CN108342135A - 一种玻璃棉保温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃棉保温涂料及其制备方法，涉及保温材料技术领域，包括以下重量份计的原料：丙烯酸树脂20‑35份、玻璃棉18‑25份、二氧化硅8‑13份、纳米陶瓷纤维6‑10份、改性木质纤维素6‑10份、纳米二氧化钛3‑8份、硅藻土6‑13份、稀土元素氧化物1‑3.6份、颜料0.5‑1.1份、增稠剂1‑3份、分散剂1‑4.5份、消泡剂1‑2.6份、成膜助剂1.2‑3.8份和抑菌剂1‑3份；本发明保温涂料，热导率低、保温性能好、耐腐蚀、化学性质稳定，使用时，涂料易涂抹均匀，粘性好，不易脱落，并且制备方法简单，生产成本低，具有很好的市场前景。

Description

一种玻璃棉保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种玻璃棉保温涂料及其制备方法。
背景技术
保温涂料是一种新型的保温材料，通过低导系数和高热阻实现隔热保温的一种涂料。在使用温度范围内，可长期使用，不易老化，不变质，无毒无味、保温性能长期不减，具有体轻、导热系数小，隔冷、隔热、防震、吸音等特点，可广泛用于冶金、化工、石油、船舶、纺织、医药、交通、热电、建筑等行业中，便于施工，不污染环境，不刺激皮肤，施工无损耗等特点。
玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维。具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定。
玻璃棉的原材料主要来源为玻璃球或废旧玻璃，因此使用玻璃棉作为原料生产保温涂料，不仅可提高丰富涂料自身的性能，同时可以将环境中的废旧比例循环利用，减少环境危害。所以以玻璃棉为原料是现有研究中的热门课题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种玻璃棉保温涂料及其制备方法，本发明保温涂料，热导率低、保温性能好、耐腐蚀、化学性质稳定，使用时，涂料易涂抹均匀，粘性好，不易脱落，并且制备方法简单，生产成本低，具有很好的市场前景。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种玻璃棉保温涂料，包括以下重量份计的原料：
丙烯酸树脂20-35份、玻璃棉18-25份、二氧化硅8-13份、纳米陶瓷纤维6-10份、改性木质纤维素6-10份、纳米二氧化钛3-8份、硅藻土6-13份、稀土元素氧化物1-3.6份、颜料0.5-1.1份、增稠剂1-3份、分散剂1-4.5份、消泡剂1-2.6份、成膜助剂1.2-3.8份和抑菌剂1-3份。
优选地，包括以下重量份计的原料：丙烯酸树脂32份、玻璃棉24份、二氧化硅11份、纳米陶瓷纤维8份、改性木质纤维素7份、纳米二氧化钛6份、硅藻土9份、稀土元素氧化物1.8份、颜料0.8份、增稠剂2.4份、分散剂2.8份、消泡剂1.2份、成膜助剂2.3份和抑菌剂1.5份。
优选地，所述改性木质纤维素的制备方法如下：
(a)将木质纤维素投入粉碎机中粉碎颗粒粒径至100-300目；
(b)向粉碎后的木质纤维素中一定量的5wt％氢氧化钠溶液，加热煮沸后，冷却过滤洗涤；
(c)向步骤(b)处理后的木质纤维素中加入适量的45wt％乙二胺溶液混合均匀，以300-500转/分钟搅拌1-2小时，即得改性木质纤维素。
优选地，所述5wt％氢氧化钠溶液的用量为木质纤维素重量的10-20倍，所述45wt％乙二胺溶液的用量为木质纤维素重量的0.15-0.35倍。
优选地，所述分散剂为有机分散剂和无机分散剂按照质量比3:1混合组成；
所述有机分散剂为烷基苯磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、聚氧乙烯蓖麻油中的任一种，所述无机分散剂为焦磷酸盐、磷酸三钠和六偏磷酸钠中的一种或几种。
优选地，所述颜料为金红石、钛白、钛黄、氧化铁黑、氧化铁红、钴蓝、钴绿、珠光或铝银粉中的一种或多种混合；
所述增稠剂为聚丙烯酸盐或聚甲基丙烯酸盐；
所述消泡剂为长链醇类、聚醚改性硅和乳化硅油中的一种或几种混合；
所述成膜助剂为乙二醇丁醚或者丙二醇丁醚；
所述抑菌剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮或者2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
优选地，所述玻璃棉为生活废弃玻璃或者工业废弃玻璃熔融再离心喷吹制成的细、短、絮状玻璃棉。
本发明中还公开了一种上述玻璃棉保温涂料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将玻璃棉、二氧化硅、纳米陶瓷纤维、改性木质纤维素、纳米二氧化钛、硅藻土、稀土元素氧化物和颜料投入球磨机中研磨颗粒粒径至200-500目,得到混合物A；
(3)向步骤(2)制得的混合物A中依次加入丙烯酸树脂、适量的水、分散剂、消泡剂、抑菌剂，搅拌30-60分钟后，加入增稠剂和成膜助剂继续搅拌50-70分钟后，即得玻璃棉保温涂料。
优选地，所述步骤(3)中水的用量为丙烯酸树脂重量的2.5-5倍。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明保温涂料，热导率低、保温性能好、耐腐蚀、化学性质稳定，使用时，涂料易涂抹均匀，粘性好，不易脱落，并且制备方法简单，生产成本低，具有很好的市场前景；
(2)本发明添加的主要原料为玻璃棉，玻璃棉具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定，可以提高涂料的保温性能和化学性质稳定；
(3)本发明原料中添加有硅藻土，硅藻土吸附性能好，容重轻，易混合均匀，具有会很好的保温性能，并且吸附性能好，可以释放和吸收水分，调节湿度，加入涂料中，可提高产品的耐热、耐磨、保温和抗老化能性能；
(4)本发明原料中添加有改性木质纤维素，木质纤维素中含有纤维结构的毛细管作用，可以将涂料系统内部的水分迅速传输到表面，使得保温涂料内部水分均匀，减少涂料表面结皮现象，使得涂料不仅具有很好的热稳定性，同时据用保温抗裂性能；本发明中将木质纤维素首先用5wt％氢氧化钠溶液对纤维素进行加热煮沸润胀，洗涤后，用乙二胺溶液进行浸渍活化，得到的改性木质纤维素，增加了木质纤维度的表面亲水性能，使木质纤维素与涂料中各物质的融合度增加，不仅保留木质纤维素本身的保温抗裂性能，而且提高了材料的气密性，使涂料的保温性能更好；
(5)本发明原料中添加有纳米陶瓷纤维，纳米陶瓷纤维导热率极低、绝热节能效果好，具有重量轻、耐高温、保温效果好和延展性好的优点，可以提高保温涂料绝热保温等各方面的综合性能。
(6)本发明分散剂使用有机分散剂和无机分散剂混合使用，结合两种分散剂的优点，是分散剂的使用效果达到最佳；
(7)本发明制备方法中首先将各原料研磨粉碎后加入一定配比的水，后想加入分散剂、消泡剂和抑菌剂，搅拌混合一段时间使涂料中的颜料和各物料充分润湿和分散，恢复到初级粒子的细度后达到最佳分散状态，同时消除物料的气泡倾向，然后加入增稠剂和成膜助剂，调节涂料黏度，使之成膜。这种配比和制备流程的情况下能确保各个成分互相融合，涂料溶液成分均匀，不易产生成结现象，涂抹效果更好；
(8)本发明原料中添加有纳米二氧化钛，纳米二氧化钛结构稳定，致密性好，有较高的硬度和密度，遮盖力和着色力较高，可以提高涂料的抗刮痕性能；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种玻璃棉保温涂料，包括以下重量份计的原料：
丙烯酸树脂20份、玻璃棉18份、二氧化硅8份、纳米陶瓷纤维6份、改性木质纤维素6份、纳米二氧化钛3份、硅藻土6份、稀土元素氧化物1份、颜料0.5份、增稠剂1份、分散剂1份、消泡剂1份、成膜助剂1.2份和抑菌剂1份。
改性木质纤维素的制备方法如下：
(a)将木质纤维素投入粉碎机中粉碎颗粒粒径至100目；
(b)向粉碎后的木质纤维素中一定量的5wt％氢氧化钠溶液，加热煮沸后，冷却过滤洗涤；
(c)向步骤(b)处理后的木质纤维素中加入适量的45wt％乙二胺溶液混合均匀，以300转/分钟搅拌1小时，即得改性木质纤维素。
5wt％氢氧化钠溶液的用量为木质纤维素重量的10倍；
45wt％乙二胺溶液的用量为木质纤维素重量的0.15倍。
分散剂为有机分散剂和无机分散剂按照质量比3:1混合组成；
有机分散剂为烷基苯磺酸盐，无机分散剂为焦磷酸盐。
颜料为钛白；
增稠剂为聚丙烯酸盐；
消泡剂为聚醚改性硅；
成膜助剂为乙二醇丁醚；
抑菌剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
玻璃棉为生活废弃玻璃熔融再离心喷吹制成的细、短、絮状玻璃棉。
