CN108706913A - 一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑外墙纳米智能隔热保温材料及其制备方法。该材料由多孔纳米SiO₂、纳米金红石型TiO₂、纳米复合悬浮乳液、玻化空心微珠、无机轻质材料、功能助剂与纯净水组成。与传统的保温板材料相比，本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料，具有轻质、薄层、隔热保温效果好，施工简便，效率高，节省资源，施工综合成本低，安全、环保等优势的一种新型的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。本发明的纳米新技术产品，可以根据不同的建筑热工气候区域、墙体结构及工程的节能减排技术要求，调整纳米智能隔热保温技术指标，达到工程使用的最佳效果和理想的性价比。

Description

一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料及其制备方法

【技术领域】

本发明属于一种建筑外墙保温材料技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料，还涉及所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备方法。

【背景技术】

目前，我国高能耗建筑面积占总建筑面积的95％以上，单位面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的5～8倍，建筑耗能巨大。所以，我国在城市建设规划、设计、建造和使用中明确规定了节能减排标准，建筑施工必须进行外墙隔热保温处理。但是，由于传统的被动式建筑隔热保温板材，例如EPS板、XPS板、PU硬泡等有机隔热保温板材、无机矿棉、岩棉板等材料，因其工程施工工艺复杂、辅料多，综合成本高、保温效果不理想，材料使用量大，资源和能源浪费，以及生产和使用施工中污染严重，有毒有害、易燃等多种弊端，因此往往会造成重大的事故，从而严重地影响和限制了我国建筑隔热保温节能技术、材料工业领域整体技术水平的发展。

传统的建筑有机隔热保温板材的防火性能和建筑墙体的机械联接性较差。建筑外墙保温工程重大火灾事故和整体坍塌脱落伤人事故时有发生，损失严重，在社会上造成了不良影响。这些重大火灾和坍塌脱落事故和消极的预防措施，极大地限制了传统的建筑隔热保温板材在建筑工程中的应用。而无机保温板材，例如岩棉、矿棉、玻璃棉、发泡混凝土等，由于纤维松散，造成力学性能较差，吸水性强，甚至遇水失效，建筑工程使用很难达到理想的隔热保温效果，而且生产和施工污染严重，对工人有直接性伤害。

针对现有技术状况，本发明人在总结现有技术基础之上，通过大量实验研究与分析工作，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料。

本发明的另一个目的是提供所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料。

所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料是由下述组分组成的，以重量份计：

根据本发明的一种优选实施方式，所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料是由下述组分组成的，以重量份计：

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的多孔纳米SiO₂是比表面积≥500m²/g、孔隙率≥50％、孔比体积≥800cm³/g的闭孔纳米SiO₂。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的纳米金红石型TiO₂是粒径分布宽度为50～200nm的金红石型TiO₂。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的纳米复合悬浮乳液是由 10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35重量份弹性乳液与5～15重量份纳米材料组成的。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的无机轻质材料是一种或多种选自粒径10～50微米的硅藻土、插层蒙脱土或煅烧蛭石的无机轻质材料。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的玻化空心微珠是由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.10～0.38g/cc与粒径10～80μm的空心微珠。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的功能助剂是一种或多种选自润湿剂、分散剂、阻燃剂或固化剂的助剂。

本发明还涉及一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料的制备方法。

该制备方法的步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35 重量份高弹乳液与5～15重量份纳米材料和22～25重量份纯净水，在密封均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到一种纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

让3～8重量份多孔纳米SiO₂、1～5重量份无机纳米TiO₂、15～25重量份无机轻质材料和25～35重量份纯净水在密封均质分散罐中高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中添加8～15重量份玻化空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米SiO₂、TiO₂与无机轻质材料在纯净水中充分分散，得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

让10～30重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料与5～8重量份功能助剂在密封均质分散罐中中速剪切分散，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的高速剪切分散是以转速 1400～2400转/分钟进行的剪切分散；所述的中速剪切分散是以转速600～ 1100转/分钟进行的剪切分散。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

