CN113881300A - 一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料 - Google Patents

一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料 Download PDF

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Abstract

本发明专利公开了一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，所述气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，本发明采用二氧化硅气凝胶作为功能填料，其隔热性能要远远优于钛白粉、玻璃微珠以及远红外陶瓷粉涂层，因为二氧化硅气凝胶的纳米孔以及独特的三维网状结构破坏了基质的热量传导途径，而且其独特的纳米结构孔限制了空气分子的自由流动，抑制了空气的对流传导，使其具有极低的导热系数，因此采用二氧化硅气凝胶作为该涂料的填料，能够最大限度提升涂料的绝热保温性能。

Description

一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料
技术领域
本发明专利涉及涂料技术领域，具体为一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料。
背景技术
涂料，在中国传统名称为油漆，所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。
在建筑建设的过程中，需要在外墙涂设功能性涂料，目前市场上的保温绝热型涂料中，主要以钛白粉、空心玻璃珠和远红外陶瓷粉涂层作为功能填料，通过以上功能填料制备处的涂料其绝热效果并不理想，而且在长期使用后涂层容易产生龟裂，影响外观，因此市场上急需一种绝热性能优异的涂料。
发明专利内容
本发明专利的目的在于提供一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，所述气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％。
优选的，所述气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份。
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
优选的，所述步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，所述正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，所述混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min。
优选的，所述步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，所述第一次pH值调节至3-4，所述氨水的浓度为0.1mol/L，所述第二次pH值调节至7-8。
优选的，所述步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，所述老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥。
优选的，所述步骤(2)中，二氧化硅气凝胶研磨时设备的转速为500r/min，所述研磨时间为5min且循环一次，所述二氧化硅气凝胶在研磨时需要向设备中添加多级锆珠。
优选的，所述步骤(3)中，湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中时，分散机以300-500r/min低速分散3min，所述气凝胶粉体和分布消泡剂添加到分散机中后，分散机的转速为1800r/min，且持续时间为3h。
优选的，所述步骤(4)中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂时，分散机调低转速至700r/min，并且在添加剩余消泡剂时需要逐级降低分散机的转速。
与现有技术相比，本发明专利的有益效果如下：
本发明专利中的成膜物质采用水性丙烯酸树脂，在相同的光照条件下，丙烯酸树脂的热量吸收率要远远低于市面上常用的环氧树脂以及聚氨酯树脂，而且在该涂料中，采用二氧化硅气凝胶作为功能填料，其隔热性能要远远优于钛白粉、玻璃微珠以及远红外陶瓷粉涂层，因为二氧化硅气凝胶的纳米孔以及独特的三维网状结构破坏了基质的热量传导途径，而且其独特的纳米结构孔限制了空气分子的自由流动，抑制了空气的对流传导，使其具有极低的导热系数，因此采用二氧化硅气凝胶作为该涂料的填料，能够最大限度提升涂料的绝热保温性能。
具体实施方式
下面将结合本发明专利中的实施例，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％；气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
需要说明的是：该配方中的湿润剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，分散剂为聚醚聚合物，消泡剂为改性硅油+二氧化硅，成膜助剂为醇酯类成膜助剂。
实施例一：
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％；气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品，步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min，步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，第一次pH值调节至3-4，氨水的浓度为0.1mol/L，第二次pH值调节至7-8，步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
实施例二：
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％；气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品，步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min，步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，第一次pH值调节至3-4，氨水的浓度为0.1mol/L，第二次pH值调节至7-8，步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体，步骤(2)中，二氧化硅气凝胶研磨时设备的转速为500r/min，研磨时间为5min且循环一次，二氧化硅气凝胶在研磨时需要向设备中添加多级锆珠，在研磨的过程中，添加多级锆珠能够提升二氧化硅气凝胶的研磨效率，而且能够提升成粉质量；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
实施例三：
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％；气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品，步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min，步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，第一次pH值调节至3-4，氨水的浓度为0.1mol/L，第二次pH值调节至7-8，步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体，步骤(2)中，二氧化硅气凝胶研磨时设备的转速为500r/min，研磨时间为5min且循环一次，二氧化硅气凝胶在研磨时需要向设备中添加多级锆珠，在研磨的过程中，添加多级锆珠能够提升二氧化硅气凝胶的研磨效率，而且能够提升成粉质量；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间，步骤(3)中，湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中时，分散机以300-500r/min低速分散3min，气凝胶粉体和分布消泡剂添加到分散机中后，分散机的转速为1800r/min，且持续时间为3h，在将气凝胶粉体以及消泡剂添加到分散机中时，为了防止粉体飞散，需要在开始分散时采用密封盖将分散机料桶的顶部盖住，待分散一定时间后可将盖板取下；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
实施例四：
一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％；气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份，其制备方法包括如下步骤：(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品，步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min，步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，第一次pH值调节至3-4，氨水的浓度为0.1mol/L，第二次pH值调节至7-8，步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体，步骤(2)中，二氧化硅气凝胶研磨时设备的转速为500r/min，研磨时间为5min且循环一次，二氧化硅气凝胶在研磨时需要向设备中添加多级锆珠，在研磨的过程中，添加多级锆珠能够提升二氧化硅气凝胶的研磨效率，而且能够提升成粉质量；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间，步骤(3)中，湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中时，分散机以300-500r/min低速分散3min，气凝胶粉体和分布消泡剂添加到分散机中后，分散机的转速为1800r/min，且持续时间为3h，在将气凝胶粉体以及消泡剂添加到分散机中时，为了防止粉体飞散，需要在开始分散时采用密封盖将分散机料桶的顶部盖住，待分散一定时间后可将盖板取下；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品，步骤(4)中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂时，分散机调低转速至700r/min，并且在添加剩余消泡剂时需要逐级降低分散机的转速，添加消泡剂的目的是能够在分散的过程中，将涂料中的起泡消除，从而提升涂料整体的质量。
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，其特征在于：所述气凝胶厚型保温绝热质感涂料的组成部分按照质量百分比计为：二氧化硅气凝胶5％-7％，湿润剂0.2％-0.5％，分散剂0.2％-0.5％，去离子水7％-16％，消泡剂0.1％-0.5％，水性丙烯酸树脂45％-80％，成膜助剂5％-8％。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，其特征在于：所述气凝胶厚型保温绝热质感涂料按重量份数包括如下组成部分：二氧化硅气凝胶6份，湿润剂0.45份，分散剂0.5份，去离子水13份，消泡剂0.35份，水性丙烯酸树脂72份，成膜助剂7.7份。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
(1)制备气凝胶：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照比例添加到容器中，然后将容器放置在集热式恒温加热磁力搅拌器上，启动搅拌器对容器内部的混合液进行搅拌，然后向容器中添加盐酸调节混合液的pH值，在水解一定时间后，向容器中添加氨水，并且再次调节该混合液的pH值，静置一段时间后即可获得二氧化硅湿凝胶，将湿凝胶浸泡在等体积乙醇和水的混合液中老化一定时间，最后将老化后的湿凝胶干燥后得到二氧化硅气凝胶成品；
(2)气凝胶制粉：将二氧化硅气凝胶成品放入高能球磨机中进行研磨，即可得到二氧化硅气凝胶纳米级粉体；
(3)分散：将湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中，待分散均匀后添加部分消泡剂，最后再添加气凝胶粉体并持续分散一定时间；
(4)涂层制备：向分散完成的混合物中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂，然后将剩余的消泡剂添加到分散机中，待混合物完全混合均匀后，即可制得涂料成品。
4.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的用量比例为1:6:4，所述正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合时的温度为50℃，所述混合时设备的转速为700r/min，持续时间为15min。
5.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，盐酸的浓度为0.1mol/L，所述第一次pH值调节至3-4，所述氨水的浓度为0.1mol/L，所述第二次pH值调节至7-8。
6.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，湿凝胶的老化时间为24h，所述老化后的湿凝胶采用常压干燥法分级干燥。
7.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，二氧化硅气凝胶研磨时设备的转速为500r/min，所述研磨时间为5min且循环一次，所述二氧化硅气凝胶在研磨时需要向设备中添加多级锆珠。
8.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，湿润剂、分散剂和去离子水添加到多功能分散机中时，分散机以300-500r/min低速分散3min，所述气凝胶粉体和分布消泡剂添加到分散机中后，分散机的转速为1800r/min，且持续时间为3h。
9.根据权利要求3所述的一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，添加水性丙烯酸树脂以及成膜助剂时，分散机调低转速至700r/min，并且在添加剩余消泡剂时需要逐级降低分散机的转速。
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