CN114437625A - 一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 - Google Patents
一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114437625A CN114437625A CN202210186118.2A CN202210186118A CN114437625A CN 114437625 A CN114437625 A CN 114437625A CN 202210186118 A CN202210186118 A CN 202210186118A CN 114437625 A CN114437625 A CN 114437625A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass hollow
- superfine glass
- hollow microspheres
- heat
- preparing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 77
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 claims abstract description 31
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims description 27
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229960001149 dopamine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 9
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 9
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims description 4
- DUIOKRXOKLLURE-UHFFFAOYSA-N 2-octylphenol Chemical compound CCCCCCCCC1=CC=CC=C1O DUIOKRXOKLLURE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 claims description 3
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 3
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001921 poly-methyl-phenyl-siloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 3
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 5
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 10
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 15
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 11
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UUYKGYZJARXSGB-UHFFFAOYSA-N ethanol;ethoxy(trihydroxy)silane Chemical compound CCO.CCO[Si](O)(O)O UUYKGYZJARXSGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000007908 nanoemulsion Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提出了一种绝热保温纳米涂料及其制备方法,属于涂料技术领域,包括以下步骤:S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备;S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备;S3.改性超细玻璃空心微珠的制备;S4.绝热保温纳米涂料的制备。本发明制得的绝热保温纳米涂料具有极低的导热系数,耐高温性能佳,阻燃性好,力学性能优异,还具有一定的防水性能,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种绝热保温纳米涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是一种材料,用于涂装物体表面而能形成涂膜,从而起到保护、装饰、标志及其他特殊作用,因此,在工农业、国防、科研和人民生活中得到越来越广泛的应用,随着工业的发展,涂料品种日益增多,质量和性能不断提高,随着科学的发展,各种高分子合成树脂
的广泛应用,使涂料产品发生了根本的变化,因此准确的名称应为“有机涂料”,涂料由于其施工方便、成本低廉、附加价值高等优点,在农业、国防、科研、建筑、机械、电子电器、食品包装等各行业得到了广泛的应用,据不完全统计,目前世界上涂料产品已有上千个品种,1999年中国国家统计局公布,我国涂料产量为171.22万吨/年,2000年已达183.94万吨/年,列世界第三位,涂料的发展日新月异,已成为重要的精细化工产品之一,随着现代科技的高速发展,纳米涂料逐渐成为生活中常见的涂料之一。
纳米涂料是一种新型高科技的涂料,是将纳材料与涂料对接的产物,同时加入纳米级单体浆料、纳米乳液、纳米纳米杀菌剂等助剂形成,相对于传统的乳胶漆不但漆面细腻和独特,而且价格也便宜,纳米涂料必须满足两个条件,首先,涂料中至少有一相的粒径尺寸在1-100nm的粒径范围,其次,纳米相的存在使涂料的性能要有明显的提高或具有新的功能,纳米涂料具有耐划伤、防辐射、面漆光亮度高、透光率高、杀菌防毒、耐老化、节能环保和安全健康等优点,但现有的纳米涂料的保温绝热的效果不足,不能满足人们对保温绝热的要求。