众所周知，热能是以传导、对流和辐射三种方式进行传递的。通常的被动式保温材料均用蓬松柔性纤维材料制成，或者用低导热均质材料加发泡工艺制成。

因为传统被动式隔热保温板材料大都采用发泡工艺处理，这种材料充满气泡，所以它们具有较好的阻热性能。柔性好、结构蓬松材料的导热系数小，温度传导速度慢，这是决定热工性能质量优劣的主要因素。由于蓬松柔软材料组织密度疏松，结构空隙充满了导热系数最小的空气，所以材料具有隔热保温的效果。根据这个热工性能特性，传统隔热保温材料通常选择柔性好的蓬松材料，例如矿棉、岩棉、玻璃棉、聚苯、EPS、XPS、PU 硬泡等材料，它们是建筑和工业使用的最佳保温隔热材料。

本发明利用具有优异的纳米智能热工性能的纳米材料，通过本发明的制备方法对传统的隔热保温材料进行复合、改性处理，制备出一种用于建筑外墙的纳米智能隔热保温材料。

本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料由下述组分组成：以重量份计

在本发明中，所述的多孔纳米SiO₂在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中的主要作用是增加储热保温层微结构中的闭孔负空间，提高储热保温层微结构中的闭孔负空间的热容量与热容功能，降低导热系数，达到建筑外墙纳米智能隔热保温材料的储热保温效果。

本发明使用的多孔纳米SiO₂是比表面积≥500m²/g、孔隙率≥50％、孔比体积≥800cm3/g的闭孔纳米SiO₂。在本发明中，所述的比表面积、孔隙率与孔比体积都是使用美国Coulter公司的Omnisorp 100CX型比表面及孔隙率分析仪，采用该仪器说明书描述的条件，即采用氮吸附法在真空条件下进行测定的，因此，有关比表面积、孔隙率与孔比体积测定问题在下面都不再赘述。

本发明使用的多孔纳米SiO₂是根据发明专利ZL 96117042.5所描述方法制备得到的。

在本发明中，所述的纳米金红石型TiO₂是粒径分布宽度为50～200nm 的金红石型TiO₂。所述的纳米金红石型TiO₂在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中是稳定分散的，即所述的无机纳米TiO₂在本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料中在其质量保证期限20年内不会发生纳米“团聚”现象。

所述的无机纳米TiO₂在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中主要作用是，使照射在所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料表面上的红外线与紫外线能够达到完全反射。有关无机纳米TiO₂的这种性能可以参见文献纳米科技或纳米材料—书中有关纳米的TiO₂光学特性。

本发明使用的无机纳米TiO₂是目前市场上销售的产品，例如由江苏河海纳米材料有限公司以商品名纳米二氧化钛销售的产品，辽宁大连陆明纳米材料有限公司、山西天一纳米科技有限公司等其它纳米科技有限公司生产销售的产品。

在本发明中，所述的纳米复合悬浮乳液在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中的主要作用是纳米复合材料更充分的分散到微米材料结构中，并将微米材料颗粒包裹，形成纳微结构的无序空间，起到更好的热阻效应。

在本发明中，所述的纳米复合悬浮乳液是由10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35重量份弹性乳液与5～15重量份纳米材料组成的。

本发明使用的水性丙烯酸乳液由于其通用性，耐候性及多样性，已在涂料行业的各个领域得到广泛应用。水性丙烯酸乳液由丙烯酸酯单体为主的乙烯基单体经乳液聚合而成。水性丙烯酸乳液制成的漆膜有良好的耐候性、不易黄变、硬度高、光泽好。本发明使用的水性丙烯酸乳液是由美国陶氏公司以商品名纯丙乳液EC-1791销售的产品。在本发明中，所述的水性都应该理解是其产品能以水作稀释剂或分散介质，即这种产品是以水为调剂使用的。

本发明使用的水性粘结剂是由苯丙乳液与有机硅胶合成的，水性粘结剂具有优异的粘接性、柔韧性、耐候性、耐沾污性和耐老化性等性能。水性粘结剂以水为溶剂，无毒无害，不燃不爆，为环保型产品。本发明使用的水性粘结剂是目前市场上销售的产品，例如由北京罗门哈斯化工有限公司以商品名568销售的水性粘结剂。

本发明使用的弹性乳液是丙烯酸酯与有机硅的共聚物，所述的弹性乳液具有优异的回弹性、柔韧性、粘接性、防水性、耐候性、耐沾污性和耐老化性等性能。所述的弹性乳液以水为溶剂，无毒无害，不燃不爆，为环保型产品。本发明使用的弹性乳液是目前市场上销售的产品，例如由北京东方明天化工有限公司以商品名弹性乳液728销售的产品。

