CN107236450A - 一种绝热节能环保硅橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝热节能环保硅橡胶材料，由A组分和B组分按质量比8‑12﹕1混合制成，其中，所述A组分包括以下质量份的原料组成：50cps‑150000cps端羟基聚二甲基硅氧烷100份、10μm≤D50≤100μm的硅微粉材料5‑30份、300 m²/g≤比表面积≤1000m²/g的有机硅气凝胶0.5‑40份、400‑5000目高岭土50‑150份、比表面积≥150m²/g气相二氧化硅1‑10份；所述B组分包括以下质量份的原料组成：正硅酸丙酯10‑50份、二月桂酸二丁基锡0.005‑10份、二甲基二乙氧基硅烷5‑100份、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷0.1‑50份。本发明采用端羟基聚二甲基硅氧烷作为涂料的基体材料，没有毒性，对人体无害，制备的涂料对环境和人体无毒害，非常环保。

Description

一种绝热节能环保硅橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶材料，尤其涉及一种绝热节能环保硅橡胶材料。同时，本发明还涉及所述硅橡胶材料的制备方法。

背景技术

2006 年 1 月 1 日起，中国实施《民用建筑节能管理规定》，并要求新建建筑严格执行节能 50%的设计标准，北京、天津等大城市率先实施节能 65%的标准，由此，中国外墙外保温(EIFS)产业获得高速增长的机遇。据测算，使用 1t 优质绝热节能材料，1 年可节约3 t 标准煤；而其间接的效果，相当于可减少二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氧化氮等有害气体排放量 1.015 t。据了解，节能环保产业政策的导向，助推了中国绝热节能材料工业顺势发展，并迅猛崛起，绝热材料产量增加近 1.5 倍，年均增速达到 23.87%。 绝热节能材料行业产品结构也趋向合理，新型绝热节能材料呈现上升趋势。新兴的泡沫塑料类绝热材料所占比例，逐年增加；而传统的膨胀珍珠岩及制品、矿物纤维类、硬质类绝热材料所占比例，呈基本不变或逐年下降态势；矿物纤维类和泡沫塑料类绝热材料所占比例已达到 77%。值得一提的是，绝热材料重点应用 域已浮出水面。目前主要集中于两大块：主攻建筑节能和工业节能。在建筑节能上，现阶段使用的主要是泡沫塑料等有机类绝热材料；在工业节能上，工业设备及管道绝热主要采用纤维类材料、轻质不定型材料、复合硅酸盐涂料、聚氨酯、泡沫玻璃、橡塑制品等，高温工业炉窑主要采用纤维高温绝热材料、轻质不定型高温绝热材料、多孔硅酸钙等材料。两大节能领域，为有效合理应用国内市场充裕的绝热材料资源，提供了施展舞台。

北京科技大学杨海龙教授以正硅酸乙酯为硅源，采用两步溶胶凝胶法结合超临界干燥技术制备出块状无裂纹二氧化硅气凝胶，其体积密度为50-300kg/m³，热力学测试表面，常温常压下体积密度为100kg/m³的样品的导热系数为0.02W/(m·K)。贾梦秋等以环氧树脂为基体，加入硅微粉及中空微球，制备了隔热性能和抗渗性优良的隔热涂料；Raouf等在隔热保温涂料中添加微米级富勒烯薄膜，由于其具有绝热性和高发射率的特性。因此，该涂料具有高效的隔热保温性。美国盾牌（Thermo-shield）节能涂料，该涂料中含有许多极细的陶瓷泡，对太阳光有很高的反射率，干燥后陶瓷泡紧密排列形成隔热保温层。 但是，上述的涂料并非优良耐候性、环保的基体材料，如使用环氧树脂为基体，而环氧树脂易黄变，低温易脆裂；使用丙烯酸类乳液做基体，丙烯酸类产品化学毒性大，对人体有伤害。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种绝热节能环保硅橡胶材料。