申请号为201510355482.7的中国专利公开了一种保温涂料及其制备方法和保温涂层,保温涂料按照质量份数包括如下组分:15-30份的主料、3-22份的丙烯酸聚合物空心球、15-40份的水及0.5-1.5份的增稠剂,其中,主料为弹性伸长率在800%以上、玻璃化温度为-10℃以下的聚合物树脂,并指出其中的丙烯酸聚合物空心球能够使用上述保温涂料制备得到的保温涂层为多孔结构,从而在保温涂层中形成空间位阻,该空间位阻会阻断热传导,并使热量流失减少,但是上述方案有一定的缺陷,丙烯酸聚合物空心球粒径为20-50微米,空心球之间的孔隙较大,太阳光直射时,外界高温带来的热量容易从丙烯酸聚合物空心球之间的孔隙进行传导进入室内,造成绝热保温效果的下降。
发明内容
本发明的目的在于提出一种绝热保温纳米涂料及其制备方法,具有极低的导热系数,耐高温性能佳,阻燃性好,力学性能优异,还具有一定的防水性能,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好,具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种绝热保温纳米涂料的制备方法,包括以下步骤:
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将超细玻璃空心微珠分散在水中,加入多巴胺盐酸盐,加入Tris-HCl溶液,加热反应,离心,洗涤,干燥,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将氯化铝、氯化钛溶于水中,加入柠檬酸,搅拌混合均匀,加入正硅酸乙酯的乙醇水溶液,加热蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度,降低压强,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将步骤S2制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉均匀分散在乙醇中,加入步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热搅拌反应,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将有机硅树脂、润滑剂、流平剂和溶剂混合均匀,得到成膜乳液,加入步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
作为本发明的进一步改进,步骤S1中所述超细玻璃空心微珠的粒径在15-50μm之间,所述加热至40-50℃,反应4-7h,所述Tric-HCl溶液的pH值为6-6.7。
作为本发明的进一步改进,步骤S1中所述超细玻璃空心微珠、多巴胺盐酸盐、Tris-HCl溶液的质量比为10:(12-15):(2-4)。
作为本发明的进一步改进,步骤S2中所述正硅酸乙酯的乙醇水溶液中,正硅酸乙酯的含量为20-40wt%,乙醇含量为25-35wt%,余量为水;所述加热温度为40-50℃,所述提高加热器温度至120-150℃,降低压强至0.01-0.1MPa。
作为本发明的进一步改进,步骤S2中所述氯化铝、氯化钛、柠檬酸、正硅酸乙酯的乙醇水溶液的质量比为(2-5):(3-5):(15-20):(5-10)。
作为本发明的进一步改进,步骤S3中所述Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉和聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的质量比为(5-10):7;所述加热温度为50-70℃,反应时间为2-4h。
作为本发明的进一步改进,步骤S4中所述有机硅树脂选自XT-802R、XT-1050、XT-1153中的至少一种;所述润滑剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯、月桂酸中的至少一种;所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸酯中的至少一种;所述溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯、正己烷、环己烷、甲苯中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,步骤S4中所述有机硅树脂、润滑剂、流平剂、溶剂和改性超细玻璃空心微珠的质量比为(40-60):(1-3):(2-5):(30-60):(5-10)。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的绝热保温纳米涂料。
作为本发明的进一步改进,所述涂料的导热系数为0.030-0.034W/m·K,铅笔硬度为5H,附着力为0级。
本发明具有如下有益效果:本发明Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备中,添加了弱酸柠檬酸,发生多级离解反应,在金属离子Al3+、Ti2+存在下,形成络合物,反应如下:
Al3++C6H5O7 3-=AlC6H5O7
Al3++C6H6O7 2-=AlC6H6O7 +
Ti4++C6H4O7 4-=TiC6H4O7
Ti4++C6H5O7 3-=TiC6H5O7 +
Ti4++C6H6O7 2-=AlC6H6O7 2+
此时,金属离子和柠檬酸为等当量的,但是由于柠檬酸为弱酸,反应过程中存在化学平衡位移,只有当柠檬酸过量时,才能保证金属离子和柠檬酸的稳定络合。进一步加入正硅酸乙酯的乙醇水溶液,由于溶液为酸性,促进正硅酸乙酯的水解,加热蒸发溶剂得到凝胶,进一步加热抽真空得到的干凝胶,经过燃烧后,得到了Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉,含有Al2O3、金红石型TiO2和SiO2的纳米级粉末;这类复合纳米粉使得涂料具有极好的保温阻燃性能、耐高温以及提高力学性能等特点。
本发明在导热系数极低的超细玻璃空心微珠表面包裹一层聚多巴胺,利用聚多巴胺本身的粘性和上面带有的丰富的官能团,如羟基、氨基等,易于与制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉粘连,从而使得超细玻璃空心微珠的外表面再包覆一层Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉,制得的改性超细玻璃空心微珠含有高近红外反射性能的金红石型TiO2、保温绝热阻燃的Al2O3以及性能增强的SiO2,加入涂料中使得涂料具有极好的绝热保温性能,力学性能佳,阻燃效果好,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好;