本发明使用的纳米材料是球形的纳米SiO₂和≤50nm的TiO₂，SiO₂优异的触变性和迁移性，可以改善和修复不同结构材料，在遇到外界冲击时，应力场的变化出现的界面微缺陷，从而保证保温材料的弹性，防止开裂；TiO₂具有良好的紫外吸收功能，可以有效地将材料表层透射入的紫外线吸收，防止材料内部结构老化，延长材料的使用年限性能。本发明使用的纳米材料是目前市场上销售的产品，例如由江苏河海纳米新材料公司以商品名纳米TiO₂或纳米SiO₂销售的产品。

在所述的纳米复合悬浮乳液中，其它组分在所述含量范围内时，如果水性丙烯酸乳液含量低于10重量份，则强度减少；如果水性丙烯酸乳液含量高于15重量份，则材料钢性增强、材料易开裂；因此，水性丙烯酸乳液含量为10～15重量份是恰当的；

同样地，其它组分在所述含量范围内时，如果水性粘结剂含量低于30 重量份，则材料粘度降低；如果水性粘结剂含量高于35重量份，则粘稠度过高，影响施工效果。因此，水性粘结剂含量为30～35重量份是适当的；

其它组分在所述含量范围内时，如果弹性乳液含量低于25重量份，则弹性降低，材料断裂延伸性差；如果弹性乳液含量高于35重量份，则强度降低，拉伸强度减弱；因此，弹性乳液含量为25～35重量份是可行的；

其它组分在所述含量范围内时，如果纳米复合材料含量低于5重量份，则纳米颗粒在微米颗粒结构间隙中填充不实，无法形成完整的包裹层，影响纳微结构的改性作用。如果纳米材料含量高于15重量份，则纳米材料团簇过多，影响微米材料结构作用，材料强度降低。因此，纳米材料含量为 5～15重量份是合理的。

本发明使用的玻化空心微珠是一种微米级空心球型粉体材料，具有中空、质轻、强度高、耐腐蚀、吸水率低、化学性能稳定等特点。

本发明使用的玻化空心微珠在建筑外墙纳米智能隔热保温材料中的作用是增加纳米智能储热保温层含惰性气体空间、降低导热系数。

本发明使用的玻化空心微珠是由碱石灰硼硅复合材料制成的，密度 0.10～0.38g/cc、粒径10～80μm的空心微珠。

本发明使用的玻化空心微珠是由美国3M公司生产的，在目前市场上销售的产品。

本发明使用的无机轻质材料应该理解是一种具有耐高温、低导热、不易分解、没有毒害性物质的、粒径0.3～30μm的无机轻型粉体材料。它在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中主要作用是发挥低导热与高阻燃的性能。凡是具有这种低导热与高阻燃功能而又不会损坏本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料性能的这些材料都可以用于本发明，它们也都在本发明的保护范围之内。

本发明使用的无机轻质材料是一种或多种选自粒径为10～50μm的硅藻土、插层蒙脱土、煅烧蛭石或珍珠岩的无机轻质材料。

本发明使用的这些无机轻质材料都是目前市场上销售的产品，例如由北京建筑新材料集团生产的煅烧蛭石和膨化珍珠岩，吉林长白山硅藻土矿材料有限公司销售的产品。

本发明使用的功能助剂应该理解是具有润湿、分散、阻燃和固化功能的助剂。

本发明使用的功能助剂是一种或多种选自润湿剂、分散剂、阻燃剂和固化剂的助剂。

本发明使用的这些功能助剂都是目前市场上销售的产品。所述的分散剂750W、润湿剂WET-270、阻燃剂聚磷酸氨例如是由EFKA化工有限公司销售的产品。所述的固化剂例如是由广州黑马化工有限公司以编号 BH-560销售的产品。

在本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料中，其它组分在所述含量范围内时，如果多孔纳米SiO₂含量低于3重量份，则纳米储热系数降低，影响保温隔热效果；如果多孔纳米SiO₂含量高于8重量份，则虽然提高了隔热保温效果，但成本显著增加；因此，多孔纳米SiO₂含量为3～8重量份是可行的；优选地是4～6。

