CN112662239A - 建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，包括A组分和B组分；A组分含有硅酸钠10‑20质量份、硅酸钾10‑20质量份、表面活性剂0.05‑0.5质量份、pH调节剂0.1‑1质量份、还原剂0.1‑0.5质量份、反应促进剂0.1‑2质量份、抗冻结剂0.01‑0.5质量份、去离子水40‑55质量份；B组分含有微晶粉2‑5质量份、钛白粉2‑5质量份、纳米氧化锆3‑8份、陶瓷微珠2‑10质量份、气凝胶2‑5质量份、超细亲水性二氧化硅5‑10质量份、碳酸钙5‑15质量份、有机硅改性苯丙乳液10‑20质量份、消泡剂0.2‑2质量份、分散剂0.6‑3质量份、去离子水15‑40质量份。本发明涂料不仅可封堵混凝土外墙微细裂缝，同时还提供反射隔热和隔离隔热的双重保温作用，具有优异的耐水汽侵蚀性。

Description

建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料及制备方法

技术领域

本发明涉及外墙涂料技术领域，尤其是一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料及制备方法。

背景技术

建筑外墙作为建筑最外层的结构，主要是由混凝土砂浆固化成型，在长期的雨水侵扰下，外墙材料容易由于老化而出现裂纹变色等情况，导致渗水或有害酸性气体侵入、使混凝土砂浆加速老化。外墙上所镶嵌的保温砖等也主要是一些多孔泡沫水泥或是水泥外壳内包裹隔热棉、石棉、聚氨酯泡沫等隔热材料。保温砖表面一旦出现裂缝后，就会导致渗水或害酸性气体侵入，加速泡沫水泥或保温砖内部隔热材料(特别是有机隔热材料)的腐蚀速度。目前，常用的外墙涂料主要是起到修复裂缝防水防腐蚀的效果，未考虑隔热保温功能，而建筑内外的热量交换造成的建筑能耗是目前能源损耗的重要组成部分，通过在建筑的外墙设置一层保温涂料，也能够降低建筑内外的热交换速率，从而提升能源的利用效率。此外，外墙涂料由于常年直接接触风吹日晒雨淋，涂膜容易风化、起皮，最终会成片脱落，无法长时间维持其效果。例如，目前常用的丙烯酸乳液、氟碳透明漆等制成的涂料，在室外使用容易分层和开裂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，在封堵混凝土外墙细小裂纹、增强混凝墙面结构强度同时，提供隔热和抗辐射双重保温效果，增强保温功能层材料在外墙上的附着牢固度和抗环境中水汽的侵蚀性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其包括A组分和B组分；

A组分含有：硅酸钠10-20质量份、硅酸钾10-20质量份、表面活性剂0.05-0.5质量份、pH调节剂0.1-1质量份、还原剂0.1-0.5质量份、反应促进剂0.1-2质量份、抗冻结剂0.01-0.5质量份、去离子水40-55质量份；

B组分含有：微晶粉2-5质量份、钛白粉2-5质量份、纳米氧化锆3-8份、陶瓷微珠2-10质量份、气凝胶2-5质量份、超细亲水性二氧化硅5-10质量份、碳酸钙5-15质量份、有机硅改性苯丙乳液15-30质量份、消泡剂0.2-2质量份、分散剂0.6-3质量份、去离子水15-40质量份。

根据本发明较佳实施例，所述表面活性剂为伯醇、仲醇、十二烷基三甲基氨氯、咪唑啉类、聚氧乙烯十三烷基醚或蓖麻油聚氧化乙烯醚酯类中的任一种。

优选地，所述pH调节剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。

优选地，所述还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂。

优选地，反应促进剂为无机卤化物盐类(氯化铵等)离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种。

优选地，所述抗冻结剂为碳酸盐类。

所述A组分在包装、销售和运输过程中以无机粉体形式包装和运输，在使用之前临时加水制备成便于喷涂或涂刷的浆料，制备方法如下：称量表面活性剂、pH调节剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、去离子水，在800-1000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入硅酸钠和硅酸钾，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止。

根据本发明较佳实施例，B组分中，微晶粉为二氧化硅、三氧化二铝和羟基混合物，质量比为70-80：10-20：1-3。

根据本发明较佳实施例，B组分中，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

根据本发明较佳实施例，B组分中，所述超细亲水性二氧化硅的比表面积为180-200m²/g。

根据本发明较佳实施例，B组分中，所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物；所述分散剂为聚羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷中的一种。