本实施例中还公开了一种上述玻璃棉保温涂料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将玻璃棉、二氧化硅、纳米陶瓷纤维、改性木质纤维素、纳米二氧化钛、硅藻土、稀土元素氧化物和颜料投入球磨机中研磨颗粒粒径至200目,得到混合物A；
(3)向步骤(2)制得的混合物A中依次加入丙烯酸树脂、适量的水、分散剂、消泡剂、抑菌剂，搅拌30分钟后，加入增稠剂和成膜助剂继续搅拌50分钟后，即得玻璃棉保温涂料。
步骤(3)中水的用量为丙烯酸树脂重量的2.5倍。
实施例2
一种玻璃棉保温涂料，包括以下重量份计的原料：
丙烯酸树脂35份、玻璃棉25份、二氧化硅13份、纳米陶瓷纤维10份、改性木质纤维素10份、纳米二氧化钛8份、硅藻土13份、稀土元素氧化物3.6份、颜料1.1份、增稠剂3份、分散剂4.5份、消泡剂2.6份、成膜助剂3.8份和抑菌剂3份。
改性木质纤维素的制备方法如下：
(a)将木质纤维素投入粉碎机中粉碎颗粒粒径至300目；
(b)向粉碎后的木质纤维素中一定量的5wt％氢氧化钠溶液，加热煮沸后，冷却过滤洗涤；
(c)向步骤(b)处理后的木质纤维素中加入适量的45wt％乙二胺溶液混合均匀，以500转/分钟搅拌2小时，即得改性木质纤维素。
5wt％氢氧化钠溶液的用量为木质纤维素重量的20倍；
45wt％乙二胺溶液的用量为木质纤维素重量的0.35倍。
分散剂为有机分散剂和无机分散剂按照质量比3:1混合组成；
有机分散剂为烷基芳基磺酸盐，所述无机分散剂为焦磷酸三钠。
颜料为钛黄和珠光按照质量比2:1混合组成；
增稠剂为聚甲基丙烯酸盐；
消泡剂为长链醇类；
成膜助剂为丙二醇丁醚；
抑菌剂为2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
玻璃棉为生活废弃玻璃或者工业废弃玻璃熔融再离心喷吹制成的细、短、絮状玻璃棉。
本实施例中还公开了一种上述玻璃棉保温涂料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将玻璃棉、二氧化硅、纳米陶瓷纤维、改性木质纤维素、纳米二氧化钛、硅藻土、稀土元素氧化物和颜料投入球磨机中研磨颗粒粒径至500目,得到混合物A；
(3)向步骤(2)制得的混合物A中依次加入丙烯酸树脂、适量的水、分散剂、消泡剂、抑菌剂，搅拌60分钟后，加入增稠剂和成膜助剂继续搅拌70分钟后，即得玻璃棉保温涂料。
步骤(3)中水的用量为丙烯酸树脂重量的5倍。
实施例3
一种玻璃棉保温涂料，包括以下重量份计的原料：
丙烯酸树脂32份、玻璃棉24份、二氧化硅11份、纳米陶瓷纤维8份、改性木质纤维素7份、纳米二氧化钛6份、硅藻土9份、稀土元素氧化物1.8份、颜料0.8份、增稠剂2.4份、分散剂2.8份、消泡剂1.2份、成膜助剂2.3份和抑菌剂1.5份。
改性木质纤维素的制备方法如下：
(a)将木质纤维素投入粉碎机中粉碎颗粒粒径至200目；
(b)向粉碎后的木质纤维素中一定量的5wt％氢氧化钠溶液，加热煮沸后，冷却过滤洗涤；
(c)向步骤(b)处理后的木质纤维素中加入适量的45wt％乙二胺溶液混合均匀，以450转/分钟搅拌1.5小时，即得改性木质纤维素。
5wt％氢氧化钠溶液的用量为木质纤维素重量的15倍，所述45wt％乙二胺溶液的用量为木质纤维素重量的0.21倍。
分散剂为有机分散剂和无机分散剂按照质量比3:1混合组成；
有机分散剂为聚氧乙烯蓖麻油，无机分散剂为磷酸三钠和六偏磷酸钠按照质量比1:1混合组成。
颜料为钴蓝、钴绿、珠光和铝银粉按照质量比2:1:1:1混合组成；
增稠剂为聚丙烯酸盐；
消泡剂为聚醚改性硅和乳化硅油按照质量比1:1混合组成；
成膜助剂为乙二醇丁醚；
抑菌剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
玻璃棉为生活废弃玻璃或者工业废弃玻璃熔融再离心喷吹制成的细、短、絮状玻璃棉。
本实施例中还公开了一种上述玻璃棉保温涂料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将玻璃棉、二氧化硅、纳米陶瓷纤维、改性木质纤维素、纳米二氧化钛、硅藻土、稀土元素氧化物和颜料投入球磨机中研磨颗粒粒径至350目,得到混合物A；
(3)向步骤(2)制得的混合物A中依次加入丙烯酸树脂、适量的水、分散剂、消泡剂、抑菌剂，搅拌50分钟后，加入增稠剂和成膜助剂继续搅拌60分钟后，即得玻璃棉保温涂料。
步骤(3)中水的用量为丙烯酸树脂重量的3.6倍。
性能测试
