CN110746833A - 一种防水保温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种防水保温涂料及其制备方法，防水保温涂料包括水、弹性乳液、硅丙乳液、气凝胶粉、填料和加工助剂；且，所述填料至少包括内部形成为中空结构的微珠。制备方法包括混悬物的制备、预混涂料的制备和防水保温涂料的制备。本发明通过原料之间的配合以及方法上的改进，使得涂料具有致密的稳定结构，将其直接应用于内外墙表面时，能够有效通过反射和防渗透的效果实现防水保温性能，提高墙体的耐候性。

Description

一种防水保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及涂料领域，具体涉及一种防水保温涂料及其制备方法。
背景技术
随着国内环保意识的逐渐加强和能源的短缺，节能减排势在必行。而现有的建筑外墙保温技术中采用的保温材料往往导热系数过高，且其阻燃性能满足不了防火要求，因此，其保温和防火性能往往都具有一定的弊端，在此基础上，其更为容易受损而造成墙体开裂脱落，甚至是渗漏。因而，在此基础上往往需要内保温材料进行进一步的保温防水处理。
然而，现有的内保温材料往往品质参差不齐，具有吸水性高、强度低等问题，因而在实际使用中往往会通过增加设计厚度和多层设置的方式来解决这一问题。然而，对此，在使用过程中，随着环境的变化，其性能会发生较大的变化，在长期使用过程中还是会造成墙体的损坏发霉等现象；尤其是热桥部位，其在建造过程中往往更为难以处理，这就造成该部位长期受到环境影响更为容易出现墙面高低不平的问题，因此，很多住户在装修过程中需要对墙体的保温层进行进一步的凿除和重新建造，造成了更大的浪费和能耗的损失。尤其现在南方天气一般是冬冷夏热的气候，这就给后期的居住带来了更大的隐患的不便。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种防水保温涂料及其制备方法，通过原料之间的配合以及方法上的改进，使得涂料具有致密的稳定结构，将其直接应用于内外墙表面时，能够有效通过反射和防渗透的效果实现防水保温性能，提高墙体的耐候性。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明实施例的一个方面，提供了一种防水保温涂料，包括水、弹性乳液、硅丙乳液、气凝胶粉、填料和加工助剂；且，
所述填料至少包括内部形成为中空结构的微珠。
作为本发明的一种优选方案，所述水的含量为18-22重量份，所述弹性乳液的含量为15-20重量份，所述硅丙乳液的含量为10-15重量份，所述气凝胶粉的含量为10-15重量份，所述填料的含量为30-50重量份。
作为本发明的一种优选方案，所述所述填料还包括纳米二氧化钛、膨润土和海泡石粉中的一种或多种；
所述加工助剂包括抗湿剂、水性分散剂、增稠剂、成膜助剂和pH调节剂中的一种或多种；
所述弹性乳液的粘度为1000-3000mPa·s。
在本发明实施例的另一个方面，提供了一种根据上述所述的防水保温涂料的制备方法，包括：
S100、在第一搅拌条件下，向水中加入除微珠外的其中一部分填料和加工助剂混合，得到混悬物；
S200、在第二搅拌条件下，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料混合后，降低混合过程中的搅拌转速，向其中加入弹性乳液和硅丙乳液混合，得到预混涂料；
S300、向所述预混涂料中加入微珠和气凝胶粉混合，制得防水保温涂料；且，
所述第一搅拌条件为：向水中持续通入氨气且搅拌环境中的压强为10-15个大气压；
所述第二搅拌条件为：偏心搅拌，且搅拌速率为300-1500r/min。
作为本发明的一种优选方案，步骤S100具体包括：
S101、向水中加入填料和加工助剂并置于密闭容器中进行搅拌；
S102、向水中持续通入氨气的同时，向所述密闭容器的空腔中通入氮气至密闭容器中的压强为10-15个大气压；
S103、停止通入氮气，并继续向水中通入氨气，持续搅拌5-15min后，以不大于0.1MPa/min的速率缓慢释放密闭容器中的压力至常压，得到混悬物。
作为本发明的一种优选方案，步骤S200具体包括：
S201、将所述混悬物置于容器中以搅拌速率为1200-1500r/min进行偏心搅拌的同时，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料，且在加入填料的同时，自靠近搅拌桨的一侧持续通入CO2气体至混悬物表面溢出气泡后继续通入CO2气体并搅拌30-60min，得到预混料；
