CN109401369B - 一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料及制备方法，所述涂料的原料组分质量百分比分为两个组分，其中：A组分为水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液20～80％，B组分为水泥20～80％，水：余量；制备方法为：第一步，先将计量乳化剂和水混合均匀，然后加入到碱性硅溶胶中，搅拌均匀，制得碱性硅溶胶水乳混合物；第二步制二氧化硅湿气凝胶；第三步制水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液；第四步制水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液；将第四步制得的陶瓷乳液与水泥以及水按比例混合均匀，即制得水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料。本方案制得的涂料通过刮涂或刷涂涂覆在建筑物上，24~48小时干燥后即可起到隔热保温功能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料。
背景技术
隔热保温涂料是众多功能涂料之中一种非常重要的热功能涂料，其通过对物体温度造成改变的各种因素进行控制，达到对其过冷或者过热的保护，具有节能降耗的功效，是提高建筑物使用功能的一个重要方法，广泛应用于建筑领域。然而常见的隔热保温涂料常温下固化成膜的过程中往往出现裂纹、内部中空等致命缺陷，造成保温效果不理想。
气凝胶（Aerogel）结构，有99%以上都是由气体构成，且材料中的气孔直径在20~50nm之间，气孔为开口结构，无序且相互连通。气凝胶主要有降低对流、降低辐射、降低热传导的作用。因此，气凝胶也用于纳米杂化陶瓷涂料。但是由于干态气凝胶与水性涂料的相容性不好，同时比重太小太轻，无法均匀稳定的浸润并分散在水性涂料中，也就无法有效的起到帮助隔热保温的作用。因此，如何将气凝胶与水性涂料均匀稳定的相溶，是目前涂料领域需要解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的不足，本发明提供湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，具有耐候、耐污、耐酸雨；隔热保温，室内外温差5 ～ 10°C；防火阻燃，代替建筑保温泡沫的优点。本方案的技术思路是采用未进行干燥的含有大量水分和溶剂的气凝胶混合物，一步法直接添加到水性纳米陶瓷乳液中，由于该湿态气凝胶混合物与水性纳米陶瓷乳液具有相似的本源，所以具有与水性纳米陶瓷乳液极佳的相容性，在常温状态下，随着水性纳米陶瓷乳液中水性的挥发，同步带走湿态气凝胶混合物中水分和溶剂，随着水性纳米陶瓷乳液漆膜逐步干燥，无机纳米陶瓷漆膜内纳米毛细孔产生挥发蒸气压，逐步把湿态气凝胶孔径内水分和溶剂也通过正压挤压挥发出来。最终达到接近于干态气凝胶的形态，这时气凝胶已均匀稳定分散遍布在漆膜内，开始起隔热保温作用。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其特征在于，原料组分质量百分比分为两个组分，其中：
A组分为水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液20～80％，
B组分为水泥20 ～ 80％；
水：余量；
所述的 A 组分的原料质量百分比为 ：
水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液：20～60%
二氧化硅湿气凝胶：20～50%
颜料：0～20%
填料：5～25%
水：余量；
所述水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液：水性自干丙烯酸乳液与水性无机纳米陶瓷乳液按照1～3：1冷拼改性；
其中，所述水性无机纳米陶瓷乳液原料质量百分比为：
硅溶胶：40~60%
硅烷：20~50%
水：余量；
所述二氧化硅湿气凝胶原料质量百分比为：
碱性硅溶胶水乳混合物：33-67%
改性剂：33-67%；
所述的碱性硅溶胶水乳混合物质量百分比为：
碱性硅溶胶：40～90%
水：10～60%
乳化剂：0.1～5%。
优选地，所所述的碱性硅溶胶，其特征在于二氧化硅粒径在1～40nm，pH值7～10。
优选地，所述改性剂为烷氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，所述的乳化剂为阴离子、阳离子或非离子乳化剂中的一种或数种乳化剂混合物。
优选地，所述的A组分所用的填料为滑石粉，高岭土，碳酸钙、云母粉，晶须硅，硫酸钙晶须；所述的颜料为钛白粉。
优选地，所述的B组分为市售325和425水泥或白水泥中一种或两种。
所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其制备方法为：
按照实施例1-6原料组分质量百分比，
第一步，先将计量乳化剂和水混合均匀，然后加入到碱性硅溶胶中，搅拌均匀，制得碱性硅溶胶水乳混合物；
第二步，将上述第一步碱性硅溶胶水乳混合物继续进行搅拌，边搅拌边一次性快速加入计量的改性剂混合物，持续进行搅拌，直至搅拌中的混合物逐步从液体变成凝胶体，停止搅拌，即制得二氧化硅湿气凝胶；
第三步，将硅烷与硅溶胶以及少量水进行混合，搅拌均匀，直至搅拌中的混合物变成半透明液体，然后加入计量的水性自干丙烯酸乳液，搅拌均匀，即制得水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液；
第四步，将第三步制得的水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液、第二步制得的二氧化硅湿气凝胶、颜料、填料混合均匀，一起加入到砂磨机进行研磨，研磨至细度≤45um，即制得水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液；
第五步，将第四步制得的水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液与水泥以及水按比例混合均匀，即制得水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料。本涂料通过刮涂或刷涂涂覆在建筑物上，24~48小时干燥后即可起到隔热保温功能。
具体实施方式：