对本发明实施例1-3中制得的玻璃棉保温涂料进行性能测试，结果如下表所示：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
导热系数W/(m.K) 0.042 0.048 0.039
燃烧性能试验 通过 通过 通过
耐火性能试验 通过 通过 通过
耐水性 良好 良好 良好
涂抹外观 均匀 均匀 均匀
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种玻璃棉保温涂料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：丙烯酸树脂20-35份、玻璃棉18-25份、二氧化硅8-13份、纳米陶瓷纤维6-10份、改性木质纤维素6-10份、纳米二氧化钛3-8份、硅藻土6-13份、稀土元素氧化物1-3.6份、颜料0.5-1.1份、增稠剂1-3份、分散剂1-4.5份、消泡剂1-2.6份、成膜助剂1.2-3.8份和抑菌剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：丙烯酸树脂32份、玻璃棉24份、二氧化硅11份、纳米陶瓷纤维8份、改性木质纤维素7份、纳米二氧化钛6份、硅藻土9份、稀土元素氧化物1.8份、颜料0.8份、增稠剂2.4份、分散剂2.8份、消泡剂1.2份、成膜助剂2.3份和抑菌剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，所述改性木质纤维素的制备方法如下：
(a)将木质纤维素投入粉碎机中粉碎颗粒粒径至100-300目；
(b)向粉碎后的木质纤维素中一定量的5wt％氢氧化钠溶液，加热煮沸后，冷却过滤洗涤；
(c)向步骤(b)处理后的木质纤维素中加入适量的45wt％乙二胺溶液混合均匀，以300-500转/分钟搅拌1-2小时，即得改性木质纤维素。
4.根据权利要求3所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，所述5wt％氢氧化钠溶液的用量为木质纤维素重量的10-20倍，所述45wt％乙二胺溶液的用量为木质纤维素重量的0.15-0.35倍。
5.根据权利要求1所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，所述分散剂为有机分散剂和无机分散剂按照质量比3:1混合组成；
所述有机分散剂为烷基苯磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、聚氧乙烯蓖麻油中的任一种，所述无机分散剂为焦磷酸盐、磷酸三钠和六偏磷酸钠中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，所述颜料为金红石、钛白、钛黄、氧化铁黑、氧化铁红、钴蓝、钴绿、珠光或铝银粉中的一种或多种混合，所述增稠剂为聚丙烯酸盐或聚甲基丙烯酸盐，所述消泡剂为长链醇类、聚醚改性硅和乳化硅油中的一种或几种混合，所述成膜助剂为乙二醇丁醚或者丙二醇丁醚，所述抑菌剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮或者2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
7.根据权利要求1所述的玻璃棉保温涂料，其特征在于，所述玻璃棉为生活废弃玻璃或者工业废弃玻璃熔融再离心喷吹制成的细、短、絮状玻璃棉。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的玻璃棉保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将玻璃棉、二氧化硅、纳米陶瓷纤维、改性木质纤维素、纳米二氧化钛、硅藻土、稀土元素氧化物和颜料投入球磨机中研磨颗粒粒径至200-500目,得到混合物A；
(3)向步骤(2)制得的混合物A中依次加入丙烯酸树脂、适量的水、分散剂、消泡剂、抑菌剂，搅拌30-60分钟后，加入增稠剂和成膜助剂继续搅拌50-70分钟后，即得玻璃棉保温涂料。
9.根据权利要求8所述的玻璃棉保温涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中水的用量为丙烯酸树脂重量的2.5-5倍。
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