CN112194449B - 一种外墙保温复合涂料及制备方法 - Google Patents
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- C04B2111/00482—Coating or impregnation materials
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/30—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
- C04B2201/32—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values for the thermal conductivity, e.g. K-factors
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Abstract
本发明涉及一种外墙保温复合涂料及制备方法，属于建筑材料技术领域，解决了建筑耗能较高的技术问题，复合涂料包括以下重量份的组分：SiO2‑Al2O3气凝胶30‑36份，增强纤维50‑60份，TiO222‑30份，纳米SiO223‑29份，SiC 10‑16份，高温粘结剂62‑70份，六钛酸钾晶须6‑12份，空心玻璃微珠3‑9份，海泡石1‑5份，膨胀蛭石1.5‑4.5份，遮光剂粒子35‑45份，本发明的复合涂料具有提高外墙保温隔热性能的同时，还具有良好的机械强度性能的效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种外墙保温复合涂料及制备方法。
背景技术
随着人类的发展和全球资源、能源的不断开采利用，节能减排已成为国家的一项基本政策，在所有能源消耗中，建筑耗能所占比率约为35%-40%，而建筑物取暖和夏季空调的耗能又占建筑耗能的50%-75%，因此，对于建筑业而言，减少空调机、暖气带来的能源消耗是保证建筑节能减排的关键。
为了减少空调机、暖气带来的能源消耗，一般需要在外墙上涂刷保温隔热涂料来提高房屋外墙的保温隔热性能，保温隔热涂料一般是通过低导热系数来实现保温隔热的，由于导热系数越低，涂料的保温隔热性能越好，因此涂料导热系数的高低是衡量外墙保温隔热性能的一项重要指标。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种外墙保温复合涂料，其具有提高外墙保温隔热性能的同时，还具有良好的机械强度性能的效果；
本发明的目的二是提供一种外墙保温复合涂料的制备方法，其工艺简洁高效，易于大规模生产。
本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种外墙保温复合涂料，所述复合涂料包括以下重量份的组分：SiO2-Al2O3气凝胶30-36份，增强纤维50-60份，TiO2 22-30份，纳米SiO2 23-29份，SiC 10-16份，高温粘结剂62-70份，六钛酸钾晶须6-12份，空心玻璃微珠3-9份，海泡石1-5份，膨胀蛭石1.5-4.5份，遮光剂粒子35-45份。
通过采用上述技术方案，SiO2气凝胶和Al2O3气凝胶为单组分气凝胶，是一种轻质多孔材料，具有极低的导热系数，使得SiO2气凝胶和Al2O3气凝胶保温性能良好，可以作为优质的保温材料；但是SiO2气凝胶本身的强度较低，耐热性较差，而Al2O3气凝胶本身在800℃下会发生相变，使得其比表面积严重减低，保温隔热性能也逐渐下降，使用SiO2-Al2O3气凝胶可以使得Al2O3作为热稳定性添加剂，有效的提高气凝胶耐高温性能，同时SiO2可以有效的抑制Al2O3高温相变，提高气凝胶的热稳定性，因此在涂料中添加适当比例的SiO2-Al2O3气凝胶，可以降低涂料的干密度，从而降低涂料的导热系数，提高外墙保温复合涂料的保温隔热性能，提高外墙的保温隔热性能；若添加的SiO2-Al2O3气凝胶的比例过低，则不能有效的起到提高外墙保温隔热性能的作用，若添加的SiO2-Al2O3气凝胶的比例过高，会使得其在涂料中的体积过大，无法完全混入，改变涂料原本的粉体与水的比例，使得涂料变得粘稠，降低了涂料的保温隔热性能；
增强纤维填充到涂料当中，作为骨架，起到了支撑和定型的作用，可以抑制涂料在干燥时的收缩，同时也起到了增强的作用，可以提高涂料的力学强度，防止开裂；同时SiO2-Al2O3气凝胶也可以有效的填充在增强纤维内部的大孔孔隙中，有效的降低了增强纤维纤维内部的孔径尺寸，两者紧密结合，使得涂料形成典型的纤维毡增强气凝胶的网络结构，使气体对流的热传导受到了限制，可以对红外线起到良好的遮蔽作用，有效的降低了热辐射的效率，SiO2-Al2O3气凝胶本身具有较低的导热系数，因此可以协同抑制各种热传递的方式，从而提高了外墙保温复合涂料保温隔热性能，并且提高了其力学性能；
TiO2的熔点很高，具有良好的耐高温性能，并且其具有良好的紫外线掩蔽作用，可以有效的反射太阳光的直射，性质稳定；纳米SiO2具有耐热值高，高强度等优点；SiC化学性能稳定，体积小，重量轻而且强度高，具有良好的耐热性；将TiO2、纳米SiO2、SiC添加入涂料当中，可以与增强纤维一起作为涂料的骨架，起到填充涂料的作用，抑制涂料在干燥时的收缩情况，并且作为良好的保温耐热粉体，有效的提高了外墙的保温隔热性能；