本发明制得的外表面再包覆一层Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的改性超细玻璃空心微珠,均匀分散在涂料中,纳米复合纳米粉中表面存在不饱和残键及不同键和状态的羟基,其分子状态呈三维链状结构,具有良好的触变性和能很快形成网状结构的特性,可以大大提高涂料的抗老化性、粘着力、拉伸强度和断裂伸长率,使用寿命可达10年以上,而且由于金属氧化物纳米粉的良好的疏水性,极大的提高了涂料的防水性能;
本发明制得的绝热保温纳米涂料具有极低的导热系数,耐高温性能佳,阻燃性好,力学性能优异,还具有一定的防水性能,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
超细玻璃空心微珠的粒径在15-50μm之间。
实施例1
本实施例提供一种绝热保温纳米涂料的制备方法,包括以下步骤:
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将10g超细玻璃空心微珠加入水中,1000W超声分散10min,加入12g多巴胺盐酸盐,加入2g pH值为6的Tris-HCl溶液,加热至40℃反应4h,3000r/min离心10min,去离子水洗涤,70℃干燥5h,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将2g氯化铝、3g氯化钛溶于100mL水中,加入15g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入5g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为20wt%,乙醇含量为25wt%,余量为水),加热至40℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至120℃,降低压强至0.01MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将5g步骤S2制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热至50℃搅拌反应2h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将40g有机硅树脂XT-1050、1g月桂酸、2g聚甲基苯基硅氧烷和30g石油醚混合均匀,得到成膜乳液,加入5g步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
实施例2
本实施例提供一种绝热保温纳米涂料的制备方法,包括以下步骤:
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将10g超细玻璃空心微珠加入水中,1000W超声分散10min,加入15g多巴胺盐酸盐,加入4g pH值为6.7的Tris-HCl溶液,加热至50℃反应7h,3000r/min离心10min,去离子水洗涤,70℃干燥5h,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将5g氯化铝、5g氯化钛溶于100mL水中,加入20g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入10g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为40wt%,乙醇含量为35wt%,余量为水),加热至50℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至150℃,降低压强至0.1MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将10g步骤S2制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热至70℃搅拌反应4h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将60g有机硅树脂XT-1153、2g辛基酚聚氧乙烯醚、5g聚二甲基硅氧烷和60g乙酸甲酯混合均匀,得到成膜乳液,加入10g步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
实施例3
本实施例提供一种绝热保温纳米涂料的制备方法,包括以下步骤:
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将10g超细玻璃空心微珠加入水中,1000W超声分散10min,加入13g多巴胺盐酸盐,加入3g pH值为6.5的Tris-HCl溶液,加热至45℃反应5h,3000r/min离心10min,去离子水洗涤,70℃干燥5h,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将3.5g氯化铝、4g氯化钛溶于100mL水中,加入17g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入7g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为30wt%,乙醇含量为30wt%,余量为水),加热至45℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至135℃,降低压强至0.05MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将7g步骤S2制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热至60℃搅拌反应3h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将50g有机硅树脂XT-802R、1.5g脂肪酸甲酯、3.5g丙烯酸酯和45g乙酸乙酯混合均匀,得到成膜乳液,加入7g步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
对比例1
