CN113150689A - 一种防结露涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种防结露涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防结露涂料及其制备方法和应用，该涂料包括以下质量份的组分：水120‑180份、调湿材料120‑142.5份、金属有机框架7.5‑30份。通过以下方法制得：按质量比例将水和金属有机框架加入反应器后搅拌1～10分钟，然后超声震荡15‑30分钟金属有机框架均匀分散；按质量比例向反应器中依次加入调湿材料，以800‑1000转/分钟的转速匀速搅拌20‑30分钟，形成均匀的混合物，可用于建筑内表面等。与现有技术相比，本发明得到的产品具有吸水量大，吸水速度和挥发速度快，使用寿命长的特点，具有隔热，防霉，防结露等功能。

Description

一种防结露涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种防结露涂料及其制备方法和应用。
背景技术
结露是指空气中的水汽达到饱和时，若物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。在供排水管道、建筑墙体、空调设备和辐射制冷末端等表面，当空气达到一定的湿度，与湿空气接触的部位冷却到低于湿空气的饱和温度时，在其界面附近空气中所含的水蒸气会凝结成水而变成水滴，出现结露现象，这种结露现象持续长时间会带来设备损坏、产品霉变或生锈等不良影响、严重的会引起恶性安全事故。
目前建筑物大多采用玻璃、木制品、纸制品、石膏等材料，这些材料的吸水性能很差。因此，在空气湿度较大的南方地区和由于供暖不均导致空气和墙体出现大温差的北方地区，在通风不好的地方，如地下室、厨房、浴室墙壁和天花板上，有大量的水蒸气产生出现结露现象。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种吸水量大，吸水速度快，挥发速度快，隔热效果好的防结露涂料及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种防结露涂料，该涂料包括以下质量份的组分：水120-180份、调湿材料120-142.5份、金属有机框架7.5-30份。
进一步地，所述调湿材料为硅藻土，沸石和贝壳粉中的一种或多种组合。优选硅藻土和沸石，其中硅藻土的用量优选105-112.5重量份，沸石的用量优选20-40重量份。
进一步地，所述金属有机框架为MIL-100(Fe)，比表面积在500m2/g到2000m2/g。
进一步地，所述涂料中还可加入添加剂，添加剂包括无机填料或助剂，或无机填料和助剂的组合。
进一步地，所述无机填料至少选自钛白粉、白炭黑、滑石粉、重钙粉、轻钙、重晶石中的一种，无机填料的用量为涂料总重量的0～10％。
进一步地，所述助剂至少选自消泡剂、流平剂、分散剂、增稠剂、成膜助剂、颜料中的一种或多种组合，助剂的用量为涂料总重量的0～5％。
进一步地，涂料中各组分的重量份优选：水150份，沸石30份，硅藻土105份，MIL-100(Fe)15份。
本发明还提供一种防结露涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一阶段：按质量比例将水和金属有机框架加入反应器后搅拌1～10分钟，然后超声震荡15-30分钟金属有机框架均匀分散；
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入调湿材料，以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
进一步地，第二阶段中加入调湿材料后，还可加入添加剂。当调湿材料选用硅藻土和沸石时，先加入硅藻土后加入沸石。
本发明还提供一种防结露涂料的应用，将所述涂料涂覆在待处理表面，形成厚度为0.1mm-10mm的防结露层。
进一步地，所述涂层厚度为0.1mm-10mm，优选1-3mm，导热系数为0.18-0.25W/m·K，密度为0.9-1.2g/cm3。
与现有技术相比，本发明防结露涂料是一种涂布于民用建筑内表面、辐射吊顶、库房，地下室等易产生霉菌和结露位置的涂层。由于涂层是多孔矿物成分和多孔纳米材料的结合物，涂层中含有大量的微孔和中孔，增加了涂层与室内空气的接触面积，该涂料比表面积是纯多孔矿物涂料的20倍以上，孔体积也是纯多孔矿物涂料的3倍以上，由于材料的吸放湿性能与比表面积和孔体积呈正相关性，所以材料具有很强的吸放湿性能。当涂层表面的温度降至露点温度以下时，能够快速吸收表面产生的冷凝水。当涂层表面温度恢复到露点温度以上时，又能够快速放出之前吸收的水分，从而达到防结露的效果。
本发明通过采用调湿材料和金属有机框架相结合形成的涂料，金属有机框架属于高分子材料，能与多孔调湿材料产生协同作用，可以增强防结露效果，该涂料能被动式调节室内的湿度波动，是节能环保型涂料。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如没有特殊说明，本发明选用的原材料均为市售产品。
实施例1
本实施例提供了一种防结露涂料的制备方法,防结露涂料的组分按质量配比有：水150份，沸石30份，贝壳粉105份，MIL-100(Fe)15份。
该防结露涂料的制备方法：
(1)第一阶段：按质量比例将水和MIL-100(Fe)加入至500ml反应器中后搅拌5分钟，然后将反应器放入超声清洗仪中超声震荡20分钟使MIL-100(Fe)均匀分散。
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入贝壳粉和沸石，使用电动搅拌器以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
所述防结露涂料，厚度为2mm时，在相对湿度为70％的条件下，吸湿量21.7g/m2。
实施例2
本实施例提供了一种防结露涂料的制备方法,防结露涂料的组分按质量配比有：水150份，沸石30份，硅藻土112.5份，MIL-100(Fe)7.5份。
(1)第一阶段：按质量比例将水和MIL-100(Fe)加入至500ml反应器中后搅拌5分钟，然后将反应器放入超声清洗仪中超声震荡20分钟使MIL-100(Fe)均匀分散。
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入硅藻土和沸石，使用电动搅拌器以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
所述防结露涂料，厚度为2mm时，在相对湿度为70％的条件下，吸湿量29.3g/m2。
实施例3
本实施例提供了一种防结露涂料的制备方法,防结露涂料的组分按质量配比有：水150份，沸石30份，硅藻土105份，MIL-100(Fe)15份。
该防结露涂料的制备方法：
(1)第一阶段：按质量比例将水和MIL-100(Fe)加入至500ml反应器中后搅拌5分钟，然后将反应器放入超声清洗仪中超声震荡20分钟使MIL-100(Fe)均匀分散。
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入硅藻土和沸石，使用电动搅拌器以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
所述防结露涂料，厚度为2mm时，在相对湿度为70％的条件下，吸湿量32.6g/m2。
实施例4
将实施例3所得防结露涂料涂覆建筑内墙，厚度为1mm，其余同实施例3。
实施例5
将实施例3所得防结露涂料涂覆建筑内墙，厚度为3mm，其余同实施例3。
对比例1
市售防结露涂料：硅藻土涂料
对比例2
将市面上常用的多孔材料硅藻土替换实施例3中的MIL-100(Fe)，其余同实施例3。
对各实施例和对比例所得涂料进行检测，检测方法和检测结果如下：
吸湿量:参照国际标准ISO 24353-2008和NORDTEST实验，将干燥至恒重的样品放入恒温恒湿箱中，环境温度和相对湿度分别设置为23℃和30％，该过程持续24h使样品达到恒定质量。然后使样品在70％相对湿度下吸湿12h，然后在30％RH下放湿12h。
吸水速度：参照国际标准ISO 24353-2008，将吸湿量除以吸湿时间为材料的吸水速度。
放出水分的速度：参照国际标准ISO 24353-2008，将放湿量除以放湿时间为材料放出水分的速度。
导热系数：使用激光导热系数仪LFA 467，通过激光闪烁的方法测量每个样品的热扩散系数和比热容，测试温度设置在0℃-40℃的范围内。每个样品的导热系数表示材料的导热能力，导热系数由其热扩散系数，比热容和密度的乘积决定。
密度：测量材料的质量和体积，密度为质量与体积的比值。
检测结果见下表1
Figure BDA0003091697970000051
从上表1可以看出，实例3具有最大的吸湿量和最快的吸放湿速度，同时导热系数也最小，相比于对比例1中的商业硅藻土，能够很好地起到防结露和隔热的作用。同时实例三，密度很小，自重轻，运用于吊顶等场合时更为安全。
实施例6
本实施例提供了一种防结露涂料的制备方法,防结露涂料的组分按质量配比有：水120份，沸石20份，硅藻土105份，MIL-100(Fe)30份。
该防结露涂料的制备方法：
(1)第一阶段：按质量比例将水和MIL-100(Fe)加入至反应器中后搅拌1分钟，然后将反应器放入超声清洗仪中超声震荡15分钟使MIL-100(Fe)均匀分散。
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入硅藻土和沸石，使用电动搅拌器以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
所述防结露涂料，厚度为0.1mm时，在相对湿度为70％的条件下，吸湿量3.7g/m2。可以看出，即使在厚度非常小的情况下，仍有一定的吸湿量。
实施例7
本实施例提供了一种防结露涂料的制备方法,防结露涂料的组分按质量配比有：水180份，沸石40份，硅藻土105份，MIL-100(Fe)25份。
该防结露涂料的制备方法：
(1)第一阶段：按质量比例将水和MIL-100(Fe)加入至反应器中后搅拌10分钟，然后将反应器放入超声清洗仪中超声震荡30分钟使MIL-100(Fe)均匀分散。
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入硅藻土和沸石，使用电动搅拌器以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
所述防结露涂料，厚度为10mm时，在相对湿度为70％的条件下，吸湿量209.7g/m2。可以看出，当涂料厚度达到10mm时，其吸湿量也非常高。