另一方面，本发明还提供一种外墙隔热保温涂料的制备方法，包括A组分的制备和B组分的制备；

其中A组分的制备方法如下：称量表面活性剂、pH调节剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、去离子水，在800-1000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入水溶性硅酸盐，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止，A组分的pH≥11；

B组分的制备方法如下：将消泡剂、分散剂与去离子水加入砂磨机中，搅拌使各物料均匀分散，在搅拌过程中，加入有机硅改性苯丙乳液，继续搅拌，之后加入微晶粉、钛白粉、纳米氧化锆、陶瓷微珠、气凝胶、超细亲水性二氧化硅和碳酸钙，在500-800rpm下，高速搅拌混合分散得B组分。

(三)有益效果

本发明的有益技术效果包括：

本发明的涂料中的A组分是一种纳米渗透结晶材料，含有水溶性硅酸盐的硅酸根粒子在助剂作用下得到纳米二氧化硅活性颗粒物。一方面，其渗入外墙混凝土/外墙保温砖(主要指水泥基保温砖)一定深度范围内并结晶固结生成C-S-H凝胶(CaO_x·SiO₂·(H₂O)_y)封堵混凝土表层孔隙或毛细孔隙，阻止外界的酸性气体、有害水汽、二氧化碳等物质的侵入，强化外墙混凝土/外墙保温砖基面。另一方面，A组分也为B组分的附着提供大量亲水基团(硅酸根和氢氧根离子基团)，而B组分中含有亲水性活性二氧化硅粉体、微晶粉、气相二氧化硅(气凝胶)表面含有大量羟基，均与A组分中亲水基团反应生成(氢键)刚性网络结构。此外，B组分还含有改性苯丙乳液(有机硅改性苯丙乳液，简称硅苯丙乳液。有机硅具有优良的耐高低温、耐紫外线和耐红外辐射、耐氧化降解等性能，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐候性、保光性、弹性和耐久性等)具有很好的粘附性、干燥后形成柔性网络结构。最后，在B组分表面再次涂布A组分，A组分与B组分中未反应完的活性二氧化硅粉体、微晶粉、气相二氧化硅(气凝胶)反应再形成刚性网络。两层刚性网络与乳液固化形成的柔性网络穿插交织，可使主要起到保温作用的B组分牢固地附着在建筑外墙或保温砖表面。

B组分中的微晶粉，活性大，具有更好的耐酸碱性、防腐、耐热性(耐温1700℃)；热膨胀系数小，有较好的尺寸稳定功能，优异的抗紫外线性能，赋予了很好的耐候性。钛白粉可以增强涂层的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长涂层寿命。纳米氧化锆具备特殊的光学特性,对紫外长波、中波及红外线反射率高达85％以上，其自身低导热系数能够迫使热量在涂层中的传递路径变长,使涂层也具有较低的导热系数,从而可以提高涂层的隔热性能。气凝胶具有极低的热导率和比重，具有很好的热稳定性、耐热冲击性以及隔热保温性。陶瓷微珠具有比面积小、抗压强度高、熔点高、热反射率高、热传导系数和热收缩系数低等特点，是一种反射隔热涂料。

与传统防水防腐蚀涂料不同，本发明的涂料既可封堵混凝土外墙微细裂缝、增强建筑物外墙的基面强度，为隔热涂层的附着提供稳定的结合基面，同时又具有反射隔热和隔离隔热双重保温作用，保温涂层(组分B)被包裹在两层纳米硅酸渗透结晶材料之间，不易脱落，可长时间发挥作用。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描述。以下各实施例使用的微晶粉为二氧化硅、三氧化二铝和羟基按照质量比80：18：2的混合物。

实施例1

本实施例提供一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，制备方法如下：

(1)制备A组分

按质量比，称量表面活性剂十二烷基三甲基氨氯0.1份、还原剂硫脲0.5份、反应促进剂氯化铵1份、抗冻结剂碳酸钠0.2份、去离子水45份，在800rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散25min，边高速搅拌边加入硅酸钠10份、硅酸钾15份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明均匀的液体为止，加入0.4份pH调节剂NaOH，使A组分pH＞11。