与实施例3相比,超细玻璃空心微珠未进行步骤S1,其他条件均不改变。
S1.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将3.5g氯化铝、4g氯化钛溶于100mL水中,加入17g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入7g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为30wt%,乙醇含量为30wt%,余量为水),加热至45℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至135℃,降低压强至0.05MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S2.改性超细玻璃空心微珠的制备:将7g步骤S1制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g超细玻璃空心微珠,加热至60℃搅拌反应3h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S3.绝热保温纳米涂料的制备:将50g有机硅树脂XT-802R、1.5g脂肪酸甲酯、3.5g丙烯酸酯和45g乙酸乙酯混合均匀,得到成膜乳液,加入7g步骤S2制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
对比例2
与实施例3相比,步骤S2中未添加氯化铝,其他条件均不改变。
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将10g超细玻璃空心微珠加入水中,1000W超声分散10min,加入13g多巴胺盐酸盐,加入3g pH值为6.5的Tris-HCl溶液,加热至45℃反应5h,3000r/min离心10min,去离子水洗涤,70℃干燥5h,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将7.5g氯化钛溶于100mL水中,加入17g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入7g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为30wt%,乙醇含量为30wt%,余量为水),加热至45℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至135℃,降低压强至0.05MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将7g步骤S2制得的TiO2/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热至60℃搅拌反应3h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将50g有机硅树脂XT-802R、1.5g脂肪酸甲酯、3.5g丙烯酸酯和45g乙酸乙酯混合均匀,得到成膜乳液,加入7g步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
对比例3
与实施例3相比,步骤S2中未添加氯化钛,其他条件均不改变
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将10g超细玻璃空心微珠加入水中,1000W超声分散10min,加入13g多巴胺盐酸盐,加入3g pH值为6.5的Tris-HCl溶液,加热至45℃反应5h,3000r/min离心10min,去离子水洗涤,70℃干燥5h,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/SiO2复合纳米粉的制备:将7.5g氯化铝溶于100mL水中,加入17g柠檬酸,搅拌混合均匀,加入7g正硅酸乙酯的乙醇水溶液(正硅酸乙酯的含量为30wt%,乙醇含量为30wt%,余量为水),加热至45℃蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度至135℃,降低压强至0.05MPa,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将7g步骤S2制得的Al2O3/SiO2复合纳米粉加入50mL乙醇中,1000W超声分散30min,加入7g步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热至60℃搅拌反应3h,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将50g有机硅树脂XT-802R、1.5g脂肪酸甲酯、3.5g丙烯酸酯和45g乙酸乙酯混合均匀,得到成膜乳液,加入7g步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-3制得的绝热保温纳米涂料进行性能测试,结果见表1。
附着力测试按照《GB/T9286-1998》的标准测定(切割成1mm方格百格后,胶带百格测试);导热系数测试按照《GB/T 10297-2015》的标准测定(30℃);耐高温测试测试方法如下:烘箱烘烤210℃/3h后,烘箱烘烤145℃/15天;铅笔硬度测试按照《GB/T6739-2006》的标准测定(三菱铅笔45°角,五次瑕疵判断);耐磨耗性实验测试按照《GB/T12721-2007》的标准测定(使用橡皮,荷重4.9N,600次往复摩擦);撞击实验测试按照《GB/T5095.5-1997》的标准测定(50cm,500g)。
表1
由上表可知,本发明实施例1-3制得的绝热保温纳米涂料具有极低的导热系数,耐高温性能佳,力学性能优异。
