CN109735208A

CN109735208A - 一种基于聚合物改性SiO2气凝胶的水性保温涂料及其制备工艺

Info

Publication number: CN109735208A
Application number: CN201910048046.3A
Authority: CN
Inventors: 付华; 李传才; 孙树全
Original assignee: SHENZHEN LAI LI YA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN LAI LI YA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明公开了一种基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料及其制备工艺，所述水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料10～30％，环氧改性丙烯酸分散体40～60％，氨基树脂8～15％、成膜助剂2～4％，颜填料8～15％，润湿剂0.2～0.4％，流平剂0～0.5％，消泡剂0.2～0.4％，pH调节剂0.1～0.2％，增稠剂0.2～1％，余量为去离子水。本发明将聚合物改性SiO₂气凝胶成功应用于水性高温涂料体系，将气凝胶优异的隔热保温特性与水性高温体系的环保以及高效施工特点相结合，使得气凝胶在工业领域得到应用。

Description

一种基于聚合物改性SiO2气凝胶的水性保温涂料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种水性保温涂料及其制备工艺，具体涉及一种基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料及其制备工艺。

背景技术

节能环保是我国经济和环境发展的重要趋势，开发隔热保温涂层及实现施工应用的水性化既可以满足节约能源的需求，也可以极大减少溶剂型涂料施工带来的环境污染。

二氧化硅气凝胶是一种纳米多孔绝热材料，具有热导率低、密度低、孔隙率高等特点。二氧化硅气凝胶极低的热导率使其成为保温隔热领域的重要材料。二氧化硅气凝胶的分散性尤其是在水性涂料中的分散是其应用的关键问题。

目前，关于基于气凝胶的水性隔热保温涂料，国内有如公开号为 CN 108410320A的专利，其公开了一种基于二氧化硅的高保温性气凝胶涂料，此类发明多适用于室温干燥、内外墙涂料，而工业领域如我们息息相关的保温杯、热水瓶等较少涉及，工业生产需快速高效，因此高温强制高燥是其常常使用的方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料及其制备工艺。本发明将聚合物改性SiO₂气凝胶成功应用于水性高温涂料体系，将气凝胶优异的隔热保温特性与水性高温体系的环保以及高效施工特点相结合，使得气凝胶在工业领域得到应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，以可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料为保温隔热填料，环氧改性丙烯酸分散体和氨基树脂为成膜物，按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料10～30％，环氧改性丙烯酸分散体 40～60％，氨基树脂8～15％、成膜助剂2～4％，颜填料8～15％，润湿剂 0.2～0.4％，流平剂0～0.5％，消泡剂0.2～0.4％，pH调节剂0.1～0.2％，增稠剂0.2～1％，余量为去离子水。

本发明中，所述可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料为马来酸酐-异丁烯共聚物包覆SiO₂气凝胶浆料，固含量为10～30％。

本发明中，所述环氧改性丙烯酸分散体为分散于微分子水中含有环氧基团的丙烯酸分散体，含有环氧基团的丙烯酸分散体的含量为 35～50％。

本发明中，所述氨基树脂为全甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂、部分甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分丁醚化高亚氨基三聚氰胺树脂。

本发明中，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种。

本发明中，所述增稠剂由碱溶胀增稠剂、无机增稠剂(如硅藻土、膨润土等中的一种或两种)中的一种或两种混拼而成。

本发明中，所述润湿剂为硅氧烷型表面活性剂。

本发明中，所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷共聚物乳液。

本发明中，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺、AMP-95中的一种。

本发明中，所述颜填料为钛白粉、硫酸钡、滑石粉的混合物，钛白粉、硫酸钡、滑石粉的质量比为1～3:1:1。

一种上述基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料的制备工艺，包括以下步骤：

(1)向搅拌容器中依次加入去离子水、环氧改性丙烯酸分散体、氨基树脂、成膜助剂、流平剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂，搅拌均匀；

(2)加入颜填料，分散均匀后加入可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料，继续分散均匀，控制转速在400～800rpm；

(3)加入增稠剂再次搅拌，以调整至合适黏度(涂-4杯，室温下40～50s)获得成品。

在喷涂时，根据喷涂黏度和喷枪口径等条件，可在聚合物改性 SiO₂气凝胶的水性保温涂料中加入其质量10～20％的微分子水进行黏度调节。喷涂结束后，在150～180℃烘烤30min即可。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的水性保温涂料具有优异的抗流挂性能和突出的涂膜附着力，根据国标GB/T9286-1988的规定，测试得到的涂膜附着力都可以达到不大于1级。

2、本发明的水性保温涂料成功将SiO₂气凝胶用于水性高温涂料体系，为工业应用气凝胶隔热保温特性提供了参考。

3、本发明的水性保温涂料可用于不锈钢材料及玻璃材质尤其用于保温杯、热水壶等外表面，具有优异的涂膜附着力，隔热效果优异，工艺简单，可操作性强，适合工厂流水线作业，为涂装领域的绿色环保提供了可行性方案。

