CN112694282A - 一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，步骤如下：首先准备以下原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、纳米二氧化钛、改性凹凸棒土、湿润剂、改性粉煤灰、增稠剂、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩、阻燃剂、消泡剂、玻化微珠、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、去离子水；然后制备混合物A；接着制备混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料，本申请的产品具有优异的保温隔热性能，尤其是通过加入改性凹凸棒土和改性胶岭石，二者协同增效，能够进一步提高保温隔热效果。

Description

一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及保温隔热材料制备技术领域，具体是一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺。
背景技术
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料，如今，全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时，更强调有针对性使用保温隔热材料，按标准规范设计及施工，努力提高保温效率及降低成本。
现有的保温隔热材料大多采用普通、常见的一些无机保温材料，例如岩棉、玻璃棉、玻化微珠等，虽然燃烧性能达到A级，但是导热系数较差，保温性能欠佳，甚至遇水失效，越来越无法满足更高的使用需求。
发明内容
本发明的实施例目的在于提供一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，步骤如下：
1)准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液40-50份、纳米二氧化钛2-6份、改性凹凸棒土10-20份、湿润剂1-5份、改性粉煤灰6-10份、增稠剂2-4份、改性胶岭石10-16份、无机纤维4-8份、改性膨胀珍珠岩12-16份、阻燃剂3-7份、消泡剂1-3份、玻化微珠6-10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-6份、去离子水20-30份；
2)将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；
3)将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；
4)将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
在一种可选方案中：准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液43-47份、纳米二氧化钛3-5份、改性凹凸棒土12-18份、湿润剂2-4份、改性粉煤灰7-9份、增稠剂2.5-3.5份、改性胶岭石12-14份、无机纤维5-7份、改性膨胀珍珠岩13-15份、阻燃剂4-6份、消泡剂1.5-2.5份、玻化微珠7-9份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3-5份、去离子水22-28份。
在一种可选方案中：准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液45份、纳米二氧化钛4份、改性凹凸棒土15份、湿润剂3份、改性粉煤灰8份、增稠剂3份、改性胶岭石13份、无机纤维6份、改性膨胀珍珠岩14份、阻燃剂5份、消泡剂2份、玻化微珠8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、去离子水25份。
在一种可选方案中：所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由10-20重量份水性内烯酸乳液、20-30重量份水性丙烯酸粘性乳液、25-35重量份弹性乳液与10-15重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
在一种可选方案中：所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌10-20min，转速设定为300-500r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为70-80℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2-3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1-2h即可，焙烧温度为250-270℃。
在一种可选方案中：所述无机纤维为陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种。
在一种可选方案中：所述增稠剂为2-羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、乙基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
在一种可选方案中：所述湿润剂为聚氧乙烯烷芳基醚、聚氧乙烯多元醇醚、聚氧乙酯聚氧丙烯酸嵌段共聚物、脂肪酸聚乙二醇酯、多元醇酯中的一种或多种。
在一种可选方案中：所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比3-4：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.1-0.3倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.08-0.12倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量6-10倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5-6：1-2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
在一种可选方案中：所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将10-14份聚乙二醇滴加至30-40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为2-6℃，升温至50-60℃，然后滴加至100-120份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于80-120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-5份3-氨基-1,2-丙二醇、4-8份二乙胺，升温至80-90℃搅拌2-3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇。
在一种可选方案中：所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇-对甲苯磺酸酯或改性聚乙二醇水杨酸酯。
在一种可选方案中：所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌20-30min，搅拌完成置于60-70℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
在一种可选方案中：所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为7-8:1，即得改性胶岭石。
相较于现有技术，本发明实施例的有益效果如下：