对比例1中超细玻璃空心微珠未进行步骤S1,超细玻璃空心微珠表面没有包覆一层聚多巴胺,使得其难以与制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉粘连,因而加入涂料中的改性超细玻璃空心微珠表面没有复合纳米粉,使得其耐磨性能、耐高温性能以及导热系数明显提高,附着力下降;本发明在导热系数极低的超细玻璃空心微珠表面包裹一层聚多巴胺,利用聚多巴胺本身的粘性和上面带有的丰富的官能团,如羟基、氨基等,易于与制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉粘连,从而使得超细玻璃空心微珠的外表面再包覆一层Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉,加入涂料中使得涂料具有极好的绝热保温性能,力学性能佳,阻燃效果好,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好,纳米复合纳米粉中表面存在不饱和残键及不同键和状态的羟基,其分子状态呈三维链状结构,具有良好的触变性和能很快形成网状结构的特性,可以大大提高涂料的抗老化性、粘着力、拉伸强度和断裂伸长率,使用寿命可达10年以上,而且由于金属氧化物纳米粉的良好的疏水性,极大的提高了涂料的防水性能。
对比例2中步骤S2中未添加氯化铝,其耐高温性能下降,导热系数明显提高,对比例3中步骤S2中未添加氯化钛,其导热系数明显提高,这是因为改性超细玻璃空心微珠含有高近红外反射性能的金红石型TiO2、保温绝热阻燃的Al2O3以及性能增强的SiO2,加入涂料中使得涂料具有极好的绝热保温性能,力学性能佳,阻燃效果好,杀菌抑菌效果好,耐划伤、耐老化性能好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种绝热保温纳米涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的制备:将超细玻璃空心微珠分散在水中,加入多巴胺盐酸盐,加入Tris-HCl溶液,加热反应,离心,洗涤,干燥,得到聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠;
S2.Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉的制备:将氯化铝、氯化钛溶于水中,加入柠檬酸,搅拌混合均匀,加入正硅酸乙酯的乙醇水溶液,加热蒸发溶剂,得到溶胶;然后提高加热器温度,降低压强,形成干凝胶,取出,点燃干凝胶,得到Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉;
S3.改性超细玻璃空心微珠的制备:将步骤S2制得的Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉均匀分散在乙醇中,加入步骤S1制得的聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠,加热搅拌反应,制得改性超细玻璃空心微珠;
S4.绝热保温纳米涂料的制备:将有机硅树脂、润滑剂、流平剂和溶剂混合均匀,得到成膜乳液,加入步骤S3制得的改性超细玻璃空心微珠,分散均匀后,得到绝热保温纳米涂料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述超细玻璃空心微珠的粒径在15-50μm之间,所述加热至40-50℃,反应4-7h,所述Tric-HCl溶液的pH值为6-6.7。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述超细玻璃空心微珠、多巴胺盐酸盐、Tris-HCl溶液的质量比为10:(12-15):(2-4)。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述正硅酸乙酯的乙醇水溶液中,正硅酸乙酯的含量为20-40wt%,乙醇含量为25-35wt%,余量为水;所述加热温度为40-50℃,所述提高加热器温度至120-150℃,降低压强至0.01-0.1MPa。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述氯化铝、氯化钛、柠檬酸、正硅酸乙酯的乙醇水溶液的质量比为(2-5):(3-5):(15-20):(5-10)。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述Al2O3/TiO2/SiO2复合纳米粉和聚多巴胺包覆的超细玻璃空心微珠的质量比为(5-10):7;所述加热温度为50-70℃,反应时间为2-4h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述有机硅树脂选自XT-802R、XT-1050、XT-1153中的至少一种;所述润滑剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯、月桂酸中的至少一种;所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸酯中的至少一种;所述溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯、正己烷、环己烷、甲苯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述有机硅树脂、润滑剂、流平剂、溶剂和改性超细玻璃空心微珠的质量比为(40-60):(1-3):(2-5):(30-60):(5-10)。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的绝热保温纳米涂料。
10.根据权利要求9所述的绝热保温纳米涂料,其特征在于,所述涂料的导热系数为0.030-0.034W/m·K,铅笔硬度为5H,附着力为0级。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210186118.2A CN114437625A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210186118.2A CN114437625A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114437625A true CN114437625A (zh) | 2022-05-06 |
Family
ID=81373352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210186118.2A Pending CN114437625A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114437625A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115873427A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-03-31 | 湖北兴瑞硅材料有限公司 | 二氧化硅气凝胶/陶瓷微珠复合疏水绝热涂层的制备方法 |
