CN110330845A - 一种复合隔热涂料 - Google Patents

一种复合隔热涂料 Download PDF

Info

Publication number
CN110330845A
CN110330845A CN201910609967.2A CN201910609967A CN110330845A CN 110330845 A CN110330845 A CN 110330845A CN 201910609967 A CN201910609967 A CN 201910609967A CN 110330845 A CN110330845 A CN 110330845A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
microballoon
silicon dioxide
hollow microsphere
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910609967.2A
Other languages
English (en)
Inventor
韩金
沈宇鹏
陈钦越
冯祎平
马佳奇
钟明强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201910609967.2A priority Critical patent/CN110330845A/zh
Publication of CN110330845A publication Critical patent/CN110330845A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D143/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium, or a metal; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D143/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合隔热涂料，属于新材料领域，该复合隔热涂料包括：粉体密度为20‑100mg/mL的石墨烯@二氧化硅中空微球、硅丙乳液和水性氟碳乳液，且隔热涂料配比为石墨烯@二氧化硅中空微球与硅丙乳液和水性氟碳乳液体积比1:1‑1:4。该复合隔热涂料能广泛应用于各领域的隔热，进一步提高空隙率和反射率，降低导热性能。

Description

一种复合隔热涂料
技术领域
本发明属于新材料领域，尤其涉及一种石墨烯基复合隔热涂料。
背景技术
建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。传统的保温隔热材料是以降低材料密度和传导系数为主，从而降低单位体积内的声子数目以及热辐射位点。太空反射绝热涂料通过应用陶瓷球型颗粒中空材料在涂层中形成的真空腔体层，构筑有效的热屏障，不仅自身热阻大，导热系数低，而且热反射率高，减少建筑物对太阳辐射热的吸收，降低被覆表面和内部空间温度，因此它被行家一致公认为有发展前景的高效节能材料之一。
目前常用的是高孔隙率高反射率的二氧化硅微球作为隔热涂料填料。其热导率可降低至0.08W/(K·m)。上世纪90年代，美国国家航空航天局(NASA)的科研人员为解决航天飞行器传热控制问题而研发采用的一种新型太空绝热反射瓷层(Therma-Cover)，该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的，它具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能，具有卓越的隔热反射功能。这种高科技材料在国外由航天领域推广应用到民，用于建筑和工业设施中，并已出口到我国，用于一些大型工业设施中。
但是目前涂料中常用的是高孔隙率高反射率的二氧化硅微球，壁厚大、密度大，不能满足更高的隔热要求。针对此，急需一种稳定制备超低密度，隔热石墨烯@二氧化硅中空微球并将其用于硅丙乳液和水性氟碳乳液环保涂料中，进一步提高空隙率和反射率，降低导热性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中由于硅丙乳液和水性氟碳乳液涂料中二氧化硅微球壁厚大、密度大导致的隔热效果相对较差的问题，提供一种复合隔热涂料。
本发明采用如下技术方案：一种复合隔热涂料，包括粉体密度20-100mg/mL的石墨烯@二氧化硅中空微球、硅丙乳液和水性氟碳乳液，该隔热涂料配比为石墨烯@二氧化硅中空微球与硅丙乳液和水性氟碳乳液体积比1:1-1:4。其中，以石墨烯微球作为支撑骨架，其相比于二氧化硅微球具有更小的密度和壁厚，外层包覆的二氧化硅层作为辐射层，反射热量。石墨烯@二氧化硅中空微球由以下步骤制得：
(1)在惰性气体的氛围下，将氧化石墨烯微球置于1300℃以上的温度下进行烧结5min以上，使得氧化石墨烯表面官能团剧烈释放，形成空心球状结构，石墨烯微球定型，避免其在后续步骤中解离及球形结构坍塌。同时在表面形成大量的缺陷位点。
(2)将步骤1烧结后的石墨烯微球分散正硅酸乙酯中，以分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯为前驱体，在搅拌条件下，采用溶胶凝胶法在石墨烯微球外包覆二氧化硅层；烧结过程中的缺陷位点在溶胶凝胶过程中形成用于二氧化硅成核的活性位点，使得二氧化硅在石墨烯微球外形成包覆层。其中，在石墨烯球制备过程中不可避免会有一些微孔缺陷，但是由于正硅酸乙酯的高表面张力的存在，阻止了液体向石墨烯球内部的渗透，石墨烯球内部也几乎没有二氧化硅成核。
