CN112226137A - 一种气凝胶保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气凝胶保温隔热涂料及其制备方法。其按如下重量份的各成分制备得到：醛酮树脂40wt％‑60wt％、活性炭20‑40％，纳米二氧化硅10wt％‑15wt％、气凝胶5wt％‑10wt％、分散剂2wt％。所制备得到的气凝胶保温隔热涂料，其保温隔热和空气净化效果好，特别适用于车辆等内表面的隔热防腐处理。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种气凝胶保温隔热涂料及其制备方法。
背景技术
在日常生活和工业生产中，金属构件被广泛的运用在车辆、石油化工储罐、桥梁、船舶等领域。通过涂料进行保温隔热，可以有效延长金属构件的使用寿命。
目前，市场上保温隔热涂料种类繁多，各种涂料均能起到较好的保温作用。然而，金属构件与其他构件不同，对涂料的功能要求更高。而且，由于保温涂料的附着力不高，耐热性能不够，导致金属设备的保温相对困难很多。
同时降低能耗，减少环境污染，在经济社会发展中也显得尤为重要，催生出对既绿色环保又高效绝热材料的需求。车辆内的涂料不仅需要隔热保温，还需要净化空气，因此，开发一种具有净化空气的气凝胶保温隔热涂料，就成为迫切的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气凝胶保温隔热涂料，其适用于移动设备，尤其是车辆的金属内表面的隔热防腐净化处理。不仅具有隔热保温的功能，还具有净化空气的效果。同时又废物利用，绿色环保。
为实现上述目的，本发明提供一种气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，按如下重量份的各成分制备得到：醛酮树脂40wt％-60wt％、活性炭20-40％，纳米二氧化硅10wt％-15wt％、气凝胶5wt％-10wt％、分散剂2wt％。
进一步，所述醛酮树脂为KR-120醛酮树脂，KR-80F醛酮树脂中的至少一种。
进一步，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶或石墨烯气凝胶的至少一种；优选的，所述气凝胶的导热系数低于0.02w/(m·k)。
进一步，所述活性炭的粒径为500-1500目。
进一步，所述分散剂为圣诺诺科普公司的SN-5040、陶氏化学公司的Tamol-731、毕克化学公司的Disper A40中的一种。
进一步，制备方法为：将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
进一步，将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
还提供所述气凝胶保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
为充分利用资源，将煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、废水或污泥等制备得到的活性炭，用于本发明的气凝胶保温隔热涂料，取得了较好的效果，不仅能够吸附和净化空气，还能够和醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶搭配，共同制备附着力、保温隔热性能强，防腐蚀的气凝胶保温隔热涂料。本发明选用活性炭的粒径为500-1500目。在该粒径范围内，效果最好最好。活性炭有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气凝胶，纳米二氧化硅充分接触。
本发明的气凝胶以纳米量级粒子相互聚集构成多孔三维网络结构，有利于纳米二氧化硅在气凝胶保温隔热涂料中均匀分散，同时活性炭使得单位体积的气凝胶保温隔热涂料具有足够的封闭微孔，利于保温隔热，提升了气凝胶保温隔热涂料的保温隔热性能，且避免气凝胶保温隔热涂料涂层中的内应力不均匀的情况。气凝胶的加入，使得气凝胶保温隔热涂料的附着力、保温隔热性能得到提升。形成多孔三维网络结构的气凝胶和纳米二氧化硅，既可以使外界的灰尘颗粒附着在涂层表面呈悬空状态，又能使水与涂层表面的接触角大大增加，有利于水珠在涂层表面的滚落。同时，根据涂层的自分层原理，在气凝胶保温隔热涂料表面形成疏水层。
本发明的气凝胶保温隔热涂料，其涂层附着力大，和金属基体结合牢固，具有低导热系数，保温隔热效果好，净化空气效果优异。
本发明的气凝胶保温隔热涂料，保温隔热性能强，吸附有害气体，特别适用于车辆内部等金属内表面的隔热防腐处理。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一种气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，按如下重量份的各成分制备得到：醛酮树脂40wt％-60wt％、活性炭20-40％，纳米二氧化硅10wt％-15wt％、气凝胶5wt％-10wt％、分散剂2wt％。
进一步，所述醛酮树脂为KR-120醛酮树脂，KR-80F醛酮树脂中的至少一种。
进一步，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶或石墨烯气凝胶的至少一种；优选的，所述气凝胶的导热系数低于0.02w/(m·k)。
进一步，所述活性炭的粒径为500-1500目。