同时，TiO2、纳米SiO2、SiC可以吸附在增强纤维上形成包覆层，该包覆层可以有效的降低涂料的导热系数，提高涂料的保温隔热性能，从而提高外墙的保温隔热性能，并且该包覆层可以对增强纤维起到保护和应力缓冲作用，提高了增强纤维的力学性能，进而提高了涂料的力学性能；
高温粘结剂在高温下具有优异的粘结性能，添加在涂料中可以有效的提高涂料的粘接抗拉强度，使得涂料的力学性能提高；
六钛酸钾晶须具有密度低、导热系数小、热红外线透过率低、对热红外线反射率高等特点；空心玻璃微珠具有导热系数小、折光指数高、隔热性能好、环保无毒、耐高温等特点；海泡石及膨胀蛭石都属于无机微孔绝热材料，将六钛酸钾晶须、空心玻璃微珠、海泡石、膨胀蛭石按照合适的比例份数加入涂料当中，可以提高涂料的保温隔热性能，从而提高外墙的保温隔热性能；若加入的六钛酸钾晶须和空心玻璃微珠的比例过高，会使得涂料的导热系数升高，耐高温性能降低，隔热温差减小；如果加入的六钛酸钾晶须和空心玻璃微珠的比例过低，会使得涂料的物化性能较低，因此加入合适比例的六钛酸钾晶须、空心玻璃微珠、海泡石、膨胀蛭石可以在保持涂料物化性平衡的条件下，提高涂料的保温隔热性能，从而提高外墙的保温隔热性能；
由于遮光剂粒子对红外辐射具有吸收和散射的作用，因此可以提高涂料的隔热性能，同时在涂料中加入遮光剂粒子可以填充到涂料中的孔隙中，可以阻碍涂料中SiO2-Al2O3气凝胶在高温条件下的团聚和塌陷，使得涂料在高温下的比表面积和孔体积下降程度有限，依然维持在较高水平，从而提高涂料的保温隔热性能，提高外墙的保温隔热性能。
本发明进一步设置为，所述复合涂料包括以下重量份的组分：SiO2-Al2O3气凝胶32-34份，增强纤维52-58份，TiO2 24-28份，纳米SiO2 24.5-27.5份，SiC 11-15份，高温粘结剂64-68份，六钛酸钾晶须8-10份，空心玻璃微珠4-8份，海泡石2.5-3.5份，膨胀蛭石2.5-3.5份，遮光剂粒子38-42份。
通过采用上述技术方案，在此范围内添加高温粘结剂，利用高温粘结剂在高温下良好的粘合性能，进一步得使SiO2-Al2O3气凝胶、增强纤维、TiO2、纳米SiO2和SiC之间紧密结合，从而进一步提高涂料的保温隔热性能，同时在此范围内将六钛酸钾晶须、空心玻璃微珠、海泡石和膨胀蛭石四种导热系数小、隔热性能好的绝热材料加入涂料当中，可以明显提高涂料的保温隔热性能，再将遮光剂粒子按照此范围填入至涂料的孔隙中，使得涂料在高温下的比表面积和孔体积下降程度有限，从而进一步提高涂料的保温隔热性能，提高外墙的保温隔热性能。
本发明进一步设置为，所述SiO2-Al2O3气凝胶可以采用以下方法改性：
a、硅酸溶胶制备：
将浓度为2-6mol/L的盐酸缓慢加入到高岭土煅烧产物中，搅拌15-25min，抽滤后得到澄清的富Si-Al溶液，用阳离子交换树脂除去溶液中的杂质阳离子，得到硅酸溶胶，其中盐酸与高岭土煅烧产物的重量比为1：（1.8-3.0）；
b、Al溶胶的制备及Si、Al溶胶的混合：
将AlCl3·6H2O、水、乙醇、环氧丙烷搅拌均匀，得到透明的Al溶胶，将Al溶胶边搅拌边滴加到硅酸溶胶中，滴加3-7min，直至溶胶开始变稠，颜色变为乳白色，得到Si-Al混合凝胶，其中AlCl3·H2O、水、乙醇、环氧丙烷的重量比为1：（3-3.72）：（1-2.44）：（2-2.8），Al溶胶与硅酸溶胶的重量比为1：（3-7）；
c、Si-Al混合凝胶的陈化、溶剂交换：
将Si-Al混合凝胶完全浸入水中，在38-42℃下静置22-26h，进行陈化，陈化后的Si-Al混合凝胶分别经过18%-22%浓度的乙醇溶液和48%-52%浓度的乙醇溶液浸泡10-14h，再经过无水乙醇、正己烷浸泡22-26h；
d、表面改性：
将步骤c得到的Si-Al湿凝胶机械破碎，再用正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液对湿凝胶进行表面改性，2.5-3.5h后去除反应废液后再用正己烷浸泡改性后的凝胶，洗去未反应的三甲基氯硅烷，然后在63-67℃下干燥2-3h，直至粘稠状的凝胶变为松散的颗粒，最后在100-110℃的温度下干燥，得到改性SiO2-Al2O3气凝胶，其中凝胶颗粒与正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液的重量比为1：（6-10）。
通过采用上述技术方案，在干燥之前利用-CH3、-O-CH3等惰性疏水基团取代-OH亲水基团，对SiO2-Al2O3气凝胶进行疏水改性，可以降低SiO2-Al2O3气凝胶孔隙表面带有的-OH在常压干燥时发生脱水缩合反应，降低SiO2-Al2O3气凝胶结构闭合或塌陷的可能性，得到较为致密的SiO2-Al2O3气凝胶，降低热传导效率，从而提高涂料的保温隔热性能，同时使得改性SiO2-Al2O3气凝胶具有超疏水性能；