(2)制备B组分

按质量比，称量微晶粉3质量份、钛白粉2质量份、纳米氧化锆6份、陶瓷微珠5质量份、气凝胶2质量份、超细亲水性二氧化硅8质量份、碳酸钙6质量份、有机硅改性苯丙乳液20质量份、巴斯夫2410(A10)消泡剂1质量份、聚羧酸盐分散剂1份、去离子水20质量份。

将消泡剂、分散剂与去离子水加入砂磨机中，搅拌使各物料均匀分散，在搅拌过程中，加入有机硅改性苯丙乳液，继续搅拌，之后加入微晶粉、钛白粉、纳米氧化锆、陶瓷微珠、气凝胶、超细亲水性二氧化硅、碳酸钙，在800rpm下，高速搅拌混合30min，得B组分。

实施例2

本实施例提供一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，制备方法如下：

(1)制备A组分

按质量比，称量表面活性剂蓖麻油聚氧化乙烯醚酯0.1份、还原剂硫代硫酸钠0.4份、反应促进剂氯化铵1份、抗冻结剂碳酸钠0.2份、去离子水40份，在800rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散25min，边高速搅拌边加入硅酸钠10份、硅酸钾10份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明均匀的液体为止，加入0.3份pH调节剂NaOH，使A组分pH＞11。

(2)制备B组分

按质量比，称量微晶粉3份、钛白粉3份、纳米氧化锆6份、陶瓷微珠5份、气凝胶2份、超细亲水性二氧化硅8份、碳酸钙6份、有机硅改性苯丙乳液15质量份、BYK-1711消泡剂1质量份、聚羧酸盐分散剂1份、去离子水20质量份。

将消泡剂、分散剂与去离子水加入砂磨机中，搅拌使各物料均匀分散，在搅拌过程中，加入有机硅改性苯丙乳液，继续搅拌，之后加入微晶粉、钛白粉、纳米氧化锆、陶瓷微珠、气凝胶、超细亲水性二氧化硅、碳酸钙，在1000rpm下，高速搅拌混合30min，得B组分。

实施例3

本实施例提供一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，制备方法如下：

(1)制备A组分

按质量比，称量表面活性剂聚氧乙烯十三烷基醚0.5份、还原剂硫脲0.5份、反应促进剂氯化铵2份、抗冻结剂碳酸钠0.5份、去离子水55份，在1000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散30min，边高速搅拌边加入硅酸钠20份、硅酸钾20份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明均匀的液体为止，加入0.5份pH调节剂NaOH，使A组分pH＞11。

(2)制备B组分

按质量比，称量微晶粉4份、钛白粉4份、纳米氧化锆8份、陶瓷微珠10份、气凝胶5份、超细亲水性二氧化硅6份、碳酸钙5份、有机硅改性苯丙乳液30份、BYK-1711消泡剂1份、聚羧酸盐分散剂1份、去离子水25质量份。

将消泡剂、分散剂与去离子水加入砂磨机中，搅拌使各物料均匀分散，在搅拌过程中，加入有机硅改性苯丙乳液，继续搅拌，之后加入微晶粉、钛白粉、纳米氧化锆、陶瓷微珠、气凝胶、超细亲水性二氧化硅、碳酸钙，在1000rpm下，高速搅拌混合30min，得B组分。

实施例4

使用实施例1-3的隔热保温涂料在水泥混凝实验土砖块表面进行施工试验。

步骤1:使用A组分对水泥混凝土砖块基面进行涂布

先检查水泥混凝土砖块表面是否有肉眼清晰可见的裂缝(如缝宽1-8mm)或凹坑，若有裂缝先用常用注浆材料修复细裂缝，或者用水泥砂浆填平凹坑；之后清洁水泥混凝土砖块表面，使无灰尘、油污及明水。

A组分采用喷涂的方式进行涂布，喷涂量为100mL/m²，使其渗透到砖块混凝土基面内5cm以上的深度。喷涂完毕后，自然条件下放置月30min。

步骤2:将B组分涂布在A组分表面

采用刷涂方式来回刷涂，走刷边缘重叠使覆盖整个待涂面，自然条件下放置3h。

步骤3：在B组分干燥后，再于B组分表面使用A组分，进行罩面涂布，干燥后完成施工。喷涂方式与喷涂量，参见步骤1。

将实验砖块在户外经连续30天的自然风吹日晒、每日人工用1％的稀盐酸溶液、2％的碳酸钠溶液淋湿砖块表面。试验表明，砖块表面未出现起泡、涂层不剥落、无裂纹；实验砖在水中浸泡96h涂层无异常、2％、2％的碳酸钠溶液浸泡2天，砖块表面未出现异常。按照标准号T/CIE082-2020测试隔热温差＞1℃。

