CN108264812A

CN108264812A - 一种纳米保温涂料

Info

Publication number: CN108264812A
Application number: CN201810168763.5A
Authority: CN
Inventors: 卢忠健
Original assignee: Nantong Sudong New External Wall Insulation Board Co Ltd
Current assignee: Nantong Sudong New External Wall Insulation Board Co Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2018-07-10

Abstract

本发明提出了一种纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂52‑65份、醇酸树脂12‑26份、二氧化硅气凝胶5‑12份、纳米陶瓷空心颗粒11‑18份、改性贝壳粉35‑55份、纳米氧化锆3‑9份、纳米氧化锌3‑8份、纳米二氧化钛6‑17份、助剂5‑18份和水45‑65份；本发明以丙烯酸树脂、醇酸树脂作为成膜物质，使本发明具备优异的保温性能，同时具有良好的机械性能和抗冲击能力，其中醇酸树脂弱极性结构含量高，溶解性好，使本发明具有较好的光泽高、刷涂性、流平性。

Description

一种纳米保温涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种纳米保温涂料。

背景技术

近年来，随着世界科学技术和社会生产的迅速发展，人们越来越意识到环境和能源问题已经成为21世纪亟待解决的问题，能源问题在世界各国经济发展中起着重要的作用。目前，国家政府不但要提高我国在建的以及未来将要建造的建筑的节能设计标准，而且也要在已经建造的原始建筑物上进行节能改进。所以说节能隔热的课题已经成为当今社会科学界的一个重要课题。

建筑物墙面采用粉刷保温隔热涂料以保证建筑物具有节能性能的方法已得到了越来越广泛的应用，现有的建筑物隔热涂料主要采用了普通的硅酸盐水泥、粉煤灰、纤维等材料作为隔热填料，涂料的隔热、耐热性以及与墙面的附着力不能满足社会的要求，有待于改进和提高。

在建筑节能措施中，目前我国推行的EPS/XPS板薄抹灰外保温系统，存在着防火性能低、易开裂渗水甚至空鼓和脱落现象，并且为将来严重的白色垃圾污染埋下了隐患；聚氨酯硬泡喷涂系统，防火性能差、存在着安全隐患；聚苯颗粒保温浆料和玻化微珠保温砂浆因涂层厚、施工周期长、保温效果差等原因淡出市场。市场急需一种防火、安全、保温隔热性能优异、施工方便、性价比优良的薄层水性绝热外墙涂料。

发明内容

本发明提出了一种纳米保温涂料，其隔热性好、耐高温、强度高、耐污染，用于建筑物墙面与基体的附着力强，使用寿命长。

本发明提出了一种纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂52-65份、醇酸树脂12-26份、二氧化硅气凝胶5-12份、纳米陶瓷空心颗粒11-18份、改性贝壳粉35-55份、纳米氧化锆3-9份、纳米氧化锌3-8份、纳米二氧化钛6-17份、助剂5-18份和水45-65份；

所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为90-95％，比表面积为950-1100m2/g；

所述纳米氧化锆的粒径为35-50nm；

所述纳米氧化锌的粒径为50-80nm；

所述纳米二氧化钛的粒径为10—50nm。

优选地，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂55-60份、醇酸树脂15-20份、二氧化硅气凝胶8-11份、纳米陶瓷空心颗粒13-16份、改性贝壳粉38-50份、纳米氧化锆5-8份、纳米氧化锌5-7份、纳米二氧化钛8-15份、助剂7-10份和水55-60份。

优选地，丙烯酸树脂58份、醇酸树脂18份、二氧化硅气凝胶10份、纳米陶瓷空心颗粒15份、改性贝壳粉45份、纳米氧化锆6份、纳米氧化锌6份、纳米二氧化钛12份、助剂9份和水58份。