CN118240448A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-06-25 | 灵寿县蓝思新型材料科技有限公司 | 一种绝热保温涂料及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104845428A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 赵石林 | 添加剂组合物、绝热涂料及用途 |
CN104861757A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-26 | 南京海泰纳米材料有限公司 | 包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途 |
CN112852208A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 上海大学 | 一种浅色二氧化钛导电填料及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-02-28 CN CN202210186118.2A patent/CN114437625A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104845428A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 赵石林 | 添加剂组合物、绝热涂料及用途 |
CN104861757A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-26 | 南京海泰纳米材料有限公司 | 包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途 |
CN112852208A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 上海大学 | 一种浅色二氧化钛导电填料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
师瑞娟: "《质子导体固体电解质》", 31 January 2019, 中国书籍出版社 * |
杨红涛 等: "工业带温设备用水性隔热涂料的制备及性能研究", 《上海涂料》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115873427A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-03-31 | 湖北兴瑞硅材料有限公司 | 二氧化硅气凝胶/陶瓷微珠复合疏水绝热涂层的制备方法 |
CN115873427B (zh) * | 2022-10-10 | 2024-03-12 | 湖北兴瑞硅材料有限公司 | 二氧化硅气凝胶/陶瓷微珠复合疏水绝热涂层的制备方法 |
CN118240448A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-06-25 | 灵寿县蓝思新型材料科技有限公司 | 一种绝热保温涂料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114437625A (zh) | 一种绝热保温纳米涂料及其制备方法 | |
CN103626933B (zh) | 一种聚倍半硅氧烷-聚丙烯酸酯-纳米SiO2复合乳液及其制备方法与应用 | |
CN108004798B (zh) | 一种涂料墙布的制备方法 | |
CN112745726A (zh) | 一种高性能有机无机复合热反射防水涂料、制备方法及应用 | |
CN106930492A (zh) | 保温隔热涂料复合一体板及其制备方法 | |
CN111439985B (zh) | 一种无机内墙涂料及其制备方法 | |
CN111073433B (zh) | 一种外墙隔热涂料及其制备方法 | |
CN111534132B (zh) | 一种纯无机水性面漆、其制备方法及纯无机水性建筑涂料 | |
CN111154302A (zh) | 一种水性无机膨胀型防火涂料及制备方法 | |
CN103319978A (zh) | 一种新型的防脱粉耐火涂料 | |
CN110670414B (zh) | 一种耐热防水墙纸及其制备方法 | |
CN103146290B (zh) | 水性复合隔热保温涂料的制备方法 | |
CN109851881A (zh) | 一种塑胶专用高亮度超薄铝颜料及其制备方法 | |
CN105505206A (zh) | 应用于钛合金表面的耐高温高红外发射率涂料及制备方法 | |
CN114292537B (zh) | 一种弹性防水纳米涂料及其制备方法 | |
CN115449239A (zh) | 一种无机低温微晶陶瓷涂料及其制备方法和应用 | |
CN113429857B (zh) | 高分子纳米微粒剂及其制备方法 | |
CN105567023B (zh) | 一种碳纤维复合材料及其制造方法 | |
CN107033727A (zh) | 一种用于门窗的隔热抗氧化涂料及其制备方法 | |
CN110804378B (zh) | 一种用于铝扣板的水性石墨烯涂料及其制备方法 | |
WO2017152659A1 (zh) | 一种用于木材的防火涂料的制备方法 | |
CN114525046B (zh) | 一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料及其制备方法 | |
CN112694814A (zh) | 一种彩钢板水性涂料及其制备方法 | |
CN117362077B (zh) | 一种防污易洁超耐磨岩板及其制备方法 | |
CN114196308B (zh) | 一种超薄型抗辐射隔热涂料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220506 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |