CN108676439A - 纳米隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种纳米隔热涂料及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下组分：丙烯酸乳液40～50份、氮化硅/环氧树脂25～35份、二氧化硅气凝胶10～20份、隔热填料5～15份、润湿分散剂1～3份、防霉剂0.5～1份、增稠剂4～8份、消泡剂1～3份、成膜助剂6～12份以及去离子水40～60份，所述氮化硅/环氧树脂主要以环氧树脂、氮化硅及乙烯基三氧硅烷制备得到。该涂料不仅隔热效果好，而且导热系数低，可以应用于室内隔热。

Description

纳米隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种纳米隔热涂料及其制备方法。

背景技术

纳米隔热涂料是近年来得到一定应用并受到重视的新型功能性建筑涂料。在我国夏季气温过高的夏热冬暖、夏热冬冷气候区，该涂料除了具有普通外墙涂料的装饰效果外，还能够反射太阳辐射热而降低涂膜表面温度，并减轻因夏季涂膜表面温度过高而带来的一系列问题。纳米隔热涂料虽然研究很多，但是在实际应用中还存在诸多问题，如：性能不稳定，专利200510028388.7报道的反射隔热涂料尽管具有相当好的太阳反射率，但是红外辐射率较差；颜色单一，主要以白色或浅色涂料为主，局限性较大等。

常见的涂料在高温条件下容易发生热降解和碳化，使得土层遭到破坏，不能对基材起到保护作用，而耐高温涂料能够保持在高温条件下不脆裂、不与基材剥离、不鼓泡的同时保持一定的理化和机械性能，使得物件能够在高温下免受化学腐蚀、热氧化腐蚀等不良状况的影响。现有建筑隔热涂料其仅仅起到隔热作用，但是对于较高温度比如400℃其自身的耐高温性能差，容易出现涂料脱落等现象。因此，现有的纳米隔热涂料制约着其在建筑节能领域的应用。

发明内容

本发明提出一种纳米隔热涂料，该涂料不仅隔热效果好，而且导热系数低，可以应用于室内隔热。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米隔热涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

丙烯酸乳液40～50份、氮化硅/环氧树脂25～35份、二氧化硅气凝胶10～20份、隔热填料5～15份、润湿分散剂1～3份、防霉剂0.5～1份、增稠剂4～8份、消泡剂1～3份、成膜助剂6～12份以及去离子水40～60份，所述氮化硅/环氧树脂主要以环氧树脂、氮化硅及乙烯基三氧硅烷制备得到。

优选地，所述氮化硅/环氧树脂的制备方法为：

将环氧树脂与氮化硅加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至75～82℃，然后依次加入乙烯基三氧硅烷、水与聚酰胺，搅拌均匀，反应结束后干燥即可。

优选地，所述环氧树脂与所述氮化硅的质量之比为6～8:1，所述乙烯基三氧硅烷与所述环氧树脂的质量之比为1:15～25，所述聚酰胺与所述氮化硅的质量之比为1:20～30。

优选地，所述润湿分散剂为丙烯酸铵盐分散剂，所述防霉剂为四氯间苯二甲腈或者2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮。

优选地，所述增稠剂为非离子聚氨酯化合物、改性聚丙烯酸铵或者改性聚丙烯酸钠；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液或矿物油；所述成膜助剂为醇酯十二、乙二醇单丁醚、乙二醇、丙二醇乙醚或者丙二醇丁醚。

优选地，所述隔热填料为六太酸钾晶须、海泡石与膨胀珍珠岩中的一种或者多种。

本发明的另一个目的是提供一种纳米隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配方量将润湿分散剂、防霉剂、1/2～3/5消泡剂加入去离子水中，在300～500r/min的转速下搅拌充分混合；

2)向步骤1)的混合物中加入二氧化硅气凝胶与隔热填料在1000～2000r/min的转速下分散；

3)向步骤2)的分散液中加入丙烯酸乳液、氮化硅/环氧树脂、增稠剂、成膜助剂及余下的消泡剂搅拌均匀，即可。

本发明的有益效果：

本发明的涂料的组分中通过对环氧树脂进行改性，改性方法为：将环氧树脂与氮化硅加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至75～82℃，然后依次加入乙烯基三氧硅烷、水与聚酰胺，搅拌均匀，反应结束后干燥即可。该氮化硅/环氧树脂使得涂料具有很好的化学温度性及耐高温性能。另外，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。

具体实施方式

实施例1

氮化硅/环氧树脂的制备方法为：

将环氧树脂与氮化硅加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至78℃，然后依次加入乙烯基三氧硅烷、水与聚酰胺，搅拌均匀，反应结束后干燥即可。环氧树脂与氮化硅的质量之比为6:1，乙烯基三氧硅烷与环氧树脂的质量之比为1:25，聚酰胺与氮化硅的质量之比为1:20。

实施例2

氮化硅/环氧树脂的制备方法为：

将环氧树脂与氮化硅加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至75～82℃，然后依次加入乙烯基三氧硅烷、水与聚酰胺，搅拌均匀，反应结束后干燥即可。环氧树脂与氮化硅的质量之比为8:1，乙烯基三氧硅烷与环氧树脂的质量之比为1:15，聚酰胺与氮化硅的质量之比为1:30。