优选地，所述助剂包括以下质量份数的组分：

分散剂50400.4-0.8；

润湿剂X4050.1-0.2；

多功能胺助剂AMP-950.1-0.2；

消泡剂NXZ0.2-0.5；

防腐剂LXE0.1-0.3；

增稠剂TT9350.2-0.4；

流平剂RM-20200.3-0.5；

优选地，所述消泡剂为正辛醇、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油中的一种或者多种的组合。

本发明以丙烯酸树脂、醇酸树脂作为成膜物质，使本发明具备优异的保温性能，同时具有良好的机械性能和抗冲击能力，其中醇酸树脂弱极性结构含量高，溶解性好，使本发明具有较好的光泽高、刷涂性、流平性；而改性贝壳粉、纳米陶瓷空心颗粒的添加，大大增强了本发明的隔热性、耐老化性和耐洗刷性能，又降低了涂层材料的成本，纳米陶瓷空心颗粒中有一定的静态的空气层，与改性贝壳粉一起均匀地分布在成膜物质之中，能够通过纳米陶瓷空心颗粒和纳米陶瓷空心颗粒、纳米陶瓷空心颗粒与改性贝壳粉之间存在着大量带有相同电荷的离子发射的电磁波，有效地屏蔽热能、阻止热能的传导，从而大大提高了本发明的保温性能。具体地，二氧化硅气凝胶中独特的纳米孔和三维网状结构使其具有极低的导热系数，一方面，纳米孔孔径与声子的平均自由程相近，纳米孔会对声子产生较强的散射作用，降低声子的平均自由程，降低气固耦合的效率，一方面，二氧化硅气凝胶中的纳米孔孔壁会不断的对热辐射进行反射、折射，使辐射传递的热量不断下降，另一方面，二氧化硅气凝胶的孔隙尺寸与空气分子的平均自由程相近，纳米孔内的气体分子往往失去自由流动的能力，使得气孔内处于真空状态，对流传热的效率接近于零，从而起到隔热的作用；纳米氧化锆加入到涂料中，氧化锆对红外线有良好的阻隔效果，纳米粒子紧密填充涂层间的空隙，形成了完整的空气隔热层，大大提高了涂层的隔热性能；添加的纳米氧化锌能够明显阻止热循环作用下基底中热生成氧化物的形成，延长涂层的热循环寿命；纳米二氧化钛能够提高涂料的耐污性，它的自清洁作用主要是阻止污染物在涂层表面的沉积，在光照下，纳米二氧化钛依据光催化原理不断分解聚集于涂层表面的有机物，使涂层表面吸附的灰尘失去和涂层之间的粘合剂，从而很容易被除去，保持涂层表面的洁净，使涂层具有长期耐洁污效应；各种填料协同作用，与乳液和各种助剂配合都得到的纳米隔热涂料综合性能好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。

本发明的实施例提供一种纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂52-65份、醇酸树脂12-26份、二氧化硅气凝胶5-12份、纳米陶瓷空心颗粒11-18份、改性贝壳粉35-55份、纳米氧化锆3-9份、纳米氧化锌3-8份、纳米二氧化钛6-17份、助剂5-18份和水45-65份；

所述纳米氧化锆的粒径为35-50nm；

所述纳米氧化锌的粒径为50-80nm；

所述纳米二氧化钛的粒径为10—50nm。

所述丙烯酸树脂、醇酸树脂，是一种高固含量、低成膜温度、紫外线交联的弹性丙烯酸乳液，是纳米绝热涂料的成膜物；其玻璃化温度低，导热系数低[0.06w/（m·k）]、弹缩性好、耐低温性优异、防水抗渗性佳、附着力好。

所述二氧化硅气凝胶，是一种保温隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99%，孔洞的典型尺寸为2-50nm，平均孔径为20nm，比表面积为600-1000m²/g，表观密度为0.003-0.35cm³/g，室温导热系数可低达0.013W/（m·k），即使在800℃高温下，其导热系数才为0.043W/（m·k），且高温下不分解，无有害气体放出，是纯绿色环保材料。SiO₂气凝胶保温隔热原理：

1）固体热传导SiO₂气凝胶是由若干Si-0-Si基团相互连接聚集形成的纳米三维网络骨架结构，由于近无穷多纳米孔的存在，固体热传递只能沿着孔壁传递，近无穷多气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热导率降到几乎最低极限。

2）对流热传导：SiO₂气凝胶的介孔尺寸为2-50nm，当材料中的气孔直径小于70nm时，孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，此时，纳米孔处于近似真空状态，材料中的空气对流减弱到最小极限。

3）辐射热传导：辐射传导热是一种非接触式的热量传递。由于气凝胶为均匀的纳米气孔，且具有极低的体积密度，使材料内部气孔壁数目趋于“无穷多”，而每个气孔壁都有遮阳板的作用，从而产生近于“无穷多遮阳板”效应，使辐射传热下降到最低极限。

所述SiO₂气凝胶虽然是很好的绝热材料，但其强度低、脆性大、抗压强度低，纳米孔隙结构在外力压力下很容易破碎。为了提高SiO₂气凝胶绝热涂料的力学性能，采用绝热性能好、力学性能较高、吸附性强的硅藻土做作SiO₂气凝胶的骨架增强材料；当SiO₂气凝胶浆与硅藻土混合后，再负压条件下纳米气凝胶粒子被开孔硅藻土吸附，未被吸附的部分纳米气凝胶粒子均匀分散在粒径较粗的填料空隙间，从而提高了SiO₂气凝胶的抗压强度。

所述纳米陶瓷空心颗粒，用作填料，其作用是为了提高隔热涂料的力学性能，同时又不会大幅度提高涂膜的导热系数；纳米陶瓷空心颗粒是由特殊工艺制成的中空薄壁圆球粉状、性能优异的新型轻质材料，具有密度低、体积大、导热系数低、抗压强度高、吸油率低、自流动性好、耐高低温、耐腐蚀、隔音、防辐射、吸水率低、电绝缘性强等优点。

使用煅烧改性贝壳粉，可作为反射隔热涂料的填料取代传统的纳米碳酸钙，既提高了涂层材料的隔热性、耐老化性和耐洗刷性能，又降低了涂层材料的成本。

所述助剂包括以下质量份数的组分：

分散剂50400.4-0.8

润湿剂X4050.1-0.2

多功能胺助剂AMP-950.1-0.2

消泡剂NXZ0.2-0.5

防腐剂LXE0.1-0.3

增稠剂TT9350.2-0.4

流平剂RM-20200.3-0.5。

所述分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂等均是常规水性涂料用助剂，在此不赘述。

本发明中，改性贝壳粉采用下述方法制备：

a.将贝壳粉以5℃/min-30℃/min的升温速度在400℃-800℃之间煅烧1-4h，煅烧的气氛分为惰性气氛，

b.将煅烧后的贝壳粉在室温下进行第一次研磨分散均匀，

c.将研磨分散后的贝壳粉在800℃-1200℃之间二次煅烧1-4h，煅烧的气氛分为氧气气氛，

d.将二次煅烧后的贝壳粉在室温下进行二次研磨分散，直至所述的贝壳粉粒径小于10μm。

其中：

所述的惰性气氛为氩气气氛。

所述的第一次研磨分散是指用研磨分散搅拌机以500~1000r/min的速度进行研磨搅拌。

所述的第二次研磨分散是指用研磨分散搅拌机以1000~1500r/min的速度进行研磨搅拌。

实施例1

本发明所述纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂52份、醇酸树脂26份、二氧化硅气凝胶5份、纳米陶瓷空心颗粒11份、改性贝壳粉35份、纳米氧化锆3份、纳米氧化锌3份、纳米二氧化钛6份、助剂5份和水45份；

其中，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为90％，比表面积为950m2/g；所述纳米氧化锆的粒径为35nm；所述纳米氧化锌的粒径为80nm；纳米二氧化钛的粒径为10nm；所述消泡剂为正辛醇。

实施例2

本发明所述纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂65份、醇酸树脂12份、二氧化硅气凝胶5份、纳米陶瓷空心颗粒11份、改性贝壳粉35份、纳米氧化锆3份、纳米氧化锌3份、纳米二氧化钛6份、助剂5份和水65份；

其中，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为90％，比表面积为950m2/g；所述纳米氧化锆的粒径为35nm；所述纳米氧化锌的粒径为80nm；纳米二氧化钛的粒径为50nm；所述消泡剂为正辛醇。

实施例3

本发明所述纳米保温涂料，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂58份、醇酸树脂18份、二氧化硅气凝胶10份、纳米陶瓷空心颗粒15份、改性贝壳粉45份、纳米氧化锆6份、纳米氧化锌6份、纳米二氧化钛12份、助剂9份和水58份。

其中，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为95％，比表面积为1100m2/g；所述纳米氧化锆的粒径为50nm；所述纳米氧化锌的粒径为50nm；纳米二氧化钛的粒径为15nm；所述消泡剂为磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油按任意重量比的组合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纳米保温涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂52-65份、醇酸树脂12-26份、二氧化硅气凝胶5-12份、纳米陶瓷空心颗粒11-18份、改性贝壳粉35-55份、纳米氧化锆3-9份、纳米氧化锌3-8份、纳米二氧化钛6-17份、助剂5-18份和水45-65份；

所述纳米氧化锆的粒径为35-50nm；

所述纳米氧化锌的粒径为50-80nm；

所述纳米二氧化钛的粒径为10—50nm。

2.根据权利要求1所述纳米保温涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂55-60份、醇酸树脂15-20份、二氧化硅气凝胶8-11份、纳米陶瓷空心颗粒13-16份、改性贝壳粉38-50份、纳米氧化锆5-8份、纳米氧化锌5-7份、纳米二氧化钛8-15份、助剂7-10份和水55-60份。

3.根据权利要求1或2所述纳米保温涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丙烯酸树脂58份、醇酸树脂18份、二氧化硅气凝胶10份、纳米陶瓷空心颗粒15份、改性贝壳粉45份、纳米氧化锆6份、纳米氧化锌6份、纳米二氧化钛12份、助剂9份和水58份。

4.根据权利要求1所述纳米保温涂料，其特征在于，所述助剂包括以下质量份数的组分：

分散剂5040 0.4-0.8；

润湿剂X405 0.1-0.2；

多功能胺助剂AMP-95 0.1-0.2；

消泡剂NXZ 0.2-0.5；

防腐剂LXE 0.1-0.3；

增稠剂TT935 0.2-0.4；

流平剂RM-2020 0.3-0.5。

5.根据权利要求4所述纳米保温涂料，其特征在于，所述消泡剂为正辛醇、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油中的一种或者多种的组合。