破碎现象，又经过亲水修饰，增加了气凝胶与成膜剂的结合强度。

Description

一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温涂料领域，尤其涉及一种针状硅酸盐增强的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针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料及其制备方法，该涂料涂膜强度高，保温性能好。

本发明的技术方案如下：

一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料，其特征在于由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯34-38、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、乙烯基三甲氧基硅烷1-2、二甲基二乙氧基硅烷2.5-3、3-氨丙基三羟基硅烷0.8-1.2、酚醛树脂0.5-0.8、纳米碳酸钙0.2-0.4、针状硅酸盐0.6-0.9、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、三乙醇胺7-7.5；

所述针状硅酸盐增强的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）将酚醛树脂加入3-4重量份的乙醇中，搅拌至溶解，再加入针状硅酸盐、纳米碳酸钙，搅拌均匀，加热至70-80℃，反应10-15分钟，得到混合物料；

（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）步得到的混合物料，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，加入二甲基二乙氧基硅烷，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，取二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液，清洗凝胶微球3次，加入3-氨丙基三羟基硅烷，混合均匀，放置30-40分钟，用3倍重量的乙醇洗涤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

本发明利用针状硅酸盐的增强性能和保温耐热性能对二氧化硅气凝胶进行改性，不仅增加了气凝胶的强度，而且对保温性能降低少，对涂膜具有增强作用；通过使用乙烯基三甲氧基硅烷，增加了气凝胶的韧性，通过对气凝胶进行疏水改性，减少了气凝胶吸潮破碎现象，又经过亲水修饰，增加了气凝胶与成膜剂的结合强度。

具体实施方式

一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料，由下列重量份（公斤）的原料制成：正硅酸乙酯36、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、乙烯基三甲氧基硅烷1.5、二甲基二乙氧基硅烷2.8、3-氨丙基三羟基硅烷1、酚醛树脂0.6、纳米碳酸钙0.3、针状硅酸盐0.7、E-12环氧树脂73、乙二醇二缩水甘油醚11、三乙醇胺7.4；

所述针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将酚醛树脂加入3.5重量份的乙醇中，搅拌至溶解，再加入针状硅酸盐、纳米碳酸钙，搅拌均匀，加热至75℃，反应13分钟，得到混合物料；

（2）将正硅酸乙酯：乙醇：水按摩尔比1：10：10依次加入容器中，在3800转/分搅拌下，加入盐酸醇溶液，调节PH值为3，搅拌12个小时，加入第（1）步得到的混合物料，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，加入二甲基二乙氧基硅烷，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，取二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液，清洗凝胶微球3次，加入3-氨丙基三羟基硅烷，混合均匀，放置35分钟，用3倍重量的乙醇洗涤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0.029W/mk（25℃环境），涂膜烧蚀余量为98%，耐78次水洗。

Claims (2)

1.一种针状硅酸盐增强的超级绝热保温涂料，其特征在于由下列重量份的原料制成：正硅酸乙酯34-38、盐酸适量、氨水适量、乙醇适量、去离子水适量、乙烯基三甲氧基硅烷1-2、二甲基二乙氧基硅烷2.5-3、3-氨丙基三羟基硅烷0.8-1.2、酚醛树脂0.5-0.8、纳米碳酸钙0.2-0.4、针状硅酸盐0.6-0.9、E-12环氧树脂70-75、乙二醇二缩水甘油醚9-12、三乙醇胺7-7.5。

2.根据权利要求1所述针状硅酸盐增强的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）将酚醛树脂加入3-4重量份的乙醇中，搅拌至溶解，再加入针状硅酸盐、纳米碳酸钙，搅拌均匀，加热至70-80℃，反应10-15分钟，得到混合物料；

（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）步得到的混合物料，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，加入二甲基二乙氧基硅烷，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，取二氧化硅凝胶微球的3倍重量的乙醇水溶液，清洗凝胶微球3次，加入3-氨丙基三羟基硅烷，混合均匀，放置30-40分钟，用3倍重量的乙醇洗涤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。