CN108948932B - 一种保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温隔热涂料，其特征在于，由如下重量份的组分制成：成膜聚合物55‑65份，凹凸棒土15‑20份，石墨烯泡沫1‑3份，金属有机框架1‑3份，空心Bi‑Ti‑O2‑5份，四(二乙氨基)铪1‑3份，溶剂10‑15份，消泡剂2‑6份，分散剂1‑3份。本发明还公开了所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：球磨得到细粉末、将细粉末和溶剂投入搅拌灌内，低速度分散；再加入凹凸棒土、消泡剂、分散剂高速分散；然后加入四(二乙氨基)铪中速分散10‑15分钟。本发明公开的保温隔热涂料具有保温隔热效果好，与墙体附着力大，综合性能优异的优点。

Description

一种保温隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种保温隔热涂料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的高速发展，越来越多的建筑拔地而起，并呈现出对“建筑高度、建筑形态及建筑质量”的高水准要求。其中，保温隔热是保持室内温度恒定，增大室内外的温差，创造适宜的室内热环境和节约能源的一项重要措施。
在建筑内外墙使用具有保温隔热功能的涂料是建筑物节能减耗的有效方法，其不仅可以实现涂料原有的装饰、保护和防霉等功能，还能够起到隔热保温作用。现有技术中的保温隔热涂料多采用丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟硅树脂、环氧树脂等作为成膜物质，外添加保温隔热助剂形成，这类涂料虽然具有一定的隔热效果，但是其主体成膜物质比较单一，涂料的综合性能不够优异；绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，隔热方式单一，很不适应建筑业的发展。
中国专利文献“负离子建筑保温材料(授权公告号：CN104628336B)”公开了一种负离子建筑保温材料，包括下述重量份的组分：普通硅酸盐水泥20-30份、膨胀蛭石40-60份、建筑用负离子粉5-15份、脲醛树脂10-20份、芳砜纶纤维1-3份、十二烷基硫酸钠0 .2-0 .8份。该发明的建筑用保温隔材料能持久释放负离子，但存在保温性能、抗压强度相对较差，不能满足特色建筑的施工要求。中国发明专利CN103396715A公开了一种热反射隔热涂料，由主剂和固化剂组成，主剂包括丙烯酸树脂、红外反射颜料、隔热粉、填料、酯类溶剂以及其他助剂等，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯和酯类溶剂，虽然该涂料多彩，但是其耐候性、耐化学品性能不够。
因此，寻求更为有效的方法，制备耐候性、耐化学稳定性能优异，保温隔热效果显著的建筑物保温隔热涂料具有重大的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种保温隔热涂料及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合工业化生产；通过所述制备方法制备得到的保温隔热涂料克服了传统保温隔热涂料隔热方式单一，绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，耐候性、耐化学品性能不够的缺陷，具有保温隔热效果好，与墙体附着力大，综合性能优异的优点。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 55-65份，
凹凸棒土 15-20份，
石墨烯泡沫 1-3份，
金属有机框架 1-3份，
空心Bi-Ti-O 2-5份，
四（二乙氨基）铪 1-3份，
溶剂 10-15份，
消泡剂 2-6份，
分散剂 1-3份。
优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐；所述消泡剂优选为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的一种或几种；所述溶剂选自水、丙二醇甲醚、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
优选地，所述金属有机框架选自金属有机框架MOF-5、金属有机框架ZIF-8、金属有机框架HKUST-1、金属有机框架MIL-101中的一种或几种。
优选地，所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷、2-乙基氰基丙烯酸酯、引发剂加入高沸点溶剂中，在氮气氛围下55-65℃下搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到成膜聚合物。
较佳地，所述2-氯丙烯酸乙酯、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷、2-乙基氰基丙烯酸酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:1:(0.03-0.05):(8-12)。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
优选地，所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋、硝酸钛、柠檬酸钠以及尿素加入去离子水中，磁力搅拌0.5-1小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1-2小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在180-210℃下反应8-12小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤3-5次，再用无水乙醇洗涤4-6次，最后在75-85℃的真空干燥箱中干燥15-24小时，得到空心Bi-Ti-O。
较佳地，所述氯化铋、硝酸钛、柠檬酸钠、尿素、去离子水、聚丙烯酰胺的质量比为0.5:0.5:2.38:0.72:(80-100):(0.5-0.7)。
优选地，所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1100-1300转/分钟下分散40-60分钟；再将凹凸棒土、消泡剂、分散剂缓慢加入搅拌罐内，在转速为1800-2000转/分钟下分散20-30分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1500-1700转/分钟下分散10-15分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1）本发明提供的保温隔热涂料的制备方法，简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合工业化生产。
2）本发明提供的保温隔热涂料，克服了传统保温隔热涂料隔热方式单一，绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，耐候性、耐化学品性能不够的缺陷，具有保温隔热效果好，与墙体附着力大，耐候性、耐化学品性等综合性能更加优异，生产效益、硬度、耐磨、光泽度更高，且具有较佳的耐沾污性能，干燥时间短，具有净化甲醛的功效，更加绿色环保。
3）本发明提供的保温隔热涂料，添加石墨烯泡沫、金属有机框架、空心Bi-Ti-O，由于其孔或空腔结构内部含有导热率较低的空气，起到阻隔保温作用；此外，金属氧化物空心Bi-Ti-O和添加的金属有机框架、四（二乙氨基）铪等含金属元素材料能与太阳光波产生共振，使其电子跃迁至高能位，产生光波光能的反射和衍射作用，从而隔断热能进入基层，反射阳光的热能，起到隔热作用；各种组分及各种保温隔热方式协同作用，使得涂料保温隔热效果更加显著。
4）本发明提供的保温隔热涂料，四（二乙氨基）铪与成膜聚合物中的氯发生化学作用，使得涂料成膜后形成三维网络结构，提高了涂料的耐候性等综合性能。
5）本发明提供的保温隔热涂料，含有氮、硅、氯等元素，与金属有机框架协同作用，使得其具有优异的耐火阻燃性。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的石墨烯泡沫购自南京先丰纳米材料科技有限公司，其他原料购自摩贝（上海）生物科技有限公司。
实施例1
一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 55份，
凹凸棒土 15份，
石墨烯泡沫 1份，
金属有机框架MOF-5 1份，
空心Bi-Ti-O 2份，
四（二乙氨基）铪 1份，
水 10份，
磷酸三丁酯 2份，
六偏磷酸钠 1份。
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯10g、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷10g、2-乙基氰基丙烯酸酯10g、偶氮二异丁腈0.3g加入二甲亚砜80g中，在氮气氛围下55℃下搅拌反应2小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中70℃下烘10小时，得到成膜聚合物。
所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋0.5g、硝酸钛0.5g、柠檬酸钠2.38g以及尿素0.72g加入去离子水80g中，磁力搅拌0.5小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺0.5g缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在180℃下反应8小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤4次，最后在75℃的真空干燥箱中干燥15小时，得到空心Bi-Ti-O。
所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架MOF-5、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和水投入搅拌罐内，在转速为1100转/分钟下分散40分钟；再将凹凸棒土、磷酸三丁酯、缓慢加入搅拌罐内，在转速为1800转/分钟下分散20分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1500转/分钟下分散10分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
实施例2
一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 58份，
凹凸棒土 16份，
石墨烯泡沫 2份，
金属有机框架ZIF-8 2份，
空心Bi-Ti-O 3份，
四（二乙氨基）铪 2份，
丙二醇甲醚 12份，
消泡剂德谦3100 3份，
聚羧酸钠盐 2份。
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯10g、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷10g、2-乙基氰基丙烯酸酯10g、偶氮二异庚腈0.35g加入N,N-二甲基甲酰胺85g中，在氮气氛围下58℃下搅拌反应2.3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中72℃下烘12小时，得到成膜聚合物。
所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋0.5g、硝酸钛0.5g、柠檬酸钠2.38g以及尿素0.72g加入去离子水中，磁力搅拌0.7小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺0.55g缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1.2小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在190℃下反应9小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤4次，再用无水乙醇洗涤5次，最后在78℃的真空干燥箱中干燥18小时，得到空心Bi-Ti-O。
所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架ZIF-8、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1150转/分钟下分散46分钟；再将凹凸棒土、消泡剂德谦3100、聚羧酸钠盐缓慢加入搅拌罐内，在转速为1850转/分钟下分散23分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1560转/分钟下分散12分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
实施例3
一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 60份，
凹凸棒土 18份，
石墨烯泡沫 2份，
金属有机框架HKUST-1 2份，
空心Bi-Ti-O 3份，
四（二乙氨基）铪 2份，
乙醇 13份，
消泡剂BYK088 5份，
六偏磷酸钠 2份。
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯10g、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷10g、2-乙基氰基丙烯酸酯10g、偶氮二异庚腈0.4g加入N-甲基吡咯烷酮95g中，在氮气氛围下60℃下搅拌反应2.6小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中76℃下烘13小时，得到成膜聚合物。
所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋0.5g、硝酸钛0.5g、柠檬酸钠2.38g以及尿素0.72g加入去离子水92g中，磁力搅拌0.8小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺0.62g缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1.6小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在200℃下反应10.5小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤4次，最后在80℃的真空干燥箱中干燥20小时，得到空心Bi-Ti-O。
所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架HKUST-1 、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1200转/分钟下分散50分钟；再将凹凸棒土、消泡剂BYK088、六偏磷酸钠缓慢加入搅拌罐内，在转速为1900转/分钟下分散26分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1600转/分钟下分散13分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
实施例4
一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 63份，
凹凸棒土 18份，
石墨烯泡沫 2份，
金属有机框架 3份，
空心Bi-Ti-O 4份，
四（二乙氨基）铪 3份，
溶剂 14份，
消泡剂 5份，
分散剂 2份。
所述分散剂是六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐按质量比1:3混合而成的混合物；所述消泡剂是磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088按质量比1:2:2混合而成的混合物；所述溶剂是水、丙二醇甲醚按质量比3:1混合而成的混合物；所述金属有机框架是金属有机框架MOF-5、金属有机框架ZIF-8按质量比2:5混合而成的混合物。
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯10g、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷10g、2-乙基氰基丙烯酸酯10g、引发剂0.45g加入二甲亚砜110g中，在氮气氛围下55-65℃下搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到成膜聚合物；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比2:3混合而成的混合物。
所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋0.5g、硝酸钛0.5g、柠檬酸钠2.38g以及尿素0.72g加入去离子水95g中，磁力搅拌0.9小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺0.65g缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1.9小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在205℃下反应11.5小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤6次，最后在83℃的真空干燥箱中干燥23小时，得到空心Bi-Ti-O。
所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1250转/分钟下分散55分钟；再将凹凸棒土、消泡剂、分散剂缓慢加入搅拌罐内，在转速为1950转/分钟下分散25分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1650转/分钟下分散14分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
实施例5
一种保温隔热涂料，由如下重量份的组分制成：
成膜聚合物 65份，
凹凸棒土 20份，
石墨烯泡沫 3份，
金属有机框架MIL-101 3份，
空心Bi-Ti-O 5份，
四（二乙氨基）铪 3份，
异丙醇 15份，
消泡剂德谦3100 6份，
聚羧酸钠盐 3份。
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯10g、三（2-甲氧基乙氧基）乙烯基硅烷10g、2-乙基氰基丙烯酸酯10g、偶氮二异庚腈0.5g加入N,N-二甲基甲酰胺120g中，在氮气氛围下65℃下搅拌反应3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中80℃下烘15小时，得到成膜聚合物。
所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋0.5g、硝酸钛0.5g、柠檬酸钠2.38g以及尿素0.72g加入去离子水100g中，磁力搅拌1小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺0.7g缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌2小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在210℃下反应12小时。取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤6次，最后在85℃的真空干燥箱中干燥24小时，得到空心Bi-Ti-O。
所述保温隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架MIL-101 、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1300转/分钟下分散60分钟；再将凹凸棒土、消泡剂德谦3100、聚羧酸钠盐缓慢加入搅拌罐内，在转速为2000转/分钟下分散30分钟；然后将四（二乙氨基）铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1700转/分钟下分散15分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
对比例
本例提供一种保温隔热涂料，按照中国发明专利CN103865344B实施例1的配方及本发明实施例1的制备方法制备得到。
将实施例1-5和对比例所述保温隔热涂料样品进行性能测试，测试结果和测试方法见表1。
从表1可见，本发明实施例公开的保温隔热涂料，与现有技术中的保温隔热涂料相比，保温隔热效果更明显，干燥时间更短，附着力更大。
Figure 368551DEST_PATH_IMAGE001
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种保温隔热涂料，其特征在于，由如下重量份的组分制成：
Figure FDA0002550816110000011
其中，所述空心Bi-Ti-O的制备方法，包括如下步骤：将氯化铋、硝酸钛、柠檬酸钠以及尿素加入去离子水中，磁力搅拌0.5-1小时，待加入物质溶解，再将聚丙烯酰胺缓慢加入到上述溶液中，继续搅拌1-2小时，然后将混合溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在180-210℃下反应8-12小时，取出反应釜，待反应体系冷却后用去离子水洗涤3-5次，再用无水乙醇洗涤4-6次，最后在75-85℃的真空干燥箱中干燥15-24小时，得到空心Bi-Ti-O；
所述成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯丙烯酸乙酯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、2-乙基氰基丙烯酸酯、引发剂加入高沸点溶剂中，在氮气氛围下55-65℃下搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到成膜聚合物；
所述金属有机框架选自金属有机框架MOF-5、金属有机框架ZIF-8、金属有机框架HKUST-1、金属有机框架MIL-101中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的一种或几种；所述溶剂选自水、丙二醇甲醚、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述2-氯丙烯酸乙酯、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、2-乙基氰基丙烯酸酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:1:(0.03-0.05):(8-12)。
4.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种；所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述氯化铋、硝酸钛、柠檬酸钠、尿素、去离子水、聚丙烯酰胺的质量比为0.5:0.5:2.38:0.72:(80-100):(0.5-0.7)。
6.根据权利要求1-5任一项所述保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先按比例称取成膜聚合物、石墨烯泡沫、金属有机框架、空心Bi-Ti-O加入球磨机中球磨得到细粉末，然后将细粉末和溶剂投入搅拌罐内，在转速为1100-1300转/分钟下分散40-60分钟；再将凹凸棒土、消泡剂、分散剂缓慢加入搅拌罐内，在转速为1800-2000转/分钟下分散20-30分钟；然后将四(二乙氨基)铪缓慢加入搅拌罐内，在转速为1500-1700转/分钟下分散10-15分钟；取料，即制得本发明保温隔热涂料。
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