S202、在搅拌速率为300-600r/min的条件下，向所述预混料中加入弹性乳液和硅丙乳液进行混合，得到预混涂料。
作为本发明的一种优选方案，步骤S300具体包括：在搅拌速率为600-800r/min的条件下，向所述预混涂料中分2-5次加入所述微珠和气凝胶粉的混合物，制得防水保温涂料。
作为本发明的一种优选方案，所述气凝胶粉的制备方法包括：
S301、在磁力搅拌条件下，将间苯二酚、对苯二酚和甲醛按照物质的量之比为1：0.5-1：0.7-1.2置于水中混合，得到混合液；
S302、在震荡条件下，向所述混合液中加入碳酸钾混合后置于温度为80-100℃的条件下加热至混合液变成凝胶状态，得到凝胶雏体；
S303、将所述凝胶雏体置于酸液中酸洗后采用丙酮进行溶液交换，得到处理后的凝胶雏体；
S304、在磁力搅拌条件下，向所述凝胶雏体上滴加偏酸铝钾的水溶液，而后于压力为5-10个大气压，且温度为60-80℃的条件下烘干，得到杂化凝胶；
S305、将所述杂化凝胶进行CO2超临界干燥，得到复合气凝胶；
S306、将所述复合气凝胶与温度为1000-1200℃的条件下进行碳化后研磨，得到气凝胶粉。
作为本发明的一种优选方案，步骤S304中滴加过程具体包括：
S3041、在磁力搅拌器上放置壳体，将所述凝胶雏体置于所述壳体中，且所述凝胶雏体和所述壳体之间配合形成有多条沿竖直方向延伸的间隙；
S3042、在所述壳体上方架设网盖，所述网盖至少包括设置于所述凝胶雏体正上方，且形成有多个滴加孔的滴加部，和设置于所述滴加部外侧的漏料部，且所述漏料部上形成有与多条所述间隙一一对应的漏孔；
S3043、向所述网盖上以不大于10mL/min的速率均匀倒入偏酸铝钾的水溶液。
作为本发明的一种优选方案，所述间隙中靠近所述凝胶雏体的一侧的面积大于远离所述凝胶雏体的一侧的面积。
本发明的实施方式具有如下优点：
1、采用由含有不饱和键的有机硅单体和丙烯酸类单体支撑的硅丙乳液，提高了涂层的耐压和耐磨等性能，在此基础上，结合弹性乳液优异的回弹性，能够将气凝胶粉和填料很好地粘合，形成为致密的立体网状结构，通过网状结构的构建，形成真空隔热效应，提高其隔热性能，同时，网状结构与填料的配合实现了对水的阻挡，有效提高了防渗透性能；
2、使用内部形成为中空结构的微珠，有效降低涂层的导热系数；
3、气凝胶粉的使用，进一步增强了涂料整体的比表面积，降低了整体的导热率；
4、进一步在制备过程中限制搅拌顺序和搅拌条件，有效提高整体填料在硅丙乳液和弹性乳液中的填充，更好地实现对整个立体网状结构的填充，提高致密性，从而更好地提高防渗透等性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的防水保温涂料的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的气凝胶粉的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的壳体的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的壳体和凝胶雏体的剖视图；
图5为本发明实施例提供的网盖的结构示意图。
图中：
1-壳体；2-凝胶雏体；3-网盖；
11-间隙；
31-滴加部；32-漏料部；
311-滴加孔；
321-漏孔。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种防水保温涂料，包括水、弹性乳液、硅丙乳液、气凝胶粉、填料和加工助剂；且，
所述填料至少包括内部形成为中空结构的微珠。
上述原料的用来可以在宽的范围内进行选择，例如，一种优选的实施例中，所述水的含量为18-22重量份，所述弹性乳液的含量为15-20重量份，所述硅丙乳液的含量为10-15重量份，所述气凝胶粉的含量为10-15重量份，所述填料的含量为30-50重量份。
进一步优选的实施例中，所述所述填料还包括纳米二氧化钛、膨润土和海泡石粉中的一种或多种。当然，为了使得制得的防水保温涂料具有更好地耐辐射和反射性能，能够更好地提高其对光感的适应性能，可以进一步选择含有纳米二氧化钛。
所述加工助剂包括抗湿剂、水性分散剂、增稠剂、成膜助剂和pH调节剂中的一种或多种；所述弹性乳液的粘度为1000-3000mPa·s。
如图1所示，本发明还提供了一种根据上述所述的防水保温涂料的制备方法，包括：
S100、在第一搅拌条件下，向水中加入除微珠外的其中一部分填料和加工助剂混合，得到混悬物；
S200、在第二搅拌条件下，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料混合后，降低混合过程中的搅拌转速，向其中加入弹性乳液和硅丙乳液混合，得到预混涂料；
S300、向所述预混涂料中加入微珠和气凝胶粉混合，制得防水保温涂料；且，
所述第一搅拌条件为：向水中持续通入氨气且搅拌环境中的压强为10-15个大气压；
所述第二搅拌条件为：偏心搅拌，且搅拌速率为300-1500r/min。
当然，这里的偏心搅拌可以按照本领域技术人员能够理解和使用的方式进行操作，例如，可以在搅拌过程中将搅拌桨偏向于其中一部分侧面，即搅拌桨的端部距离其中一部分侧面相对较近，而距离与该侧面相对的侧面较远。
进一步优选的实施例中，步骤S100具体包括：
S101、向水中加入填料和加工助剂并置于密闭容器中进行搅拌；
S102、向水中持续通入氨气的同时，向所述密闭容器的空腔中通入氮气至密闭容器中的压强为10-15个大气压；
S103、停止通入氮气，并继续向水中通入氨气，持续搅拌5-15min后，以不大于0.1MPa/min的速率缓慢释放密闭容器中的压力至常压，得到混悬物。
在本发明的另一优选实施例中，步骤S200具体包括：
S201、将所述混悬物置于容器中以搅拌速率为1200-1500r/min进行偏心搅拌的同时，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料，且在加入填料的同时，自靠近搅拌桨的一侧持续通入CO2气体至混悬物表面溢出气泡后继续通入CO2气体并搅拌30-60min，得到预混料；
S202、在搅拌速率为300-600r/min的条件下，向所述预混料中加入弹性乳液和硅丙乳液进行混合，得到预混涂料。
进一步优选的实施例中，步骤S300具体包括：在搅拌速率为600-800r/min的条件下，向所述预混涂料中分2-5次加入所述微珠和气凝胶粉的混合物，制得防水保温涂料。
气凝胶粉可以采用市售气凝胶粉，当然，在本发明的一种优选的实施例中，为了进一步提高当气凝胶粉应用于涂料中时，其能够更好地使得整个立体网状结构成型更好且更为致密，如图2所示，所述气凝胶粉的制备方法包括：
S301、在磁力搅拌条件下，将间苯二酚、对苯二酚和甲醛按照物质的量之比为1：0.5-1：0.7-1.2置于水中混合，得到混合液；
S302、在震荡条件下，向所述混合液中加入碳酸钾混合后置于温度为80-100℃的条件下加热至混合液变成凝胶状态，得到凝胶雏体2；
S303、将所述凝胶雏体2置于酸液中酸洗后采用丙酮进行溶液交换，得到处理后的凝胶雏体2；
S304、在磁力搅拌条件下，向所述凝胶雏体2上滴加偏酸铝钾的水溶液，而后于压力为5-10个大气压，且温度为60-80℃的条件下烘干，得到杂化凝胶；
S305、将所述杂化凝胶进行CO2超临界干燥，得到复合气凝胶；
S306、将所述复合气凝胶与温度为1000-1200℃的条件下进行碳化后研磨，得到气凝胶粉。
进一步优选的实施例中，如图3-5所示，步骤S304中滴加过程具体包括：
S3041、在磁力搅拌器上放置壳体1，将所述凝胶雏体2置于所述壳体1中，且所述凝胶雏体2和所述壳体1之间配合形成有多条沿竖直方向延伸的间隙11；
S3042、在所述壳体1上方架设网盖3，所述网盖3至少包括设置于所述凝胶雏体2正上方，且形成有多个滴加孔311的滴加部31，和设置于所述滴加部31外侧的漏料部32，且所述漏料部32上形成有与多条所述间隙11一一对应的漏孔321；
S3043、向所述网盖3上以不大于10mL/min的速率均匀倒入偏酸铝钾的水溶液。
更为优选的实施例中，所述间隙11中靠近所述凝胶雏体2的一侧的面积大于远离所述凝胶雏体2的一侧的面积。
当然，这里在使用时涂层的厚度可以根据实际需要进行选择，例如，可以为2-4mm即可。