同时，在改性之前先对凝胶颗粒进行分散形成颗粒较细的凝胶，并在陈化和溶剂交换之后对其进行分散，可以既使得分散处理不会对气凝胶的孔结构及孔隙率造成影响，又能使得凝胶颗粒分散成颗粒较细的凝胶，让改性剂可以迅速与凝胶反应进行改性，提高改性效果，从而提高SiO2-Al2O3气凝胶的密度，降低热传导效率，提高涂料的保温隔热性能；
在硅酸溶胶制备时，适当浓度的盐酸加入，可以使得制得的硅酸溶胶具有良好的颗粒形态，颗粒与颗粒之间孔隙结构较为均匀，从而使得制得的SiO2-Al2O3气凝胶具有良好的颗粒形态，从而提高涂料的保温隔热性能；当盐酸的浓度过低时，形成的气凝胶团聚现象严重，当盐酸的浓度过高时，形成的气凝胶中含水量降低，孔隙变细变小，并且存在的少量Na+、Cl-会增大表面张力，使得形成的气凝胶出现较大收缩，形成大裂纹，降低了涂料的保温隔热性能。
本发明进一步设置为，所述增强纤维包括氧化铝纤维12-14份、硅酸铝纤维14-16份、莫来石纤维16-18份、纤水镁石8-12份。
通过采用上述技术方案，氧化铝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、纤水镁石均具有良好的耐热隔热性能，添加进涂料中，可以与SiO2-Al2O3气凝胶、TiO2、纳米SiO2和SiC紧密结合，提高了涂料的保温隔热性能，并且提高了涂料的力学性能；同时，纤水镁石具有阻燃的效果，其分散性良好，与其他纤维配合，可以提高纤维在涂料中的分散性，使得纤维更加紧密的与SiO2-Al2O3气凝胶和TiO2、纳米SiO2、SiC三种粉体结合，提高了涂料的保温隔热性能，从而提高了墙体的保温隔热性能。
本发明进一步设置为，所述高温粘结剂为有机改性硅丙烯酸成膜树脂与硅溶胶按照重量比（19-23）：（77-81）混合复配而成；
有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在90-120℃的温度下反应10-20min，然后滴加甲基硅酸钠，在40-50℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至7-8，冷却，分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂，其中丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和过氧化二苯甲酰的重量比为1：（0.8-1.2）：（0.5-1.5）：（0.75-1.25）：（0.6-1.4）：（0.9-1.1），混合液与甲基硅酸钠的重量比为1：（1.8-2.2）。
通过采用上述技术方案，有机改性硅丙烯酸成膜树脂和硅溶胶复配而成的高温粘接剂作为成膜物质，将涂料中其他的组分连接起来，填补其他组分中形成的空隙，形成一个完成的涂层，提高了涂料的高温隔热性能，并且提高了涂料的力学性能；成膜材料是决定涂料整体保温隔热性能的重要因素，高温粘结剂采用有机-无机复配而成，利用硅溶胶良好的分散性，可以使得涂料中的其他组分充分被粘结起来，可以有效的降低涂料的导热系数，同时又能提高涂料的力学性能，具有优异的耐热性、阻燃性，提高了涂料的保温隔热性能，从而提高了墙体的保温隔热性能。
本发明进一步设置为，所述遮光剂粒子按重量份包括TiO2 17-23份和ZrO2 18-22份。
通过采用上述技术方案，TiO2和ZrO2作为遮光离子可以在高温下对红外线起到吸收和散射的作用，削弱了通过涂料的红外辐射能量，有效的阻碍了热量在单方向上的传递，提高了涂料的隔热性能，同时TiO2和ZrO2可以有效的抑制SiO2-Al2O3气凝胶的烧结行为，提高了气凝胶的热稳定性，并且可以阻碍气凝胶在高温下由于离子膨胀和自身晶型变化所引起的骨架塌陷，维持气凝胶高比表面积，提高了气凝胶的抗高温性能；同时加入较高比例的TiO2会降低涂料的弯曲强度，因此控制TiO2的添加量并利用ZrO2与其配合，可以在提高涂料的保温隔热性能的同时，提高涂料抵抗外界应力的能力。
本发明进一步设置为，所述复合涂料按重量份还包括改性贝壳粉12-18份；
改性贝壳粉的制备方法包括如下步骤：
先将贝壳粉与浓度为92%-98%的乙醇溶液混合，在65-71℃的温度下超声分散25-35min，在得到的混合液中加入硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐，并在680-720r/min的转速下搅拌10-20min，之后在380-420r/min转速下，继续搅拌10-20min，然后进行过滤，在55-65℃的温度下干燥至恒重，得到改性贝壳粉，其中贝壳粉与乙醇溶液的重量比为1：（3.5-4.5），贝壳粉、硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐的重量比为1:（0.8-1.2）：（1.3-1.7）：（1.8-2.2）：（2.3-2.7）。