(3)停止搅拌，收集浮于反应液表面的石墨烯@二氧化硅中空微球。
这种中空微球，以石墨烯为模板，制备超低密度石墨烯@二氧化硅中空微球。其中，石墨烯起到支架作用，支撑二氧化硅微球；另外作为模板，降低二氧化硅的厚度，从而降低整体微球的密度。所制备的微球，外表层有致密的二氧化硅层，可以反射90％以上的热量。而石墨烯微球所起到的降低密度的作用，使得微球本身热导率降低到0.02W/m.K以下。两者共同作用，使得石墨烯@二氧化硅中空微球具有绝佳的隔热作用。
上述溶胶凝胶法具体为：在搅拌条件下，将分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯滴加到乙醇和氨水的混合溶液中，所述乙醇和氨水的混合溶液中，乙醇的体积浓度为2-10％，混合溶液的pH为8-10；反应温度为10-40℃，反应时间为2-7小时。
石墨微球在正硅酸乙酯中的质量体积比小于10mg/mL，使得石墨烯微球充分分散，避免团聚。
所述石墨烯微球的制备方法如下：配置2-6mg/mL的氧化石墨烯溶液，在200℃下喷雾干燥得到氧化石墨烯微球，将氧化石墨烯微球置于1300℃以上的温度下进行烧结5min以上，所得到的石墨烯微球的直径为5-20μm，石墨烯微球的壁厚为2-5nm。
通过调节溶胶凝胶反应的反应时间、温度等参数即可调节二氧化硅层的厚度，厚度可在5-10nm范围内选择。
本发明的有益效果在于：将石墨烯@二氧化硅中空微球与硅丙乳液和水性氟碳乳液涂料按比例混合，能广泛应用于各领域的隔热，进一步提高空隙率和反射率，降低导热性能。
附图说明
图1为氧化石墨烯微球的形貌图；
图2为1300℃烧结后的形貌图；
图3为包覆有二氧化硅的石墨烯微球的形貌图。
具体实施方式
实施例1：
(1)配置2mg/mL的氧化石墨烯溶液，在200℃下喷雾干燥得到氧化石墨烯微球，如图1所示，在氮气的氛围下，将氧化石墨烯微球置于1300℃的温度下进行烧结2小时，烧结后的石墨烯微球如图2所示，相对于图1中的石墨烯微球，其壁厚2-5nm，直径20μm。
(2)将步骤1烧结后的石墨烯微球按照10mg/mL分散于正硅酸乙酯中，将分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯滴加到乙醇和氨水的混合溶液中，其中，乙醇和氨水的混合溶液中，乙醇的体积浓度为2％，混合溶液的pH为10；反应温度为40℃，反应时间为2小时。
(3)停止搅拌，过滤收集浮于反应液表面的石墨烯@二氧化硅中空微球，如图3所示，从图中可以看出二氧化硅均匀致密的沉积在石墨烯表面。
所述石墨烯微球的直径为20μm，石墨烯微球的壁厚为3nm，所述二氧化硅层的厚度5nm。
(4)测得上述制备的石墨烯@二氧化硅中空微球粉体密度为20mg/mL，将其与硅丙乳液和水性氟碳乳液按照体积比为1:1混合，制成复合隔热涂料。
将上述制备的复合涂料涂覆到陶瓷板上，待其干燥后采用热桥法对隔热膜的导热性能进行测试，测得其导热率为0.05W mK-1。
实施例2：
(1)配置6mg/mL的氧化石墨烯溶液，在200℃下喷雾干燥得到氧化石墨烯微球，在惰性气体的氛围下，将氧化石墨烯微球置于1600℃下进行烧结10min，其壁厚2-5nm，直径12μm。
(2)将步骤1烧结后的石墨烯微球按照5mg/mL分散于正硅酸乙酯中，将分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯滴加到乙醇和氨水的混合溶液中，所述乙醇和氨水的混合溶液中，乙醇的体积浓度为10％，混合溶液的pH为8；反应温度为10℃，反应时间为7小时。
(3)停止搅拌，过滤收集浮于反应液表面的石墨烯@二氧化硅中空微球。
所述石墨烯微球的直径为6μm，石墨烯微球的壁厚为2-5nm，所述二氧化硅层的厚度10nm。
(4)测得上述制备的石墨烯@二氧化硅中空微球粉体密度为55mg/mL，将其与硅丙乳液和水性氟碳乳液按照体积比为1:2混合，制成复合隔热涂料。
将上述制备的复合涂料涂覆到陶瓷板上，待其干燥后采用热桥法对隔热膜的导热性能进行测试，测得其导热率为0.09W mK-1。
实施例3：
(1)配置5mg/mL的氧化石墨烯溶液，在200℃下喷雾干燥得到氧化石墨烯微球，在惰性气体的氛围下，将氧化石墨烯微球置于1500℃下进行烧结50min。相比于烧结前的石墨烯球，其壁厚2-5nm，直径5μm。
(2)将步骤1烧结后的石墨烯微球按照4mg/mL分散于正硅酸乙酯中，将分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯滴加到乙醇和氨水的混合溶液中，所述乙醇和氨水的混合溶液中，乙醇的体积浓度为7％，混合溶液的pH为8.7；反应温度为30℃，反应时间为6小时。
(3)停止搅拌，过滤收集浮于反应液表面的石墨烯@二氧化硅中空微球。
所述石墨烯微球的直径为5μm，石墨烯微球的壁厚为2-5nm，所述二氧化硅层的厚度8nm。
(4)测得上述制备的石墨烯@二氧化硅中空微球粉体密度为100mg/mL，将其与硅丙乳液和水性氟碳乳液按照体积比为1:4混合，制成复合隔热涂料。
将上述制备的复合涂料涂覆到陶瓷板上，待其干燥后采用热桥法对隔热膜的导热性能进行测试，测得其导热率为0.08W mK-1。