同样地，其它组分在所述含量范围内时，如果纳米金红石型TiO₂含量低于1重量份，则会反射红外、紫外线能力下降；如果纳米金红石型TiO₂含量高于5重量份，则反射红外能力增强对储热保温会受影响；因此，纳米金红石型TiO₂含量为1～5重量份是可取的；优选地是2～4。

其它组分在所述含量范围内时，如果纳米复合悬浮乳液含量低于10重量份，则会降低纳、微材料结构之间的致密度，影响纳米改性增强效果。如果纳米复合悬浮乳液含量高于30重量份，则增加了保温材料的密度和钢性，降低了材料的延弹性，同时增加了成本。因此，纳米复合悬浮乳液含量为10～30重量份是合适的；优选地是15～25。

其它组分在所述含量范围内时，如果玻化空心微珠含量低于8重量份，则惰性气体空间减少，造成导热系数提高热阻能力会下降，明显影响传热系数；如果玻化空心微珠含量高于15重量份，则会影响纳米智能储热保温层整体功能结构和智能隔热保温功能的协同性，同时也会影响涂层的施工性能；因此，玻化空心微珠含量为8～15重量份是可行的；优选地是10～13。

同样地，其它组分在所述含量范围内时，如果无机轻质材料含量低于 15重量份，则会影响纳米智能储热保温层整体结构的力学性能和阻热功能；如果无机轻质材料含量高于25重量份，则会增强纳米智能储热保温层的密度和钢性，隔热保温性能反而下降；因此，无机轻质材料含量为15～25重量份是适当的；优选地是18～20。

在本发明中，所述功能助剂与纯净水的量超过其所述范围时，也都会非常明显地影响本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料的性能。因此，功能助剂含量为5～8重量份是可行的；优选地是6～7。纯净水含量为25～35 重量份是可行的；优选地是30～33。

优选地，所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料是由下述组分组成的，以重量份计：

本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，是根据建筑构筑物的环境、材料、结构和使用要求进行设计的。还可以根据我国五个不同建筑热工气候区域的工程要求，适度调整纳米智能储热保温层的不同性能的各项技术指标，以求达到纳米智能隔热保温的良好效果和建筑工程使用中的最佳性价比。这种主动式的智能化保温隔热节能技术和科学的设计方案，可以显著提高纳米智能的隔热保温效果，并且简化了传统建筑外墙保温工程的施工工艺。

采用本发明的技术方案所制备的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，有效地克服了传统的被动式的保温板技术、材料(矿棉、岩棉、聚苯聚氨酯发泡板等材料)产品的缺陷和能源的浪费。在消除了火灾隐患和毒害物质危害的同时，达到了为安全、环保、低耗、高效地进行建筑外墙保温工程，提供一种安全的、环境友好型的建筑外墙纳米智能隔热保温材料的目的。

下面描述本发明建筑外墙的纳米智能隔热保温材料性能检测方法。

A、本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层导热系数的测定

测定方法与测定条件如下：

使用俄罗斯新西伯利亚计量院KT-6导热系数测定仪在室温23℃±2℃与相对湿度40％±10％的条件下测定，其数据是按照该仪器使用说明书中描述的方法处理的。

其测定结果如下：

B、本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层的工程墙体传热系数的测定

测定方法与测定条件如下：

根据GB/T13475-2008绝热稳态防护箱法的传热性质测定标准，使用由国家建筑材料检测中心的JW-1型墙体保温性能检测装置在室温23℃±2℃与相对湿度40％±10％条件下测定，其数据是按照该仪器使用说明书中描述的方法处理的。

其测定结果如下：

在200㎜混凝土加气砖水泥砂浆抹面的剪力墙体表面上涂敷厚度为 3mm的本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层，测定其墙体传热系数为0.45W/m.k。

本发明还涉及所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备方法。

该制备方法的步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35重量份弹性乳液、5～15重量份纳米材料和22～25重量份的纯净水在密封均质分散罐中进行搅拌混合，使纳米复合材料充分分散、复合均匀，得到一种纳米复合悬浮乳液。

B、制备浆料

让3～8重量份多孔纳米SiO₂、1～5重量份纳米金红石型TiO₂、15～25 重量份无机轻质材料和25～35重量份纯净水在密封均质分散罐中高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中添加8～15重量份玻化空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米SiO₂、TiO₂、无机轻质材料和玻化空心微珠在纯净水中充分分散，得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