通过采用上述技术方案，碳酸钙具有良好的温度稳定性和压力稳定性，普遍用作隔热涂料，而贝壳粉主要成分为碳酸钙，由于贝壳粉的粉质较为细腻，利用贝壳粉代替碳酸钙，可以更好的分散在涂料中，提高复合涂料的保温隔热性能，由于硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐均属于表面活性剂可以很好的与贝壳粉表面发生反应，因此利用硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐作为改性剂，对贝壳粉进行改性处理，可以明显提高贝壳粉在涂料中的分散能力，使得涂料干燥后可以产生更多的散射界面，从而提高涂料的反射率和隔热性能，提高了涂料的保温隔热性能。
本发明的目的二是提供一种外墙保温复合涂料的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：
先将增强纤维加入到高温粘结剂中，在1800-2000r/min的转速下对增强纤维进行搅拌分散15-25min，得到混合物，再将其余组分依次加入到混合物中，将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料。
通过采用上述技术方案，先加入增强纤维，使增强纤维充分分散在高温粘接剂中后，再与其他组分混合均匀，可以使得增强纤维在涂料中起到充分的支撑作用，提高涂料的保温隔热性能，并提高涂料的力学性能，该工艺简单，易操作。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过利用高温粘结剂使SiO2-Al2O3气凝胶、增强纤维、TiO2、纳米SiO2、SiC相互紧密结合，并添加六钛酸钾晶须、空心玻璃微珠、海泡石和膨胀蛭石和遮光剂粒子，达到了提高涂料的保温隔热性能，从而提高外墙的保温隔热性能的效果；
2、通过采用改性SiO2-Al2O3气凝胶，达到了提高涂料的保温隔热性能的同时，使得涂料具有超疏水性能的效果；
3、通过加入改性贝壳粉，达到了提高涂料的保温隔热性能的效果；
4、通过在复合涂料的制备方法中，先加入增强纤维，使其在高温粘结剂中分散均匀后再加入其他组分，达到了提高增强纤维在涂料中的支撑作用，同时提高了涂料的保温隔热性能的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例与对比例中：
TiO2购自山东驰宇化工有限公司，型号为R818；
纳米SiO2购自江苏辉迈粉体科技有限公司；
SiC购自大江耐磨制品有限公司；
六钛酸钾晶须购自上海典扬实业有限公司；
空心玻璃微珠购自中科华星新材料有限公司；
纤水镁石购自灵寿县鸿祥矿物粉体厂；
油酸购自淄博丰森油脂化工有限公司；
马来酸酐购自瑞尔丰化工有限公司；
实施例1
一种外墙保温复合涂料的制备方法如下：
先将14g氧化铝纤维、16g硅酸铝纤维、18g莫来石纤维和12g纤水镁石加入到15.41g有机改性硅丙烯酸成膜树脂与54.27g硅溶胶复配而成的高温粘结剂中，在1800r/min的转速下搅拌分散15min，使四种增强纤维充分分散在高温粘接剂中，再依次加入22gTiO2、29g纳米SiO2、10g SiC、6g六钛酸钾晶须、9g空心玻璃微珠，1g海泡石，4.5g膨胀蛭石，17gTiO2和18gZrO2，最后加入30gSiO2-Al2O3气凝胶，然后将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料；
其中，有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将10g丙烯酸、8g甲基丙烯酸甲酯、5g丙烯酸丁酯、7.5g苯乙烯、6g丙烯酸异辛酯和9g过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在90℃的温度下反应10min，然后滴加81.9g甲基硅酸钠，在40℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至7，冷却至室温并分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂。
实施例2
一种外墙保温复合涂料的制备方法如下：
先将13.5g氧化铝纤维、15g硅酸铝纤维、19g莫来石纤维和10.5g纤水镁石加入到14.95g有机改性硅丙烯酸成膜树脂与52.65g硅溶胶复配而成的高温粘结剂中，在1800r/min的转速下搅拌分散15min，使四种增强纤维充分分散在高温粘接剂中，再依次加入24gTiO2、27.5g纳米SiO2、11gSiC、8g六钛酸钾晶须、8g空心玻璃微珠，2.5g海泡石，3.5g膨胀蛭石，19.5gTiO2和18.5gZrO2，最后加入32gSiO2-Al2O3气凝胶，然后将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料；
其中，有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将10g丙烯酸、8g甲基丙烯酸甲酯、5g丙烯酸丁酯、7.5g苯乙烯、6g丙烯酸异辛酯和9g过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在90℃的温度下反应10min，然后滴加81.9g甲基硅酸钠，在40℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至7，冷却至室温并分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂。
实施例3
一种外墙保温复合涂料的制备方法如下：
先将13g氧化铝纤维、15g硅酸铝纤维、18g莫来石纤维和9g纤水镁石加入到13.86g有机改性硅丙烯酸成膜树脂与52.14g硅溶胶复配而成的高温粘结剂中，在1900r/min的转速下搅拌分散20min，使四种增强纤维充分分散在高温粘接剂中，再依次加入26gTiO2、26g纳米SiO2、13gSiC、9g六钛酸钾晶须、6g空心玻璃微珠，3g海泡石，3g膨胀蛭石，20gTiO2和20gZrO2，最后加入33gSiO2-Al2O3气凝胶，然后将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料；
其中，有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将10g丙烯酸、10g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸丁酯、10g苯乙烯、10g丙烯酸异辛酯和10g过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在105℃的温度下反应15min，然后滴加120g甲基硅酸钠，在45℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至7.5，冷却至室温并分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂。
实施例4
一种外墙保温复合涂料的制备方法如下：
先将12g氧化铝纤维、14g硅酸铝纤维、17g莫来石纤维和9g纤水镁石加入到12.73g有机改性硅丙烯酸成膜树脂与51.59g硅溶胶复配而成的高温粘结剂中，在2000r/min的转速下搅拌分散25min，使四种增强纤维充分分散在高温粘接剂中，再依次加入28gTiO2、24.5g纳米SiO2、15gSiC、10g六钛酸钾晶须、4g空心玻璃微珠，3.5g海泡石，2.5g膨胀蛭石，21.5gTiO2和20.5gZrO2，最后加入34gSiO2-Al2O3气凝胶，然后将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料；
其中，有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将10g丙烯酸、12g甲基丙烯酸甲酯、15g丙烯酸丁酯、12.5g苯乙烯、14g丙烯酸异辛酯和11g过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在120℃的温度下反应20min，然后滴加163.9g甲基硅酸钠，在50℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至8，冷却至室温并分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂。
实施例5
一种外墙保温复合涂料的制备方法如下：
先将12g氧化铝纤维、14g硅酸铝纤维、16g莫来石纤维和8g纤水镁石加入到12.35g有机改性硅丙烯酸成膜树脂与50.05g硅溶胶复配而成的高温粘结剂中，在2000r/min的转速下搅拌分散25min，使四种增强纤维充分分散在高温粘接剂中，再依次加入30gTiO2、23g纳米SiO2、16gSiC、12g六钛酸钾晶须、3g空心玻璃微珠，5g海泡石，1.5g膨胀蛭石，23gTiO2和22gZrO2，最后加入36gSiO2-Al2O3气凝胶，然后将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料；
其中，有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将10g丙烯酸、12g甲基丙烯酸甲酯、15g丙烯酸丁酯、12.5g苯乙烯、14g丙烯酸异辛酯和11g过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在120℃的温度下反应20min，然后滴加163.9g甲基硅酸钠，在50℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至8，冷却至室温并分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂。
实施例6
一种外墙保温复合涂料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：SiO2-Al2O3气凝胶采用以下方法改性：
a、硅酸溶胶制备：
将10g浓度为2mol/L的盐酸缓慢加入到18g高岭土煅烧产物中，搅拌15min，抽滤后得到澄清的富Si-Al溶液，用阳离子交换树脂除去溶液中的杂质阳离子，得到硅酸溶胶；
b、Al溶胶的制备及Si、Al溶胶的混合：