Claims (6)

1.一种复合隔热涂料，其特征在于，所述复合隔热涂料包括：粉体密度为20-100mg/mL的石墨烯@二氧化硅中空微球、硅丙乳液和水性氟碳乳液，所述复合隔热涂料配比为石墨烯@二氧化硅中空微球与硅丙乳液和水性氟碳乳液体积比为1:1-1:4。所述石墨烯@二氧化硅中空微球由以下步骤制得：
(1)在惰性气体的氛围下，将氧化石墨烯微球置于1300℃以上的温度下进行烧结5min以上；
(2)将步骤1烧结后的石墨烯微球分散正硅酸乙酯中，以分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯为前驱体，在搅拌条件下，采用溶胶凝胶法在石墨烯微球外包覆二氧化硅层；
(3)停止搅拌，收集浮于反应液表面的石墨烯@二氧化硅中空微球。
2.根据权利要求1所述的复合隔热材料，其特征在于，所述石墨烯@二氧化硅中空微球制备步骤(2)的溶胶凝胶法具体为：在搅拌条件下，将分散有石墨烯微球的正硅酸乙酯滴加到乙醇和氨水的混合溶液中，所述乙醇和氨水的混合溶液中，乙醇的体积浓度为2-10％，混合溶液的pH为8-10；反应温度为10-40℃，反应时间为2-7小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，石墨微球在正硅酸乙酯中的质量体积比小于10mg/mL。
4.根据权利要求1所述的复合隔热材料，其特征在于，所述石墨烯@二氧化硅中空微球制备步骤(3)的收集方法为过滤。
5.根据权利要求1所述的复合隔热材料，其特征在于，所述石墨烯微球的直径为5-20μm，石墨烯微球的壁厚为2-5nm，二氧化硅层的厚度5-10nm。
6.根据权利要求5所述的复合隔热材料，其特征在于，所述石墨烯微球的制备方法如下：配置2-6mg/mL的氧化石墨烯溶液，在200℃下喷雾干燥得到氧化石墨烯微球，将氧化石墨烯微球置于1300℃以上的温度下进行烧结5min以上。
CN201910609967.2A 2019-07-08 2019-07-08 一种复合隔热涂料 Pending CN110330845A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910609967.2A CN110330845A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种复合隔热涂料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910609967.2A CN110330845A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种复合隔热涂料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110330845A true CN110330845A (zh) 2019-10-15