让10～30重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料与5～8重量份功能助剂在密封均质分散罐中中速剪切混合，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

在步骤B与步骤C中，所述的高速剪切分散是根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的高速剪切分散是以转速1400～2400转/分钟进行的剪切分散；所述的中速剪切分散是以转速600～1100转/分钟进行的剪切分散。

本发明使用的生产线是本项目专用成套生产线设备，其中的分散罐、配套设备和辅助设备都是目前市场上销售的在化工、涂料生产中通常使用的机械设备。

关于纳米复合悬浮乳液、纳米金红石型TiO₂、多孔纳米SiO₂、玻化空心微珠、无机轻质材料、功能助剂与纯净水的情况在前面已经描述，在此不再赘述。

本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料的使用范围：

本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料适用于建筑构筑物的维护结构中所有的户外屋面、墙体、阳台外护墙等部位的外隔热保温工程。

研究具有性能优异的智能化隔热保温功能，同时实现轻体、薄层、安全、环保、施工简便、快捷，能够和建筑维护结构整体结合的隔热保温新材料新技术，这是国内外建筑隔热保温节能技术、材料重点研究内容和发展方向。本发明是将具有优异热工性能的无机纳米智能材料与传统的隔热保温材料进行复合，配以多种热阻性能优异的无机轻质材料和功能助剂，制备成一种膏状或浆液状、热工性能优异的智能化建筑外墙纳米隔热保温材料。这种纳米智能化隔热保温节能技术和材料，可以大大提高建筑物的智能化隔热保温效果，有效地克服了传统保温板材的所有的缺陷与弊端，对传统建筑外墙隔热保温板材升级换代起到积极的促进作用，是建筑隔热保温节能工程市场的未来发展趋势。

[有益使用效果]

本发明的有益效果：

1、本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，集消除热辐射、阻隔温度对流和微观闭孔负空间储热保温技术与微米-纳米材料多功能的协同效应，组合成的纳微材料结构的智能隔热保温涂层体系，该涂层体系可以根据我国五个建筑热工气候区域的不同气候特点和工程要求，适度调整材料结构中的智能隔热保温性能的技术指标，以求达到智能隔热保温的良好效果和建筑工程使用中的最佳性价比。这种主动式的智能化隔热保温节能技术，在提升建筑隔热保温工程技术指标的同时，节约了大量的资源和能源。这一优势，有效的弥补了传统保温板材料单一被动式的保温隔热方法和繁琐的施工工序等造成的缺陷。

2、本发明制备出的建筑外墙纳米智能隔热保温材料形态，为液态、浆状或膏状材料，用涂覆的方式进行施工。这种简便的建筑保温施工工艺，最大程度的简化了施工工序，减少了劳动强度，提高了工效，显著地降低了工程的综合成本，并且可以不受约束地在各种复杂施工界面进行施工，有效的克服了传统保温板材料产品的缺陷和施工工艺的局限。有效的扩大了保温隔热技术、材料在建筑领域的应用范围和应用效果。

3、由于建筑外墙纳米智能隔热保温材料具有无毒害物质排放和不燃烧的绝对优势，因此有效的克服了传统保温板材料火灾和毒害性污染的缺陷与不安全隐患，使我国城市建设的保温工程真正达到了安全、高效、节能、环保的环境友好施工之目的。

4、本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料与现有传统保温板材料在性能、经济、环保等方面效果对比如下：

⑴性能方面：

①采用本申请说明书描述的方法测定，本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料的导热系数为0.031～0.033W/﹙m.k﹚；传统保温板的导热系数 0.036～0.041W/﹙m.k﹚。本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层的导热系数明显优于传统保温板(聚苯、岩棉、矿棉)的导热系数。

②采用250mm轻体加气砖混凝土砂浆抹面剪力墙、3mm建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层保温，墙体传热系数为0.45W/m.k；传统保温板(聚苯、岩棉、矿棉)80mm厚保温板、保温墙体传热系数为0.55W/m.k。由此表明，3mm本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层的墙体传热系数相当于传统保温板(聚苯、岩棉、矿棉)80㎜厚度的墙体传热系数。