进一步，所述分散剂为圣诺诺科普公司的SN-5040、陶氏化学公司的Tamol-731、毕克化学公司的Disper A40中的一种。
进一步，制备方法为：将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
进一步，将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
实施例1：气凝胶保温隔热涂料的制备
原材料：见表1。
制备方法：
将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
表1各实施例和对比例的用量(wt％)表
实施例2：气凝胶保温隔热涂料的制备
原材料：见表1。
制备方法：同实施例1。
实施例3：气凝胶保温隔热涂料的制备
原材料：见表1。
制备方法：同实施例1。
实施例4：气凝胶保温隔热涂料的制备
原材料：见表1。
制备方法：同实施例1。
对比例1：涂料的制备
原材料：见表1。没有气凝胶成分。
制备方法：同实施例1。
对比例2：涂料的制备
原材料：见表1。没有活性炭成分。
制备方法：同实施例1。
对比例3：涂料的制备
原材料：见表1。活性炭粒径为100目(即0.15毫米)。
制备方法：同实施例1。
对比例4：涂料的制备
原材料：见表1。活性炭粒径为3000目(即0.005毫米)。
制备方法：同实施例1。
实施例5：效果验证试验。
将实施例1-4所制备得到的气凝胶保温隔热涂料和对比例1-4所得的涂料按照各自的标准进行测试：涂抹涂膜：按照GB/T 9755-2001进行检测。附着力：按照GB/T 5210-2006进行检测。导热系数：按照GB/T 10295-2008进行检测。隔热性能：按照GB/T 6745-2008进行检测。水接触角：按照ASTM D7334-2008进行检测。甲醛净化效率(％)：按照JC/T1074-2008进行测试。结果见表2。
表2各实施例和对比例的测试结果表
表2的性能测试结果表明，本发明实施例1-4得到的气凝胶保温隔热涂料，涂膜外观符合要求，涂漆金属表面附着力大，且导热系数低(0.022W/m.k-0.028W/m.k，25℃下)，气凝胶保温隔热涂料的涂层内外层的温度差为36-40℃。同时，水接触角为118.4°-123.1°。这说明，本发明所制备的气凝胶保温隔热涂料，保温隔热性能好。同时甲醛净化效率高。
对比例1由于没有添加气凝胶，无法与活性炭充分接触，导致涂料导热性能下降，保温隔热性降低，附着力下降。
对比例2没有添加活性炭，导致涂料的封闭微孔不足，导热性能下降，无法净化空气。
对比例3的活性炭的粒径为100目(即0.15毫米)，活性炭的粒径太大，无法与气凝胶充分接触，导热性能下降，净化空气能力下降。
对比例4的活性炭的粒径为3000目(即0.005毫米)，活性炭的粒径太小，纳米二氧化硅也无法很好的分散到活性炭中去，净化空气下降。
发明人在实验过程中还发现，不添加分散剂，不利于分散，不能形成正常的涂料涂层，且涂料附着力、保温隔热性、自清洁效果均大幅度下降。
综上可知，本发明的实施例1-4得到的气凝胶保温隔热涂料，其涂层附着力大，和金属基体结合牢固，具有低导热系数，保温隔热防腐效果好，净化空气效果好，特别适用于车辆内部等金属内表面的保温涂料。甲醛净化效率高。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，按如下重量份的各成分制备得到：醛酮树脂40wt％-60wt％、活性炭20-40％，纳米二氧化硅10wt％-15wt％、气凝胶5wt％-10wt％、分散剂2wt％。
2.如权利要求1所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，所述醛酮树脂为KR-120醛酮树脂，KR-80F醛酮树脂中的至少一种。
3.如权利要求1所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶或石墨烯气凝胶的至少一种；优选的，所述气凝胶的导热系数低于0.02w/(m·k)。
4.如权利要求1所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，所述活性炭的粒径为500-1500目。
5.如权利要求1所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，所述分散剂为圣诺诺科普公司的SN-5040、陶氏化学公司的Tamol-731、毕克化学公司的Disper A40中的一种。
6.如权利要求1所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，制备方法为：将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
7.如权利要求1-6任一项所述气凝胶保温隔热涂料，其特征在于，将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
8.一种如权利要求1-6任一项所述气凝胶保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，将醛酮树脂、纳米二氧化硅、气凝胶、分散剂混合，在800～1000转/分的转速下，分散均匀，再加入活性炭，在100～200转/分的转速下分散10分钟，即得。
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