通过加入多孔水性纳米二氧化硅悬浮液，增加涂层闭孔负空间，提高涂层闭孔负空间的热容量与热容功能，降低导热系数，达到保温隔热的效果；通过加入改性凹凸棒土，凹凸棒土含有纤维状的硅酸镁，可吸附自身重量150％的水分，水分干燥后留下含微孔的纤维，具有保温的效果，通过改性之后，进一步使得微孔结构更加细致、均匀，提高保温效果，通过加入改性胶岭石，胶岭石具有独特的层状一维纳米结构特性，形态特性，层间具有可设计的反应性，超大的比表面积(750m2/g)和高达200以上的径/厚比，通过加入镁盐处理胶岭石，可以使胶岭石剥离分散成更薄的单晶片，其平均晶片厚度小于25nm，改性凹凸棒土与改性胶岭石协同增效，形成独特的纳米多孔结构，相互交联形成的具有多维网状结构，尺寸较为均匀真空无连续孔洞，大大提高了复合材料表面积，提高孔隙率，产生隔热保温的增强效应；加入改性粉煤灰，通过加入改性膨胀珍珠岩，在经过改性后膨胀珍珠岩内部的孔隙可被囊泡结构所填充，使膨胀珍珠岩具有较高的孔隙率，提高保温性能，由于囊泡机构镶嵌于膨胀珍珠岩的孔隙中，制备过程中改性膨胀珍珠岩迁移至产品表面，使产品的接触面热导率降低，产品的保温性能进一步提高，通过加入改性粉煤灰，可进一步提高材料的高温强度，通过加入纳米二氧化钛，利用无机纳米氧化钛的高折射系数，低消光性能，高反射率和光触媒性能，提高了水性纳米保温材料涂层的热反射率、半球发射率和抗老化性能。
具体实施方式
以下实施例会对本发明进行详述，本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
实施例1
首先准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液40份、纳米二氧化钛2份、改性凹凸棒土10份、湿润剂1份、改性粉煤灰6份、增稠剂2份、改性胶岭石10份、无机纤维4份、改性膨胀珍珠岩12份、阻燃剂3份、消泡剂1份、玻化微珠6份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、去离子水20份；然后将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；接着将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
其中，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由10重量份水性内烯酸乳液、20重量份水性丙烯酸粘性乳液、25重量份弹性乳液与10重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌10min，转速设定为300r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为70℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1h即可，焙烧温度为2500℃。
所述无机纤维为陶瓷纤维。
所述增稠剂为2-羟丙基甲基纤维素。
所述湿润剂为聚氧乙烯烷芳基醚。
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比3：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.1倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.08倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量6倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：1混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将10份聚乙二醇滴加至30份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为2℃，升温至50℃，然后滴加至100份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于80份N,N-二甲基甲酰胺中，加入2份3-氨基-1,2-丙二醇、4份二乙胺，升温至80℃搅拌2h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过改性聚乙二醇配合对膨胀珍珠岩进一步进行改性，进一步提高了膨胀珍珠岩的孔隙率。
所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇-对甲苯磺酸酯。
所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌20min，搅拌完成置于60℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为7:1，即得改性胶岭石。
实施例2
首先准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液43份、纳米二氧化钛3份、改性凹凸棒土12份、湿润剂2份、改性粉煤灰7份、增稠剂2.5份、改性胶岭石12份、无机纤维5份、改性膨胀珍珠岩13份、阻燃剂4份、消泡剂1.5份、玻化微珠7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3份、去离子水22份；然后将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；接着将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
其中，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由12重量份水性内烯酸乳液、22重量份水性丙烯酸粘性乳液、28重量份弹性乳液与11重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌12min，转速设定为350r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为72℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1h即可，焙烧温度为255℃。
所述无机纤维为玄武岩纤维。
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
所述湿润剂为聚氧乙烯多元醇醚。
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比3：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.1倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.09倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量7倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将11份聚乙二醇滴加至32份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为3℃，升温至52℃，然后滴加至105份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于90份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3份3-氨基-1,2-丙二醇、5份二乙胺，升温至82℃搅拌2h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过改性聚乙二醇配合对膨胀珍珠岩进一步进行改性，进一步提高了膨胀珍珠岩的孔隙率。
所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇水杨酸酯。
所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌22min，搅拌完成置于62℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为7:1，即得改性胶岭石。
实施例3