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
实施例1~6
为了表述方便，下面用下表来表达6个实施方式的配比与产品性能，分别为1-6个实施例所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料原料组分质量百分比表，所述的 A 组分的原料质量百分比表；A组分所述的碱性硅溶胶水乳混合物的原料质量百分比表；A组分所述的湿态气凝胶的原料质量百分比表；实施例1-6得到的上述实施例1-6得到的水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料产品性能指标表：
表1：一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料原料组分质量百分比为：
表2：所述的 A 组分的原料质量百分比为 ：
表3：A组分所述的碱性硅溶胶水乳混合物的原料质量百分比为：
表4：A组分所述的湿态气凝胶的原料质量百分比为：
表5：上述实施例1-6得到的水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料产品性能指标表：
从上述数据可以看出，室内外温差比较大说明本产品保温隔热效果好，附着力低，水接触角大，具有疏水性。
实施例7：
所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其制备方法如下 ：
第一步，先将计量乳化剂和水混合均匀，然后加入到碱性硅溶胶中，搅拌均匀，制得碱性硅溶胶水乳混合物；
第二步，将上述第一步碱性硅溶胶水乳混合物继续进行搅拌，边搅拌边一次性快速加入计量的改性剂混合物，持续进行搅拌，直至搅拌中的混合物逐步从液体变成凝胶，停止搅拌，即制得二氧化硅湿气凝胶；
第三步，将烷氧基硅烷与硅溶胶以及少量水进行混合，搅拌均匀，直至搅拌中的混合物变成半透明液体，然后加入计量的水性自干丙烯酸乳液，搅拌均匀，即制得水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液；
第四步，将第三步制得的水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液、第二步制得的二氧化硅湿气凝胶、颜料、填料混合均匀，一起加入到砂磨机进行研磨，研磨至细度≤45um，即制得水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液；
第五步，将第四步制得的水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液与水泥以及水按比例混合均匀，即制成水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料。所述涂料通过刮涂或刷涂涂覆在建筑物上，24~48小时干燥后即可起到隔热保温功能。
本发明的制备方法，具有配置简单、性能稳定的特点，因此，本发明的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料及其制备方法具有很高的产业利用价值。
上述实施例仅例示性的说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其特征在于，原料组分质量百分比分为两个组分，其中：
A组分为水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液20～80％，
B组分为水泥20 ～ 80％；
水：余量；
所述的 A 组分的原料质量百分比为 ：
水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液：20～60%
二氧化硅湿气凝胶：20～50%
颜料：0～20%
填料：5～25%
水：余量；
所述水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液：水性自干丙烯酸乳液与水性无机纳米陶瓷乳液按照1～3：1冷拼改性；
其中，所述水性无机纳米陶瓷乳液原料质量百分比为：
硅溶胶：40~60%
硅烷：20~50%
水：余量；
所述二氧化硅湿气凝胶原料质量百分比为：
碱性硅溶胶水乳混合物：33-67%
改性剂：33-67%；
所述的碱性硅溶胶水乳混合物质量百分比为：
碱性硅溶胶：40～90%
水：10～60%
乳化剂：0.1～5%；
所述的碱性硅溶胶二氧化硅粒径为1～40nm，pH值7～10；
所述改性剂为烷氧基硅烷中的一种或几种；
所述的乳化剂为阴离子、阳离子或非离子乳化剂中的一种或数种乳化剂混合物。
2.如权利要求1所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其特征在于，所述的A组分所用的填料为滑石粉，高岭土，碳酸钙、云母粉，晶须硅，硫酸钙晶须；所述的颜料为钛白粉。
3.如权利要求1所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其特征在于，所述的B组分为市售325和425水泥中一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料，其制备方法为：第一步，先将计量乳化剂和水混合均匀，然后加入到碱性硅溶胶中，搅拌均匀，制得碱性硅溶胶水乳混合物；
第二步，将上述第一步碱性硅溶胶水乳混合物继续进行搅拌，边搅拌边一次性快速加入计量的改性剂，持续进行搅拌，直至搅拌中的混合物逐步从液体变成凝胶体，停止搅拌，即制得二氧化硅湿气凝胶；
第三步，将硅烷与硅溶胶以及少量水进行混合，搅拌均匀，直至搅拌中的混合物变成半透明液体，然后加入计量的水性自干丙烯酸乳液，搅拌均匀，即制得水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液；
第四步，将第三步制得的水性有机无机纳米杂化陶瓷乳液、第二步制得的二氧化硅湿气凝胶、颜料、填料混合均匀，一起加入到砂磨机进行研磨，研磨至细度≤45
，即制得水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液；
第五步，将第四步制得的水性有机无机纳米杂化湿气凝胶防水隔热保温陶瓷乳液与水泥以及水按比例混合均匀，即制得水泥基隔热保温湿气凝胶纳米杂化陶瓷涂料。
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