⑵经济效益方面：

①工艺简化提高了工程效率

本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料，采取涂覆方式进行建筑外墙保温涂层施工，大大地简化传统保温板材料复杂安装施工工序，平均每个工时可以涂装80～100平方米墙体面积，传统保温板材料建筑外热保温施工平均每个工时可以安装20～30平方米墙体面积，相比提高3～5倍。由此表明，本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料的建筑外墙隔热保温施工工效比传统保温板材料的施工功效显著提高。

②工序简化降低了工程综合成本

使用本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料施工，因大大地简化施工工序和材料储运及废料存放成本，因此显著地降低了工程的综合成本。例如以北京地区75％节能标准计算，传统保温板建筑外墙保温施工，平均每平方米的墙体面积的工程费用是120～160元，本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料建筑外墙保温涂装工程，平均每平方米墙体外保温工程费用是104～130元。

(3)安全优势方面：

①本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料使用的纳米材料和轻质粉体材料均是无机材料，自身具有不燃性，部分水性丙烯酸乳液和功能助剂等少量有机材料，经阻燃技术处理后整体结构成为难燃或不燃材料，本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料经干物质燃烧测定，燃烧测试等级为 A(1)级或B(1)级。尽管如此，由于本发明的建筑外墙纳米智能隔热保温材料是以纯净水为稀释的液态浆状或膏状态形式、涂覆施工方式，形成涂层与基墙整体结合的薄层，因而从根本上消除了可燃烧外部条件。所以本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料是彻底消除了火灾隐患的安全材料。

②传统的建筑保温板材料，例如EPS板、XPS板、PU硬泡等有机保温板材料属于蓬松物质的化学聚合物易燃材料，虽然国家规定对传统的建筑保温材料必须进行阻燃技术处理，但是防火性能仍然较差。尤其是聚苯板燃烧时聚苯乙烯火焰高温可超过1000℃，高温火焰及其热辐射可在极短时间内置人死亡。此外，燃烧时产生的熔融滴落与熔体的接触会造成严重烧伤，给消防救援带来难度和危险。

(4)环保优势方面：

①本发明的建筑外墙纳米智能保温材料使用的是无机纳米材料、轻质无机材料和水性丙烯酸乳液、水性有机胶粘剂和少量水溶性功能助剂等材料，自身材料已经具有环保特性。该产品生产过程中的原材料利用率几乎是100％，并且没有工业废渣、废水、废气、粉尘、噪音和异味的排放，采取涂覆施工，没有任何漂浮物和垃圾污染物。所以本发明的建筑外墙纳米智能保温材料是安全、高效、节能、环保的新型环境友好的智能化隔热保温材料。

②传统的建筑保温板材料，例如EPS板、XPS板、PU硬泡等有机保温板属于化学聚合物材料，含有大量的毒害性物质，燃烧时会产生大量的毒害性气体是致人中毒死亡的重要原因。例如在聚苯板燃烧过程中分解产生大量的苯、甲苯、甲醛等，硬泡聚氨酯则会产生氰化氢、光气、HCL和异氰酸酯等有害化合物。当人体血液中氰化物含量达到3mg/ml以上时会致人死亡。传统的无机保温板材料，例如矿棉、岩棉、玻化纤维和石棉布等，在生产和施工过程中会产生的大量垃圾和粉尘漂浮污染物污染环境，危害人体健康。所以，传统的建筑保温板材料造成的施工环境的污染和火灾隐患时刻威胁和破坏着我们的生活环境和生命财产安全。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让15重量份由美国陶氏公司以商品名纯丙乳液EC-1791销售的水性丙烯酸乳液、30重量份由北北京罗门哈斯化工有限公司以商品名销售的水性粘结剂、25重量份由北京东方化工有限公司以商品名销售的弹性乳液、5 重量份由江苏河海纳米新材料有限公司销售的纳米材料和25重量份纯净水，在由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到所述的纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

将3重量份由江苏河海纳米科技有限公司以商品名纳米二氧化钛销售粒径分布宽度为50～200nm的纳米金红石型TiO₂、5重量份由舟山纳米材料有限公司销售的比表面积740m²/g、孔隙率64％、孔比体积850cm³/g的多孔纳米SiO₂、22重量份由长白山硅藻土有限公司生产的粒径10～50微米的硅藻土无机轻质材料和25重量份纯净水装入由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中进行高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中再加入15重量份由美国3M公司生产销售的、由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.10g/cc与粒径10～80μm的玻化空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米TiO₂、SiO₂与无机轻质材料和玻化空心微珠在纯净水中充分分散、得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