将10g AlCl3·6H2O、30g水、10g乙醇、20g环氧丙烷搅拌均匀，得到透明的Al溶胶，将10g Al溶胶边搅拌边滴加到30g硅酸溶胶中，滴加5min，直至溶胶开始变稠，颜色变为乳白色，停止滴加，得到Si-Al混合凝胶；
c、Si-Al混合凝胶的陈化、溶剂交换：
将Si-Al混合凝胶完全浸入水中，在38℃的水浴加热条件下静置22h，进行陈化，陈化后的Si-Al混合凝胶分别经过18%浓度的乙醇溶液和48%浓度的乙醇溶液浸泡10h，再经过无水乙醇、正己烷浸泡22h，得到Si-Al湿凝胶；
d、表面改性：
将Si-Al湿凝胶机械破碎，再用120g正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液对20g湿凝胶进行表面改性，2.5h后去除反应废液后再用正己烷浸泡改性后的凝胶，洗去未反应的三甲基氯硅烷，然后在63℃的水浴条件下干燥2h，直至粘稠状的凝胶变为松散的颗粒，最后在100℃的温度下干燥，得到改性SiO2-Al2O3气凝胶。
实施例7
一种外墙保温复合涂料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：SiO2-Al2O3气凝胶采用以下方法改性：
a、硅酸溶胶制备：
将10g浓度为6mol/L的盐酸缓慢加入到30g高岭土煅烧产物中，搅拌25min，抽滤后得到澄清的富Si-Al溶液，用阳离子交换树脂除去溶液中的杂质阳离子，得到硅酸溶胶；
b、Al溶胶的制备及Si、Al溶胶的混合：
将10g AlCl3·6H2O、37.2g水、24.4g乙醇、28g环氧丙烷搅拌均匀，得到透明的Al溶胶，将10g Al溶胶边搅拌边滴加到70g硅酸溶胶中，滴加5min，直至溶胶开始变稠，颜色变为乳白色，停止滴加，得到Si-Al混合凝胶；
c、Si-Al混合凝胶的陈化、溶剂交换：
将Si-Al混合凝胶完全浸入水中，在42℃的水浴加热条件下静置26h，进行陈化，陈化后的Si-Al混合凝胶分别经过22%浓度的乙醇溶液和52%浓度的乙醇溶液浸泡14h，再经过无水乙醇、正己烷浸泡26h，得到Si-Al湿凝胶；
d、表面改性：
将Si-Al湿凝胶机械破碎，再用200g正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液对20g湿凝胶进行表面改性，3.5h后去除反应废液后再用正己烷浸泡改性后的凝胶，洗去未反应的三甲基氯硅烷，然后在67℃的水浴条件下干燥3h，直至粘稠状的凝胶变为松散的颗粒，最后在110℃的温度下干燥，得到改性SiO2-Al2O3气凝胶，其中正己烷的用量足以覆盖改性后的凝胶。
实施例8
一种外墙保温复合涂料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：在加入SiO2-Al2O3气凝胶之前，还加入12g改性贝壳粉；
改性贝壳粉的制备方法包括如下步骤：
先将10g贝壳粉与35g浓度为92%的乙醇溶液混合，在65℃的温度下超声分散25min，在得到的混合液中加入8g硬脂酸钠、13g钛酸酯偶联剂、18g油酸、23g马来酸酐，并在680r/min的转速下搅拌10min，之后在380r/min转速下，继续搅拌10min，然后进行过滤，在55℃的温度下干燥至恒重，得到改性贝壳粉。
实施例9
一种外墙保温复合涂料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：在加入SiO2-Al2O3气凝胶之前，还加入18g改性贝壳粉；
改性贝壳粉的制备方法包括如下步骤：
先将10g贝壳粉与45g浓度为98%的乙醇溶液混合，在71℃的温度下超声分散35min，在得到的混合液中加入12g硬脂酸钠、17g钛酸酯偶联剂、22g油酸、27g马来酸酐，并在720r/min的转速下搅拌20min，之后在420r/min转速下，继续搅拌20min，然后进行过滤，在65℃的温度下干燥至恒重，得到改性贝壳粉。
对比例1
普通外墙涂料，购自珠海市环耐环保科技有限公司，货号8085。
对比例2
与实施例3的不同之处在于：SiO2-Al2O3气凝胶的添加量为25g。
对比例3
与实施例3的不同之处在于：SiO2-Al2O3气凝胶的添加量为40g。
对比例4
与实施例3的不同之处在于：六钛酸钾晶须的添加量为4g、空心玻璃微珠的添加量为1g。
对比例5
与实施例3的不同之处在于：六钛酸钾晶须的添加量为15g、空心玻璃微珠的添加量为11g。
对比例6
与实施例7的不同之处在于：在改性SiO2-Al2O3气凝胶的制备方法中的a步骤中，采用浓度为1mol/L的盐酸。
对比例7
与实施例7的不同之处在于：在改性SiO2-Al2O3气凝胶的制备方法中的a步骤中，采用浓度为10mol/L的盐酸。
对比例8
与实施例3的不同之处在于：将有机改性硅丙烯酸成膜树脂替换为有机硅丙烯酸成膜树脂。
对比例9
与实施例9的不同之处在于：将改性贝壳粉替换为贝壳粉。
性能检测
对实施例1-9，对比例1-7的保温隔热性能、力学性能进行检测，检测结果如表1所示：
保温隔热性能检测采用南京特电子科技有限公司的WNK-200D型平板高温热导仪根据GB/T17371-2008中规定的稳态法测试导数系数（25℃）；