对照例

对照1

在实施例1的基础上，去掉第一步；他操作与实施例1均都相同。

将实验砖块在户外经连续30天的自然风吹日晒、每日人工用1％的稀盐酸溶液、2％的碳酸钠溶液淋湿砖块表面。试验表明，砖块表面出现局部起泡；实验砖在2％的碳酸钠溶液浸泡2天，局部出现起皮。

对照2

在实施例1的基础上，去掉第三步；他操作与实施例1均都相同。

将实验砖块在户外经连续30天的自然风吹日晒、每日人工用1％的稀盐酸溶液、2％的碳酸钠溶液淋湿砖块表面。试验表明，砖块表面出现局部起泡；实验砖在2％的碳酸钠溶液浸泡2天，局部出现起皮。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，包括：A组分和B组分；

其中，所述A组分含有：硅酸钠10-20质量份、硅酸钾10-20质量份、表面活性剂0.05-0.5质量份、pH调节剂0.1-1质量份、还原剂0.1-0.5质量份、反应促进剂0.1-2质量份、抗冻结剂0.01-0.5质量份、去离子水40-55质量份；

所述B组分含有：微晶粉2-5质量份、钛白粉2-5质量份、纳米氧化锆3-8质量份、陶瓷微珠2-10质量份、气凝胶2-5质量份、超细亲水性二氧化硅5-10质量份、碳酸钙5-15质量份、有机硅改性苯丙乳液10-20质量份、消泡剂0.2-2质量份、分散剂0.6-3质量份、去离子水15-40质量份。

2.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，组分A中，所述表面活性剂为伯醇、仲醇、十二烷基三甲基氨氯、咪唑啉类、聚氧乙烯十三烷基醚或蓖麻油聚氧化乙烯醚酯类中的任一种；所述pH调节剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种；所述还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂；反应促进剂为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种；所述抗冻结剂为碳酸盐类。

3.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，B组分中，微晶粉为二氧化硅、三氧化二铝和羟基混合物，质量比为70-80：10-20：1-3。

4.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

5.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。

6.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，所述超细亲水性二氧化硅的比表面积为180-200m²/g。

7.根据权利要求1所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料，其特征在于，B组分中，所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物；所述分散剂为聚羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷中的一种。

8.一种建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料的制备方法，其特征在于，包括A组分的制备和B组分的制备，其中A组分的制备方法如下：按照权利要求1所述建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料中A组分的组成，称量表面活性剂、pH调节剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、去离子水，在800-1000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入水溶性硅酸盐，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止，A组分的pH≥11；

B组分的制备方法如下：

按照权利要求1所述建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料中B组分的组成，将消泡剂、分散剂与去离子水加入砂磨机中，搅拌使各物料均匀分散，在搅拌过程中，加入有机硅改性苯丙乳液，继续搅拌，之后加入微晶粉、钛白粉、纳米氧化锆、陶瓷微珠、气凝胶、超细亲水性二氧化硅、碳酸钙，在500-800rpm下，高速搅拌混合分散得B组分。

9.根据权利要求1-7任一项所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料的使用方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1:使用A组分对外墙混凝土/外墙保温砖基面进行涂布；

步骤S2:将B组分涂布在A组分表面；

步骤3：在B组分干燥后，再于B组分表面使用A组分，进行罩面涂布，干燥后完成施工。

10.根据权利要求9所述的建筑物外墙多功能薄体隔热保温材料的使用方法，在步骤S1之前，若外墙混凝土/外墙保温砖基面存在1-8mm的裂缝，先采用无机或有机材料进行注浆修复细裂缝；

步骤S1和步骤S3采用喷涂的方式进行涂布，喷涂量为100-150mL/m²；步骤S2采用刷涂方式；在S1中A组分喷涂完成后，放置30min-60min，再进行S2的B组分涂布；待S2完成后，放置2-3h，再进行步骤S3的喷涂。