将24重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料、 5重量份功能助剂(其组成如下：由EFKA化工有限公司销售的0.3重量份 WET-270润湿剂、0.6重量份750W分散剂、1.5重量份(聚磷酸铵)阻燃剂、3.0重量份8W消泡剂和1.5重量份由广州黑马化工有限公司以编号 BH-560销售的固化剂)在所述的均质分散罐中进行中速剪切分散，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

采用本申请说明书描述的方法，测定了本实施例制备的建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层导热系数为0.032W/m..k；工程墙体传热系数为 0.45W/m..k。

实施例2：本发明建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让10重量份由美国陶氏公司以商品名纯丙乳液EC-1791销售的水性丙烯酸乳液、35重量份由北北京罗门哈斯化工有限公司以商品名销售的水性粘结剂、28重量份由北京东方化工有限公司以商品名销售的弹性乳液、5重量份由江苏河海纳米新材料有限公司销售的纳米材料和25重量份纯净水，在由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到所述的纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

将1重量份由江苏河海纳米科技有限公司以商品名纳米二氧化钛销售粒径分布宽度为50～200nm的纳米金红石型TiO₂、3重量份由舟山纳米材料有限公司销售的比表面积520m²/g、孔隙率53％、孔比体积880cm3/g的多孔纳米SiO₂、18重量份由长白山硅藻土有限公司生产的粒径10～50微米插层蒙脱土无机轻质材料和35重量份纯净水装入由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中进行高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中再加入8重量份由美国3M公司生产销售的、由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.18g/cc与粒径10～80μm的玻璃空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米TiO₂、SiO₂与无机轻质材料和玻化空心微珠在纯净水中充分分散、得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

将10重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料、 8重量份功能助剂(其组成如下：由EFKA化工有限公司销售的0.3重量份 WET-270润湿剂、0.6重量份750W分散剂、1.5重量份(聚磷酸铵)阻燃剂、3.0重量份8W消泡剂和1.5重量份由广州黑马化工有限公司以编号 BH-560销售的固化剂)在所述的均质分散罐中进行中速剪切分散，得到所述的水建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

采用本申请说明书描述的方法，测定了本实施例制备的建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层导热系数为0.032W/m..k；工程墙体传热系数为0.45W/m..k；厚度3mm建筑外墙纳米智能隔热保温层的隔热温差为1/2。

实施例3：建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让13重量份由美国陶氏公司以商品名纯丙乳液EC-1791销售的水性丙烯酸乳液、32重量份由北北京罗门哈斯化工有限公司以商品名销售的水性粘结剂、30重量份由北京东方化工有限公司以商品名销售的弹性乳液、8 重量份由江苏河海纳米新材料有限公司销售的纳米材料与25重量份纯净水在由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到所述的纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

将5重量份由江苏河海纳米科技有限公司以商品名纳米二氧化钛销售的粒径分布宽度为50～200nm的纳米金红石型TiO₂、6重量份由舟山纳米材料有限公司销售的比表面积530m²/g、孔隙率56％、孔比体积820cm3/g的多孔纳米SiO₂、15重量份由长白山硅藻土有限公司生产的粒径10～50微米的煅烧蛭石无机轻质材料和28重量份纯净水装入由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中进行高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中再加入10重量份由美国3M公司生产销售的、由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.29g/cc与粒径10～80μm的玻璃空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米TiO₂、SiO₂与无机轻质材料和玻化空心微珠在纯净水中充分分散、得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

将30重量份在步骤A得到的多功能性结构纳米复合悬浮乳液、步骤B 得到的浆料、6重量份功能助剂(其组成如下：由EFKA化工有限公司销售的0.3重量份WET-270润湿剂、0.6重量份750W分散剂、1.5重量份(聚磷酸铵)阻燃剂、3.0重量份8W消泡剂和1.5重量份由广州黑马化工有限公司以编号BH-560销售的固化剂)在所述的均质分散罐中进行中速剪切分散，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