实施例3

一种纳米隔热涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

丙烯酸乳液45份、氮化硅/环氧树脂30份、六太酸钾晶须15份、二氧化硅气凝胶16份、丙烯酸铵盐分散剂2份、四氯间苯二甲腈0.8份、改性聚丙烯酸铵6份、矿物油2份、丙二醇乙醚9份以及去离子水50份。

制备方法：

1)按照配方量将丙烯酸铵盐分散剂、四氯间苯二甲腈、1/2矿物油加入去离子水中，在300r/min的转速下搅拌充分混合；

2)向步骤1)的混合物中加入二氧化硅气凝胶与六太酸钾晶须在1000r/min的转速下分散；

3)向步骤2)的分散液中加入丙烯酸乳液与氮化硅/环氧树脂的混合物、改性聚丙烯酸铵、丙二醇乙醚及余下的四氯间苯二甲腈搅拌均匀，即可。

实施例4

一种纳米隔热涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

丙烯酸乳液40份、氮化硅/环氧树脂35份、海泡石10份、二氧化硅气凝胶10份、丙烯酸铵盐分散剂1份、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.5份、改性聚丙烯酸钠8份、聚二甲基硅氧烷溶液1份、醇酯十二6份以及去离子水60份。

制备方法，包括以下步骤：

1)按照配方量将丙烯酸铵盐分散剂、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、3/5聚二甲基硅氧烷溶液加入去离子水中，在500r/min的转速下搅拌充分混合；

2)向步骤1)的混合物中加入二氧化硅气凝胶与海泡石在2000r/min的转速下分散；

3)向步骤2)的分散液中加入丙烯酸乳液与氮化硅/环氧树脂的混合物、改性聚丙烯酸钠、醇酯十二及余下的聚二甲基硅氧烷溶液搅拌均匀，即可。

实施例5

一种纳米隔热涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：

丙烯酸乳液50份、氮化硅/环氧树脂25份、海泡石5份、二氧化硅气凝胶20份、丙烯酸铵盐分散剂3份、四氯间苯二甲腈1份、改性聚丙烯酸铵4份、矿物油3份、乙二醇单丁醚12份以及去离子水40份。

制备方法：

1)按照配方量将丙烯酸铵盐分散剂、四氯间苯二甲腈、1/2矿物油加入去离子水中，在400r/min的转速下搅拌充分混合；

2)向步骤1)的混合物中加入二氧化硅气凝胶与海泡石在1600r/min的转速下分散；

3)向步骤2)的分散液中加入丙烯酸乳液与氮化硅/环氧树脂的混合物、改性聚丙烯酸铵、乙二醇单丁醚及余下的矿物油搅拌均匀，即可。

经检测，实施例3～5提供的涂料的对比率(遮盖率)≥0.95，耐沾污性≤10％，耐人工气候老化性(≥710h)，耐水性(≥100h)、耐碱性(≥60h)，耐洗刷性(≥2000次)，满足GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》要求。

另外，将实施例3～5提供的涂料涂覆在玻璃上面进行耐温性能测试，发现实施例3～5的涂料最高能够耐受520℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种纳米隔热涂料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：

丙烯酸乳液40～50份、氮化硅/环氧树脂25～35份、二氧化硅气凝胶10～20份、隔热填料5～15份、润湿分散剂1～3份、防霉剂0.5～1份、增稠剂4～8份、消泡剂1～3份、成膜助剂6～12份以及去离子水40～60份，所述氮化硅/环氧树脂主要以环氧树脂、氮化硅及乙烯基三氧硅烷制备得到。

2.根据权利要求1所述的纳米隔热涂料，其特征在于，所述氮化硅/环氧树脂的制备方法为：

将环氧树脂与氮化硅加入到丙酮中，进行超声分散，得到分散液，将分散液升温至75～82℃，然后依次加入乙烯基三氧硅烷、水与聚酰胺，搅拌均匀，反应结束后干燥即可。

3.根据权利要求2所述的纳米隔热涂料，其特征在于，所述环氧树脂与所述氮化硅的质量之比为6～8:1，所述乙烯基三氧硅烷与所述环氧树脂的质量之比为1:15～25，所述聚酰胺与所述氮化硅的质量之比为1:20～30。

4.根据权利要求1所述的纳米隔热涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为丙烯酸铵盐分散剂，所述防霉剂为四氯间苯二甲腈或者2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮。

5.根据权利要求1所述的纳米隔热涂料，其特征在于，所述增稠剂为非离子聚氨酯化合物、改性聚丙烯酸铵或者改性聚丙烯酸钠；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷溶液或矿物油；所述成膜助剂为醇酯十二、乙二醇单丁醚、乙二醇、丙二醇乙醚或者丙二醇丁醚。

6.根据权利要求1所述的纳米隔热涂料，其特征在于，所述隔热填料为六太酸钾晶须、海泡石与膨胀珍珠岩中的一种或者多种。

7.如权利要求1所述的纳米隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照配方量将润湿分散剂、防霉剂、1/2～3/5消泡剂加入去离子水中，在300～500r/min的转速下搅拌充分混合；

2)向步骤1)的混合物中加入二氧化硅气凝胶与隔热填料在1000～2000r/min的转速下分散；

3)向步骤2)的分散液中加入丙烯酸乳液、氮化硅/环氧树脂、增稠剂、成膜助剂及余下的消泡剂搅拌均匀，即可。