以下通过具体实施例进行进一步的说明。在未作出说明的情况下，气凝胶粉为采用如下方法制得：在磁力搅拌条件下，将间苯二酚、对苯二酚和甲醛按照物质的量之比为1：0.5：1置于水中混合，得到混合液；在震荡条件下，向所述混合液中加入碳酸钾混合后置于温度为90℃的条件下加热至混合液变成凝胶状态，得到凝胶雏体；将所述凝胶雏体置于酸液(这里的酸液选择为三氟乙酸的水溶液)中酸洗后采用丙酮进行溶液交换，得到处理后的凝胶雏体；在磁力搅拌条件下，将所述凝胶雏体置于壳体上，在壳体上盖设网盖后，向网盖上均匀浇淋上滴加偏酸铝钾水溶液，而后于压力为10个大气压，且温度为80℃的条件下烘干，得到杂化凝胶；将所述杂化凝胶进行CO2超临界干燥，得到复合气凝胶；将所述复合气凝胶与温度为1100℃的条件下进行碳化后研磨，得到气凝胶粉。以下实施例中所述加工助剂包括0.2重量份抗湿剂、0.7重量份的水性分散剂、0.5重量份的增稠剂、1.5重量份成膜助剂和0.2重量份pH调节剂。微珠为粒度不大于3μm的陶瓷中空微珠。
实施例1
在第一搅拌条件下，向20重量份的水中加入35重量份的膨润土和加工助剂并置于密闭容器中进行搅拌；向水中持续通入氨气的同时，向所述密闭容器的空腔中通入氮气至密闭容器中的压强为15个大气压；停止通入氮气，并继续向水中通入氨气，持续搅拌10min后，以不大于0.1MPa/min的速率缓慢释放密闭容器中的压力至常压，得到混悬物；
将所述混悬物置于容器中以搅拌速率为1200r/min进行偏心搅拌的同时，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料，且在加入填料的同时，自靠近搅拌桨的一侧持续通入CO2气体至混悬物表面溢出气泡后继续通入CO2气体并搅拌60min，得到预混料；在搅拌速率为500r/min的条件下，向所述预混料中加入弹性乳液和硅丙乳液进行混合，得到预混涂料；
在搅拌速率为700r/min的条件下，向所述预混涂料中分3次加入所述微珠和气凝胶粉的混合物，制得防水保温涂料A1。
实施例2
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，在预混涂料的制备过程中不通入CO2气体，制得防水保温涂料A2。
实施例3
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，将微珠和气凝胶粉直接加入，不采用分次加入的方式，制得防水保温涂料A3。
实施例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，气凝胶粉采用市售气凝胶粉，制得防水保温涂料A4。
对比例1
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，混悬物的制备过程中不通入氨气且为常压条件下进行搅拌，制得防水保温涂料D1。
对比例2
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，将所有原料直接于压强为10个大气压且持续通入氨气的条件下直接进行混合，制得防水保温涂料D2。
对比例3
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，不加入气凝胶粉，制得防水保温涂料D3。
对比例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，不加入微珠，制得防水保温涂料D4。
检测例
在被喷涂物表面涂刷封闭抗碱底漆，预处理，然后分别涂刷A1-A4和D1-D4至涂层厚度为3mm，分别按照JC/T23445检测其吸水率和耐热性，得到的结果如表1所示。
表1
编号 吸水率(％) 耐热性
A1 11.2 无开裂
A2 17.5 无开裂
A3 15.6 无开裂
A4 21.3 无开裂
D1 27.6 无开裂
D2 23.9 无开裂
D3 24.5 轻微裂纹
D4 26.7 轻微裂纹
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种防水保温涂料，其特征在于，包括水、弹性乳液、硅丙乳液、气凝胶粉、填料和加工助剂；且，
所述填料至少包括内部形成为中空结构的微珠。
2.根据权利要求1所述的防水保温涂料，其特征在于，所述水的含量为18-22重量份，所述弹性乳液的含量为15-20重量份，所述硅丙乳液的含量为10-15重量份，所述气凝胶粉的含量为10-15重量份，所述填料的含量为30-50重量份。
3.根据权利要求1或2所述的防水保温涂料，其特征在于，所述所述填料还包括纳米二氧化钛、膨润土和海泡石粉中的一种或多种；
所述加工助剂包括抗湿剂、水性分散剂、增稠剂、成膜助剂和pH调节剂中的一种或多种；
所述弹性乳液的粘度为1000-3000mPa·s。