力学性能检测根据GB/T50081-2002中的检测方法，将实施例1-9，对比例1-7的涂料均匀涂在混凝土块表面，涂抹厚度相同，检测29d抗折强度（MPa）；
表1 检测结果表
| 项目 | 导热系数（W/(m·k)） | 抗折强度（MPa） |
| 标准 | ＜0.063 | ＞3.5 |
| 实施例1 | 0.049 | 4.80 |
| 实施例2 | 0.047 | 4.90 |
| 实施例3 | 0.041 | 5.00 |
| 实施例4 | 0.049 | 4.81 |
| 实施例5 | 0.048 | 4.70 |
| 实施例6 | 0.036 | 5.11 |
| 实施例7 | 0.031 | 5.13 |
| 实施例8 | 0.030 | 5.15 |
| 实施例9 | 0.031 | 5.13 |
| 对比例1 | 0.065 | 3.52 |
| 对比例2 | 0.055 | 4.52 |
| 对比例3 | 0.053 | 4.50 |
| 对比例4 | 0.056 | 4.56 |
| 对比例5 | 0.055 | 4.55 |
| 对比例6 | 0.054 | 4.52 |
| 对比例7 | 0.056 | 4.48 |
| 对比例8 | 0.053 | 4.50 |
| 对比例9 | 0.055 | 4.51 |
从表1可以看出，实施例1-5的导热系数明显低于对比例1的导热系数，抗折强度明显高于对比例1，说明按照实施例1-5制得的涂料具有良好的保温隔热性能，可以提高外墙的保温隔热性能，同时可以提高外墙的力学性能；在实施例1-5中，实施例3的导热系数最低，抗折强度最高，说明实施例3制得的涂料可以明显提高外墙的保温隔热性能，同时可以提高外墙的力学性能；
实施例6-7的导热系数低于实施例3的导热系数，抗折强度高于实施例3，说明采用改性SiO2-Al2O3气凝胶可以明显提高外墙的保温隔热性能，同时可以提高外墙的力学性能；实施例8-9的导热系数明低于实施例3的导热系数，抗折强度高于实施例3，说明加入改性贝壳粉可以明显提高外墙的保温隔热性能，同时可以提高外墙的力学性能；
实施例3的导热系数低于对比例2-3的导热系数，抗折强度高于对比例2-3，说明SiO2-Al2O3气凝胶的添加量过低或过高都会降低涂料的保温隔热性能，从而降低外墙的保温隔热性能与外墙的力学性能；
实施例3的导热系数低于对比例4-5、对比例8的导热系数，抗折强度高于对比例4-5、对比例8，说明控制六钛酸钾晶须和空心玻璃微珠的添加量、采用有机改性硅丙烯酸成膜树脂可以明显提高涂料的保温隔热性能，从而提高外墙的保温隔热性能与外墙的力学性能；
实施例7的导热系数低于对比例6-7的导热系数，抗折强度高于对比例6-7，说明盐酸浓度过低或过高会降低改性SiO2-Al2O3气凝胶的隔热保温性能，从而降低涂料的保温隔热性能，降低了外墙的保温隔热性能；
实施例9的导热系数低于对比例9的导热系数，抗折强度高于对比例9，说明采用改性贝壳粉可以明显提高涂料的保温隔热性能，从而提高了外墙的保温隔热性能。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种外墙保温复合涂料，其特征在于：所述复合涂料包括以下重量份的组分：SiO2-Al2O3气凝胶30-36份，增强纤维50-60份，TiO2 22-30份，纳米SiO2 23-29份，SiC 10-16份，高温粘结剂62-70份，六钛酸钾晶须6-12份，空心玻璃微珠3-9份，海泡石1-5份，膨胀蛭石1.5-4.5份，遮光剂粒子35-45份，改性贝壳粉12-18份；
所述SiO2-Al2O3气凝胶采用以下方法改性：
a、硅酸溶胶制备：
将浓度为2-6mol/L的盐酸缓慢加入到高岭土煅烧产物中，搅拌15-25min，抽滤后得到澄清的富Si-Al溶液，用阳离子交换树脂除去溶液中的杂质阳离子，得到硅酸溶胶，其中盐酸与高岭土煅烧产物的重量比为1：（1.8-3.0）；
b、Al溶胶的制备及Si、Al溶胶的混合：
将AlCl3·6H2O、水、乙醇、环氧丙烷搅拌均匀，得到透明的Al溶胶，将Al溶胶边搅拌边滴加到硅酸溶胶中，滴加3-7min，直至溶胶开始变稠，颜色变为乳白色，得到Si-Al混合凝胶，其中AlCl3·6H2O，水,乙醇，环氧丙烷的重量比为1：（3-3.72）：（1-2.44）：（2-2.8），Al溶胶与硅酸溶胶的重量比为1：（3-7）；
c、Si-Al混合凝胶的陈化、溶剂交换：
将Si-Al混合凝胶完全浸入水中，在38-42℃下静置22-26h，进行陈化，陈化后的Si-Al混合凝胶分别经过18%-22%浓度的乙醇溶液和48%-52%浓度的乙醇溶液浸泡10-14h，再经过无水乙醇、正己烷浸泡22-26h；
d、表面改性：
将步骤c得到的Si-Al湿凝胶机械破碎，再用正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液对湿凝胶进行表面改性，2.5-3.5h后去除反应废液后再用正己烷浸泡改性后的凝胶，洗去未反应的三甲基氯硅烷，然后在63-67℃的水浴条件下干燥2-3h，直至粘稠状的凝胶变为松散的颗粒，最后在100-110℃的温度下干燥，得到改性SiO2-Al2O3气凝胶，其中湿凝胶与正己烷-三甲基氯硅烷混合溶液的重量比为1：（6-10）；