首先准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液45份、纳米二氧化钛4份、改性凹凸棒土15份、湿润剂3份、改性粉煤灰8份、增稠剂3份、改性胶岭石13份、无机纤维6份、改性膨胀珍珠岩14份、阻燃剂5份、消泡剂2份、玻化微珠8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、去离子水25份；然后将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；接着将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
其中，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由15重量份水性内烯酸乳液、25重量份水性丙烯酸粘性乳液、30重量份弹性乳液与12重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌15min，转速设定为400r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为75℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2.5h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1.5h即可，焙烧温度为260℃。
所述无机纤维为石英纤维。
所述增稠剂为乙基羟乙基纤维素。
所述湿润剂为聚氧乙酯聚氧丙烯酸嵌段共聚物。
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比4：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.2倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.1倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量8倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比6：1混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将12份聚乙二醇滴加至35份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为4℃，升温至55℃，然后滴加至110份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于100份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3份3-氨基-1,2-丙二醇、6份二乙胺，升温至85℃搅拌2.5h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过改性聚乙二醇配合对膨胀珍珠岩进一步进行改性，进一步提高了膨胀珍珠岩的孔隙率。
所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇-对甲苯磺酸酯。
所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌25min，搅拌完成置于65℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为7:1，即得改性胶岭石。
实施例4
首先准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液47份、纳米二氧化钛5份、改性凹凸棒土18份、湿润剂4份、改性粉煤灰9份、增稠剂3.5份、改性胶岭石14份、无机纤维7份、改性膨胀珍珠岩15份、阻燃剂6份、消泡剂2.5份、玻化微珠9份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、去离子水28份；然后将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；接着将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
其中，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由18重量份水性内烯酸乳液、28重量份水性丙烯酸粘性乳液、33重量份弹性乳液与14重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌18min，转速设定为450r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为78℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧2h即可，焙烧温度为265℃。
所述无机纤维为玄武岩纤维。
所述增稠剂为羟乙基纤维素。
所述湿润剂为多元醇酯。
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比4：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.3倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.11倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量9倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将13份聚乙二醇滴加至38份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为5℃，升温至58℃，然后滴加至115份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于110份N,N-二甲基甲酰胺中，加入4份3-氨基-1,2-丙二醇、7份二乙胺，升温至88℃搅拌3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过改性聚乙二醇配合对膨胀珍珠岩进一步进行改性，进一步提高了膨胀珍珠岩的孔隙率。
所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇水杨酸酯。
所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌28min，搅拌完成置于68℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为8:1，即得改性胶岭石。
实施例5
首先准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液50份、纳米二氧化钛6份、改性凹凸棒土20份、湿润剂5份、改性粉煤灰10份、增稠剂4份、改性胶岭石16份、无机纤维8份、改性膨胀珍珠岩16份、阻燃剂7份、消泡剂3份、玻化微珠10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份、去离子水30份；然后将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；接着将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；最后将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
其中，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由20重量份水性内烯酸乳液、30重量份水性丙烯酸粘性乳液、35重量份弹性乳液与15重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒石粘土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌20min，转速设定为500r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为80℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧2h即可，焙烧温度为270℃。
所述无机纤维为陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维等比混合构成。