Claims (10)

1.一种防结露涂料，其特征在于，该涂料包括以下质量份的组分：水120-180份、调湿材料120-142.5份、金属有机框架7.5-30份。
2.根据权利要求1所述的防结露涂料，其特征在于，所述调湿材料为硅藻土，沸石和贝壳粉中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的防结露涂料，其特征在于，所述金属有机框架为MIL-100(Fe)，比表面积在500m2/g到2000m2/g。
4.根据权利要求1所述的防结露涂料，其特征在于，所述涂料中还可加入添加剂，添加剂包括无机填料或助剂，或无机填料和助剂的组合。
5.根据权利要求4所述的防结露涂料，其特征在于，所述无机填料至少选自钛白粉、白炭黑、滑石粉、重钙粉、轻钙、重晶石中的一种，无机填料的用量为涂料总重量的0～10％。
6.根据权利要求4所述的防结露涂料，其特征在于，所述助剂至少选自消泡剂、流平剂、分散剂、增稠剂、成膜助剂、颜料中的一种或多种组合，助剂的用量为涂料总重量的0～5％。
7.一种如权利1-6中任一所述的防结露涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一阶段：按质量比例将水和金属有机框架加入反应器后搅拌1～10分钟，然后超声震荡15-30分钟金属有机框架均匀分散；
(2)第二阶段：按质量比例向反应器中依次加入调湿材料，以800-1000转/分钟的转速匀速搅拌20-30分钟，形成均匀的混合物。
8.根据权利要求7所述的防结露涂料的制备方法，其特征在于，第二阶段中加入调湿材料后，还可加入添加剂。
9.一种如权利1-6中任一所述的防结露涂料的应用，其特征在于，将所述涂料涂覆在待处理表面，形成厚度为0.1mm-10mm的防结露层。
10.根据权利9所述的防结露涂料的应用，其特征在于，所述涂层厚度为0.1mm-10mm，导热系数为0.18-0.25W/m·K，密度为0.9-1.2g/cm3。
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