所述高温粘结剂为有机改性硅丙烯酸成膜树脂与硅溶胶按照重量比（19-23）：（77-81）混合复配而成；
有机改性硅丙烯酸成膜树脂的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和过氧化二苯甲酰混合后，得到的混合液在90-120℃的温度下反应10-20min，然后滴加甲基硅酸钠，在40-50℃的温度下反应至无产物析出后，调节pH值至7-8，冷却，分散，得到有机改性硅丙烯酸成膜树脂，其中丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和过氧化二苯甲酰的重量比为1：（0.8-1.2）：（0.5-1.5）：（0.75-1.25）：（0.6-1.4）：（0.9-1.1），混合液与甲基硅酸钠的重量比为1：（1.8-2.2）；
所述改性贝壳粉的制备方法包括如下步骤：
先将贝壳粉与浓度为92%-98%的乙醇溶液混合，在65-71℃的温度下超声分散25-35min，在得到的混合液中加入硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐，并在680-720r/min的转速下搅拌10-20min，之后在380-420r/min转速下，继续搅拌10-20min，然后进行过滤，在55-65℃的温度下干燥至恒重，得到改性贝壳粉，其中贝壳粉与乙醇溶液的重量比为1：（3.5-4.5），贝壳粉、硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂、油酸、马来酸酐的重量比为1:（0.8-1.2）：（1.3-1.7）：（1.8-2.2）：（2.3-2.7）。
2.根据权利要求1所述的一种外墙保温复合涂料，其特征在于：所述复合涂料包括以下重量份的组分：SiO2-Al2O3气凝胶32-34份，增强纤维52-58份，TiO2 24-28份，纳米SiO224.5-27.5份，SiC 11-15份，高温粘结剂64-68份，六钛酸钾晶须8-10份，空心玻璃微珠4-8份，海泡石2.5-3.5份，膨胀蛭石2.5-3.5份，遮光剂粒子38-42份。
3.根据权利要求1所述的一种外墙保温复合涂料，其特征在于：所述增强纤维按重量份包括氧化铝纤维12-14份、硅酸铝纤维14-16份、莫来石纤维16-18份、纤水镁石8-12份。
4.根据权利要求1所述的一种外墙保温复合涂料，其特征在于：所述遮光剂粒子按重量份包括TiO2 17-23份和ZrO2 18-22份。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种外墙保温复合涂料的制备方法，其特征在于：先将增强纤维加入到高温粘结剂中，在1800-2000r/min的转速下对增强纤维进行搅拌分散15-25min，得到混合物，再将其余组分依次加入到混合物中，将所有组分搅拌均匀，得到外墙保温复合涂料。
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Denomination of invention: A composite coating for exterior wall thermal insulation and its preparation method Effective date of registration: 20221123 Granted publication date: 20220218 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Changning sub branch Pledgor: HUBAO NEW MATERIAL TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO.,LTD. Registration number: Y2022310000332 |
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Denomination of invention: A composite coating for external wall insulation and its preparation method Effective date of registration: 20231201 Granted publication date: 20220218 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Changning sub branch Pledgor: HUBAO NEW MATERIAL TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO.,LTD. Registration number: Y2023310000797 |