所述增稠剂为2-羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、乙基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素等比混合构成。
所述湿润剂为聚氧乙烯烷芳基醚、聚氧乙烯多元醇醚、聚氧乙酯聚氧丙烯酸嵌段共聚物、脂肪酸聚乙二醇酯、多元醇酯等比混合构成。
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法如下：将N-十二烷基丙烯酰胺与改性聚乙二醇的衍生物按质量比4：1混合，并加入改性聚乙二醇的衍生物质量0.3倍的对二氯苯，改性聚乙二醇的衍生物质量0.12倍的二茂铁和聚乙二醇的衍生物质量10倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比6：2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩。
所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将14份聚乙二醇滴加至40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为6℃，升温至60℃，然后滴加至120份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入5份3-氨基-1,2-丙二醇、8份二乙胺，升温至90℃搅拌3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过改性聚乙二醇配合对膨胀珍珠岩进一步进行改性，进一步提高了膨胀珍珠岩的孔隙率。
所述改性聚乙二醇的衍生物为改性聚乙二醇-对甲苯磺酸酯。
所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌30min，搅拌完成置于70℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述改性胶岭石的制备方法如下：向胶岭石中加入镁盐，两者质量比为8:1，即得改性胶岭石。
对比例1
在实施例3的基础上，不含改性凹凸棒土；
对比例2
在实施例3的基础上，将改性凹凸棒土替换为普通凹凸棒土；
对比例3
在实施例3的基础上，不含改性胶岭石；
对比例4
在实施例3的基础上，将改性胶岭石替换为普通胶岭石；
对比例5
在实施例3的基础上，不含改性凹凸棒土和改性胶岭石；
对比例6
一种市售材料。
采用CD-DR3030型导热系数测定仪测试试件导热系数；试件尺寸为150mm×150mm×30mm，热板温度35℃，冷板温度15℃，平均温度25℃测得数据。
如下表所示：
Figure BDA0002849195210000131
从以上结果明显可以看出，本申请的产品具有优异的保温隔热性能，尤其是通过加入改性凹凸棒土和改性胶岭石，二者协同增效，能够进一步提高保温隔热效果。
本申请通过加入多孔水性纳米二氧化硅悬浮液，增加涂层闭孔负空间，提高涂层闭孔负空间的热容量与热容功能，降低导热系数，达到保温隔热的效果；通过加入改性凹凸棒土，凹凸棒土含有纤维状的硅酸镁，可吸附自身重量150％的水分，水分干燥后留下含微孔的纤维，具有保温的效果，通过改性之后，进一步使得微孔结构更加细致、均匀，提高保温效果，通过加入改性胶岭石，胶岭石具有独特的层状一维纳米结构特性，形态特性，层间具有可设计的反应性，超大的比表面积(750m2/g)和高达200以上的径/厚比，通过加入镁盐处理胶岭石，可以使胶岭石剥离分散成更薄的单晶片，其平均晶片厚度小于25nm，改性凹凸棒土与改性胶岭石协同增效，形成独特的纳米多孔结构，相互交联形成的具有多维网状结构，尺寸较为均匀真空无连续孔洞，大大提高了复合材料表面积，提高孔隙率，产生隔热保温的增强效应；加入改性粉煤灰，通过加入改性膨胀珍珠岩，在经过改性后膨胀珍珠岩内部的孔隙可被囊泡结构所填充，使膨胀珍珠岩具有较高的孔隙率，提高保温性能，由于囊泡机构镶嵌于膨胀珍珠岩的孔隙中，制备过程中改性膨胀珍珠岩迁移至产品表面，使产品的接触面热导率降低，产品的保温性能进一步提高，通过加入改性粉煤灰，可进一步提高材料的高温强度，通过加入纳米二氧化钛，利用无机纳米氧化钛的高折射系数，低消光性能，高反射率和光触媒性能，提高了水性纳米保温材料涂层的热反射率、半球发射率和抗老化性能。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，步骤如下：
1)准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液40-50份、纳米二氧化钛2-6份、改性凹凸棒土10-20份、湿润剂1-5份、改性粉煤灰6-10份、增稠剂2-4份、改性胶岭石10-16份、无机纤维4-8份、改性膨胀珍珠岩12-16份、阻燃剂3-7份、消泡剂1-3份、玻化微珠6-10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-6份、去离子水20-30份；
2)将改性凹凸棒土、改性粉煤灰、改性胶岭石、无机纤维、改性膨胀珍珠岩进行充分研磨，然后过筛，得到混合物A；
3)将纳米二氧化钛、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及去离子水装入密封的均值乳化机中高速剪切研磨得到预混浆料，向预混浆料中加入玻化微珠，继续搅拌混合，得到混合物B；
4)将多孔水性纳米二氧化硅悬浮液、混合物A、混合物B、湿润剂、增稠剂、消泡剂、阻燃剂进行搅拌，充分搅拌混合后得到所需新型水性纳米保温隔热材料。
2.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液43-47份、纳米二氧化钛3-5份、改性凹凸棒土12-18份、湿润剂2-4份、改性粉煤灰7-9份、增稠剂2.5-3.5份、改性胶岭石12-14份、无机纤维5-7份、改性膨胀珍珠岩13-15份、阻燃剂4-6份、消泡剂1.5-2.5份、玻化微珠7-9份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3-5份、去离子水22-28份。
3.根据权利要求2所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，准备包括以下按照重量份的原料：多孔水性纳米二氧化硅悬浮液45份、纳米二氧化钛4份、改性凹凸棒土15份、湿润剂3份、改性粉煤灰8份、增稠剂3份、改性胶岭石13份、无机纤维6份、改性膨胀珍珠岩14份、阻燃剂5份、消泡剂2份、玻化微珠8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、去离子水25份。
4.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，所述多孔水性纳米二氧化硅悬浮的制备方法如下：由10-20重量份水性内烯酸乳液、20-30重量份水性丙烯酸粘性乳液、25-35重量份弹性乳液与10-15重量份多孔水性纳米二氧化硅组成。
5.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，所述无机纤维为陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，所述增稠剂为2-羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、乙基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，所述湿润剂为聚氧乙烯烷芳基醚、聚氧乙烯多元醇醚、聚氧乙酯聚氧丙烯酸嵌段共聚物、脂肪酸聚乙二醇酯、多元醇酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的新型水性纳米保温隔热材料的制备工艺，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备方法如下：将脱硫石膏和粉煤灰按1:5混合，经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌20-30min，搅拌完成置于60-70℃的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
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