本发明的目的之二是提供上述绝热节能环保硅橡胶材料的制备方法。

本发明的目的之一通过以下技术措施来实现：一种绝热节能环保硅橡胶材料，由A组分和B组分按质量比8-12﹕1混合制成，其中，所述A组分包括以下质量份的原料组成：

50cps-150000cps 端羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS）100份

10μm≤ D50 ≤100μm的硅微粉材料 5-30份

300 m²/g≤ 比表面积≤1000m²/g 的有机硅气凝胶 0.5-40份

400-5000目高岭土 50-150份

比表面积≥150m²/g 气相二氧化硅(白炭黑)1-10份；

所述B组分包括以下质量份的原料组成：

正硅酸丙酯 10-50份

二月桂酸二丁基锡0.005-10份

二甲基二乙氧基硅烷 5-100份 γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.1-50份。

所述硅微粉材料为800-8000目的碎片式或者球型的表面未处理或者经过处理的硅微粉。

本发明目的之二通过以下技术措施来实现：上述绝热节能环保硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按配比将端羟基聚二甲基硅氧烷、硅微粉材料、有机硅气凝胶、高岭土和气相二氧化硅混合并加热搅拌均匀，然后冷却至室温，得到A组分；

(2) 按配比将正硅酸丙酯、二月桂酸二丁基锡、二甲基二乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并加热搅拌均匀，然后冷却至室温，得到B组分；

(3) 将所述A组分和B组分以质量比8-12﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。

本发明提供的保温材料的涂覆和固化：将A组分和B组分按比例混合均匀，并真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全。

本发明的有益效果：

1.本发明采用端羟基聚二甲基硅氧烷作为涂料的基体材料，这是一种环境非常友好的高分子材料，没有毒性，对人体无害，制备的涂料对环境和人体无毒害，非常环保。

2.本发明以端羟基聚二甲基硅氧烷为基体材料，配以有机硅气凝胶提高绝热保温效果；在二月硅酸二丁基锡的催化作用下，硅橡胶硫化交联剂正硅酸丙酯和二甲基二乙氧基硅烷与端羟基聚二甲基硅氧烷发生交联反应，形成致密的网状交联结构；硅微粉材料作为增量、补强填料均匀分布于网状结构内，可以提高硅橡胶的力学性能、耐酸碱腐蚀性能、抗紫外线老化性能等；高岭土作为填料，增加涂层厚度以及改善涂层力学性能；气相二氧化硅改善涂料的流动性，使涂料具有良好的流平性；偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷可以使硅橡胶与基材的相容性提高，增强粘结力。

3.本发明提供涂料，耐候性好，耐候在20年以上。

具体实施方式

以下实施例中，高岭土400-5000目。气相二氧化硅(白炭黑)的比表面积≥150m²/g。硅微粉材料为800-8000目的碎片式或者球型的表面未处理或者经过处理的硅微粉，粒径符合10μm≤ D50 ≤100μm。有机硅气凝胶比表面积符合300 m²/g≤ 比表面积≤1000m²/g。

实施例1

A组分：在双行星搅拌机中加入1000g 20000cps PDMS， 100g 硅微粉，10g有机硅气凝胶，500g高岭土，20g气相二氧化硅。加热到100℃，之后抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转45HZ，自转45HZ。在以上条件下搅拌2小时，之后冷却至室温，既得。

B组分：在双行星搅拌机中加入正硅酸丙酯200g；二月桂酸二丁基锡10g；二甲基二乙氧基硅烷 200g；γ―氨丙基三乙氧基硅烷 20份。抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转30HZ，自转10HZ，搅拌30分钟出料，既得。

A组分和B组分以质量比10﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全，固化后的导热系数：0.04 W/(m·K)。

实施例2

A组分：在双行星搅拌机中加入1000g 20000cps PDMS， 200g 硅微粉，10g有机硅气凝胶，500g高岭土，20g气相二氧化硅。加热到100℃，之后抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转45HZ，自转45HZ。在以上条件下搅拌2小时，之后冷却至室温，既得。

B组分：在双行星搅拌机中加入正硅酸丙酯200g；二月桂酸二丁基锡10g；二甲基二乙氧基硅烷 200g；γ―氨丙基三乙氧基硅烷 20份。抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转30HZ，自转10HZ，搅拌30分钟出料，既得。

A组分和B组分以质量比10﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全，固化后的导热系数：0.02 W/(m·K)。

实施例3

A组分：在双行星搅拌机中加入1000g 20000cps PDMS， 200g 硅微粉，100g有机硅气凝胶，500g高岭土，20g气相二氧化硅。加热到100℃，之后抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转45HZ，自转45HZ。在以上条件下搅拌2小时，之后冷却至室温，既得。

B组分：在双行星搅拌机中加入正硅酸丙酯200g；二月桂酸二丁基锡10g；二甲基二乙氧基硅烷 200g；γ―氨丙基三乙氧基硅烷 20份。抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转30HZ，自转10HZ，搅拌30分钟出料，既得。

A组分和B组分以质量比10﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全，固化后的导热系数：0.01 W/(m·K)。

对比例1

A组分：在双行星搅拌机中加入1050g 10000cps PDMS，710g高岭土， 30g气相二氧化硅。加热到100℃，之后抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转45HZ，自转45HZ。在以上条件下搅拌2小时，之后冷却至室温，既得。

B组分：在双行星搅拌机中加入正硅酸丙酯200g；二月桂酸二丁基锡10g；二甲基二乙氧基硅烷 200g；γ―氨丙基三乙氧基硅烷 20份。抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转30HZ，自转10HZ，搅拌30分钟出料，既得。

A组分和B组分以质量比10﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全，固化后的导热系数：0.21 W/(m·K)。

对比例2

A组分：在双行星搅拌机中加入1050g 10000cps PDMS，710g硅微粉，50g气相二氧化硅。加热到100℃，之后抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转45HZ，自转45HZ。在以上条件下搅拌2小时，之后冷却至室温，既得。

B组分：在双行星搅拌机中加入正硅酸丙酯200g；二月桂酸二丁基锡10g；二甲基二乙氧基硅烷 200g；γ-氨丙基三乙氧基硅烷 20份。抽真空，保持真空度-0.09MPa，公转30HZ，自转10HZ，搅拌30分钟出料，既得。

A组分和B组分以质量比10﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。真空脱泡后涂覆于需要保温的材质表面，24小时后初步固化完全，固化后的导热系数：0.38 W/(m·K)。

Claims (3)

1.一种绝热节能环保硅橡胶材料，其特征是，由A组分和B组分按质量比8-12﹕1混合制成，其中，所述A组分包括以下质量份的原料组成：

50cps-150000cps 端羟基聚二甲基硅氧烷100份

10μm≤ D50 ≤100μm的硅微粉材料 5-30份

300 m²/g≤ 比表面积≤1000m²/g 的有机硅气凝胶 0.5-40份

400-5000目高岭土 50-150份

比表面积≥150m²/g 气相二氧化硅1-10份；

所述B组分包括以下质量份的原料组成：

正硅酸丙酯 10-50份

二月桂酸二丁基锡0.005-10份

二甲基二乙氧基硅烷 5-100份

γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.1-50份。

2.根据权利要求1所述的绝热节能环保硅橡胶材料，其特征是，所述硅微粉材料为800-8000目的碎片式或者球型的表面未处理或者经过处理的硅微粉。

3.权利要求1或2所述的绝热节能环保硅橡胶材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

(1) 按配比将端羟基聚二甲基硅氧烷、硅微粉材料、有机硅气凝胶、高岭土和气相二氧化硅混合并加热搅拌均匀，然后冷却至室温，得到A组分；

(2) 按配比将正硅酸丙酯、二月桂酸二丁基锡、二甲基二乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并加热搅拌均匀，然后冷却至室温，得到B组分；

(3) 将所述A组分和B组分以质量比8-12﹕1混合均匀，即得绝热节能环保硅橡胶材料。