Family

ID=68143295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910609967.2A Pending CN110330845A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种复合隔热涂料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110330845A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114213934A (zh) * 2021-12-24 2022-03-22 深圳市深赛尔股份有限公司 一种纳米水性耐高温金属烘烤涂料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779024A (zh) * 2017-10-25 2018-03-09 佛山杰致信息科技有限公司 一种含有纳米微粒的保温建筑涂料及其制备方法
CN108419426A (zh) * 2018-03-05 2018-08-17 沈阳航空航天大学 二氧化硅包覆磁性石墨烯空心微球及其宏量制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779024A (zh) * 2017-10-25 2018-03-09 佛山杰致信息科技有限公司 一种含有纳米微粒的保温建筑涂料及其制备方法
CN108419426A (zh) * 2018-03-05 2018-08-17 沈阳航空航天大学 二氧化硅包覆磁性石墨烯空心微球及其宏量制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114213934A (zh) * 2021-12-24 2022-03-22 深圳市深赛尔股份有限公司 一种纳米水性耐高温金属烘烤涂料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Transparent thermal insulation silica aerogels
CN100398492C (zh) 一种气凝胶绝热复合材料及其制备方法
CN100384726C (zh) 表面活性可调的纳米多孔二氧化硅气凝胶及其制备方法
CN108531083B (zh) 一种硅气凝胶反射隔热外墙涂料的制备方法
CN101698592B (zh) 一种硅铝气凝胶复合材料及其制备方法
CN109251576B (zh) 一种水性反射辐射型复合隔热涂料的制备方法及应用
CN101649147B (zh) 一种水性透明隔热涂料及其制备方法
CN103158306B (zh) 一种新型陶瓷隔热涂层及其制作工艺
CN105295506B (zh) 一种改进St*ber法制备TiO2/SiO2气凝胶微球的方法
Agustín-Sáenz et al. Broadband antireflective coating stack based on mesoporous silica by acid-catalyzed sol-gel method for concentrated photovoltaic application
WO2014110892A1 (zh) 一种无机保温材料及其制备方法
CN105198375A (zh) 一种绝热二氧化硅气凝胶/羟基化玻璃纤维毡复合材料及其制备方法
CN107128937A (zh) 一种氧化石墨烯/硅酸铜复合粉末及其制备方法和超疏水涂层中的应用
CN112279612B (zh) 一种仿生3d打印气凝胶保温板材及其制备方法
US20220275164A1 (en) Thermally insulating aerogel vacuum composite panel and preparation method thereof
CN111252789A (zh) 一种耐高温氧化铝纳米晶气凝胶材料及其制备方法
CN110330845A (zh) 一种复合隔热涂料
CN109988397A (zh) 一种氧化硅气凝胶/环氧树脂复合材料的制备方法
CN109943134A (zh) 一种气凝胶—空心球复合隔热材料及其制备方法
CN100410069C (zh) 气凝胶复合柔性保温隔热薄膜及其制备方法
CN103146290B (zh) 水性复合隔热保温涂料的制备方法
CN107236450A (zh) 一种绝热节能环保硅橡胶材料及其制备方法
CN110156027A (zh) 一种双层中空二氧化硅纳米绝热材料及其制备方法
CN110526232A (zh) 一种隔热微球及其制备方法
CN112940451A (zh) 一种密胺泡沫架构的气凝胶

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191015