4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的防水保温涂料的制备方法，其特征在于，包括：
S100、在第一搅拌条件下，向水中加入除微珠外的其中一部分填料和加工助剂混合，得到混悬物；
S200、在第二搅拌条件下，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料混合后，降低混合过程中的搅拌转速，向其中加入弹性乳液和硅丙乳液混合，得到预混涂料；
S300、向所述预混涂料中加入微珠和气凝胶粉混合，制得防水保温涂料；且，
所述第一搅拌条件为：向水中持续通入氨气且搅拌环境中的压强为10-15个大气压；
所述第二搅拌条件为：偏心搅拌，且搅拌速率为300-1500r/min。
5.根据权利要求4所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，步骤S100具体包括：
S101、向水中加入填料和加工助剂并置于密闭容器中进行搅拌；
S102、向水中持续通入氨气的同时，向所述密闭容器的空腔中通入氮气至密闭容器中的压强为10-15个大气压；
S103、停止通入氮气，并继续向水中通入氨气，持续搅拌5-15min后，以不大于0.1MPa/min的速率缓慢释放密闭容器中的压力至常压，得到混悬物。
6.根据权利要求4或5所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，步骤S200具体包括：
S201、将所述混悬物置于容器中以搅拌速率为1200-1500r/min进行偏心搅拌的同时，向所述混悬物中加入除微珠外的另一部分填料，且在加入填料的同时，自靠近搅拌桨的一侧持续通入CO2气体至混悬物表面溢出气泡后继续通入CO2气体并搅拌30-60min，得到预混料；
S202、在搅拌速率为300-600r/min的条件下，向所述预混料中加入弹性乳液和硅丙乳液进行混合，得到预混涂料。
7.根据权利要求4或5所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，步骤S300具体包括：在搅拌速率为600-800r/min的条件下，向所述预混涂料中分2-5次加入所述微珠和气凝胶粉的混合物，制得防水保温涂料。
8.根据权利要求4或5所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，所述气凝胶粉的制备方法包括：
S301、在磁力搅拌条件下，将间苯二酚、对苯二酚和甲醛按照物质的量之比为1：0.5-1：0.7-1.2置于水中混合，得到混合液；
S302、在震荡条件下，向所述混合液中加入碳酸钾混合后置于温度为80-100℃的条件下加热至混合液变成凝胶状态，得到凝胶雏体(2)；
S303、将所述凝胶雏体(2)置于酸液中酸洗后采用丙酮进行溶液交换，得到处理后的凝胶雏体(2)；
S304、在磁力搅拌条件下，向所述凝胶雏体(2)上滴加偏酸铝钾的水溶液，而后于压力为5-10个大气压，且温度为60-80℃的条件下烘干，得到杂化凝胶；
S305、将所述杂化凝胶进行CO2超临界干燥，得到复合气凝胶；
S306、将所述复合气凝胶与温度为1000-1200℃的条件下进行碳化后研磨，得到气凝胶粉。
9.根据权利要求8所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，步骤S304中滴加过程具体包括：
S3041、在磁力搅拌器上放置壳体(1)，将所述凝胶雏体(2)置于所述壳体(1)中，且所述凝胶雏体(2)和所述壳体(1)之间配合形成有多条沿竖直方向延伸的间隙(11)；
S3042、在所述壳体(1)上方架设网盖(3)，所述网盖(3)至少包括设置于所述凝胶雏体(2)正上方，且形成有多个滴加孔(311)的滴加部(31)，和设置于所述滴加部(31)外侧的漏料部(32)，且所述漏料部(32)上形成有与多条所述间隙(11)一一对应的漏孔(321)；
S3043、向所述网盖(3)上以不大于10mL/min的速率均匀倒入偏酸铝钾的水溶液。
10.根据权利要求9所述的一种防水保温涂料的制备方法，其特征在于，所述间隙(11)中靠近所述凝胶雏体(2)的一侧的面积大于远离所述凝胶雏体(2)的一侧的面积。
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