采用本申请说明书描述的方法，测定了本实施例制备的建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层导热系数为0.033W/m..k；工程墙体传热系数为 0.45W/m..k，厚度3mm建筑外墙纳米智能隔热保温层的隔热温差为1/2。

实施例4：建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让12重量份由美国陶氏公司以商品名纯丙乳液EC-1791销售的水性丙烯酸乳液、34重量份由北北京罗门哈斯化工有限公司以商品名销售的水性粘结剂、35重量份由北京东方化工有限公司以商品名销售的弹性乳液、12 重量份由江苏河海纳米新材料有限公司销售的纳米材料和22重量份纯净水在由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到所述的纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

将4重量份由江苏河海纳米科技有限公司以商品名纳米二氧化钛销售的粒径分布宽度为50～200nm的纳米金红石型TiO₂、8重量份由舟山纳米材料有限公司销售的比表面积580m²/g、孔隙率58％、孔比体积890cm3/g的多孔纳米SiO₂、25重量份由长白山硅藻土有限公司生产的粒径10～50微米的硅藻土无机轻质材料和32重量份纯净水装入由上海盛海威电气仪表有限公司销售的均质分散罐中进行高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中再加入12重量份由美国3M公司生产销售的、由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.38g/cc与粒径10～80μm的玻璃空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米TiO₂、SiO₂与无机轻质材料和玻化空心微珠在纯净水中充分分散、得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

将16重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料、 6重量份功能助剂(其组成如下：由EFKA化工有限公司销售的0.3重量份 WET-270润湿剂、0.6重量份750W分散剂、1.5重量份(聚磷酸铵)阻燃剂、3.0重量份8W消泡剂和1.5重量份由广州黑马化工有限公司以编号 BH-560销售的固化剂)，在所述的均质分散罐中进行中速剪切分散，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

采用本申请说明书描述的方法，测定了本实施例制备的建筑外墙纳米智能隔热保温材料涂层导热系数为0.033W/m..k；工程墙体传热系数为 0.45W/m..k。

Claims (10)

1.一种用于建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于它是由下述组分组成的：以重量份计

2.根据权利要求1所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于它是由下述组分组成的，以重量份计：

3.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的多孔纳米SiO₂是比表面积≥500m²/g、孔隙率≥50％、多孔比体积≥800cm³/g的闭孔纳米SiO₂。

4.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的纳米金红石型TiO₂是粒径分布宽度为50～200nm的金红石型TiO₂。

5.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的纳米复合悬浮乳液是由10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35重量份弹性乳液与5～15重量份纳米材料组成的。

6.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的无机轻质材料是一种或多种选自粒径10～50微米的硅藻土、插层蒙脱土或煅烧蛭石的无机轻质材料。

7.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的玻化空心微珠是由碱石灰硼硅复合材料制成的、密度0.10～0.38g/cc与粒径10～80μm的空心微珠。

8.根据权利要求1或2所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料，其特征在于所述的功能助剂是一种或多种选自润湿剂、分散剂、阻燃剂或固化剂的助剂。

9.根据权利要求1或2所述建筑外墙纳米智能隔热保温材料的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：

A、制备纳米复合悬浮乳液

让10～15重量份水性丙烯酸乳液、30～35重量份水性粘结剂、25～35重量份高弹乳液、5～15重量份纳米材料与22～25重量份纯净水在密封均质分散罐中搅拌混合，使纳米材料充分分散、复合均匀，得到一种纳米复合悬浮乳液；

B、制备浆料

让3～8重量份多孔纳米SiO₂、1～5重量份纳米金红石型TiO₂、15～25重量份无机轻质材料和25～35重量份纯净水在密封均质分散罐中高速剪切分散，得到一种预混浆料；然后，往所述的预混浆料中添加8～15重量份玻化空心微珠，继续中速剪切混合，使纳米SiO₂、TiO₂与无机轻质材料在纯净水中充分分散，得到所述的浆料；

C、制备建筑外墙纳米智能隔热保温材料

让10～30重量份在步骤A得到的纳米复合悬浮乳液、步骤B得到的浆料与5～8重量份功能助剂在密封均质分散罐中中速剪切分散，得到所述的建筑外墙纳米智能隔热保温材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的高速剪切分散是以转速1400～2400转/分钟进行的剪切分散；所述的中速剪切分散是以转速600～1100转/分钟进行的剪切分散。