4、本发明的水性保温涂料具有优异的耐酒精性和耐洗碗机测试性能，根据国标GB/T23989-2009，耐酒精次数均在100次以上不沾色，洗碗机测试在60次不脱漆，完全可以满足大多数客户的耐酒精或者耐洗碗机的性能需求。

5、本发明的水性保温涂料综合性能优异，环保健康，完全符合国家环保标准HJ/T201-2005的全面要求，各项指标均能通过市面上大型客户的内部标准，降低了VOC排放，改善了施工环境。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1：

本实施例提供的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料20％，环氧改性丙烯酸分散体40％，氨基树脂(全甲醚化三聚氰胺)8％，成膜助剂(二乙二醇丁醚)3％，钛白粉6％，滑石粉3％，硫酸钡3％，润湿剂(聚醚改性硅氧烷型表面活性剂)0.3％，消泡剂 0.3％(聚醚改性硅氧烷共聚物乳液)，pH调节剂(二甲基乙醇胺) 0.2％，增稠剂(硅藻土)0.8％，去离子水15.4％。具体制备步骤如下：

(1)在适合容量的搅拌缸中依次加入去离子水、环氧改性丙烯酸分散体、氨基树脂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂，在搅拌转速为800r/min的条件下混合均匀即可；

(2)加入颜填料，分散均匀后加入可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料，继续分散均匀；

(3)加入增稠剂再次搅拌，待调至合适黏度(涂-4杯，室温下 40～50s)，并进行车间检验合格后，过滤打包。

(4)在喷涂时，根据喷涂黏度和喷枪口径等条件，可在聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料中加入其质量10～20％的微分子水进行黏度调节。喷涂结束后，在150～180℃烘烤30min即可。

本实施例的水性保温涂料的相关测试结果见表1。

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是，所述基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料10％，环氧改性丙烯酸分散体50％，氨基树脂(部分丁醚化高亚氨基三聚氰胺树脂)10％、成膜助剂(二丙二醇丁醚)3％，钛白粉6％，滑石粉3％，硫酸钡3％，润湿剂(聚醚改性硅氧烷型表面活性剂)0.3％，消泡剂(聚醚改性硅氧烷共聚物乳液) 0.3％，pH调节剂(二甲基乙醇胺)0.2％，增稠剂(硅藻土)0.6％，去离子水13.6％。

本实施例的水性保温涂料的相关测试结果见表1。

实施例3：

本实施例与实施例1不同的是，所述基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料10％，环氧改性丙烯酸分散体60％，氨基树脂(部分甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂)12％、成膜助剂(二乙二醇丁醚醋酸酯)3％，钛白粉5％，滑石粉2.5％，硫酸钡2.5％，润湿剂(聚醚改性硅氧烷型表面活性剂)0.3％，消泡剂(聚醚改性硅氧烷共聚物乳液)0.3％，pH调节剂(AMP-95)0.2％，增稠剂(碱溶胀增稠剂)0.3％，去离子水3.9％。

本实施例的水性保温涂料的相关测试结果见表1。

实施例4：

本实施例与实施例1不同的是，所述基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料25％，环氧改性丙烯酸分散体50％，氨基树脂(全甲醚化三聚氰胺)10％、成膜助剂(二乙二醇丁醚)3％，钛白粉5％，滑石粉2％，硫酸钡2％，润湿剂(聚醚改性硅氧烷型表面活性剂)0.3％，消泡剂(聚醚改性硅氧烷共聚物乳液)0.3％，pH调节剂(二甲基乙醇胺)0.2％，增稠剂(硅藻土)0.5％，去离子水1.7％。

本实施例的水性保温涂料的相关测试结果见表1。

表1

Claims

1.一种基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述水性保温涂料按照质量百分比由以下成分制备而成：可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料10～30％，环氧改性丙烯酸分散体40～60％，氨基树脂8～15％、成膜助剂2～4％，颜填料8～15％，润湿剂0.2～0.4％，流平剂0～0.5％，消泡剂0.2～0.4％，pH调节剂0.1～0.2％，增稠剂0.2～1％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述可水分散的聚合物改性SiO₂气凝胶浆料为马来酸酐-异丁烯共聚物包覆SiO₂气凝胶浆料。

3.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述环氧改性丙烯酸分散体为分散于微分子水中含有环氧基团的丙烯酸分散体。

4.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述氨基树脂为全甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂、部分甲醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分丁醚化高亚氨基三聚氰胺树脂。

5.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述增稠剂由碱溶胀增稠剂、无机增稠剂中的一种或两种混拼而成。

7.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述润湿剂为硅氧烷型表面活性剂；所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷共聚物乳液。

8.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述颜填料为钛白粉、硫酸钡、滑石粉的混合物。

9.根据权利要求1所述的基于聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料，其特征在于所述pH调节剂为二甲基乙醇胺、AMP-95中的一种。

10.一种权利要求1-9任一权利要求所述聚合物改性SiO₂气凝胶的水性保温涂料的制备工艺，其特征在于所述工艺包括如下步骤：

(3)加入增稠剂再次搅拌，获得成品。