CN114773026A - 一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水15‑35份、增稠剂0.5‑1.5份、分散剂0.5‑1.5份、乳液15‑25份、成膜助剂1‑2份、防冻剂1‑2份、钛白粉5‑15份、填料3‑15份、空心微珠10‑20份、气凝胶15‑25份、消泡剂0.2‑0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1‑0.3份、PH调节剂0.2‑0.4份。本多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料保温性能优异。
Description
技术领域
本发明属于隔热材料领域，具体涉及一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料及其制备方法。
背景技术
隔热材料的用途之一是节约能源，如保持温度恒定，其二，其用途可以是防火。
目前广泛采用的隔热材料为玻璃纤维、纤维素和聚氨酯，其各有优缺点，但是目前缺乏一种保温性能良好，柔软性和强度皆良好的保温毡材料，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水15-35份、增稠剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、乳液15-25份、成膜助剂1-2份、防冻剂1-2份、钛白粉5-15份、填料3-15份、空心微珠10-20 份、气凝胶15-25份、消泡剂0.2-0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1-0.3份、PH 调节剂0.2-0.4份。
较佳的，所述增稠剂为分子量为10000-100000的羟乙基纤维素、疏水改性碱溶胀型增稠剂或改性脲溶液中的一种或几种的组合。
较佳的，所述分散剂为不饱和羟酸共聚物的钠盐或铵盐水溶液和阴离子或非离子型润湿分散剂中的一种或几种的组合。
较佳的，所述乳液为硅酸钠、正硅酸乙酯、苯丙乳液、纯丙乳液或硅丙乳液中的一种或两者的组合。
较佳的，所述成膜助剂为醇酯12、BCS、DPNB中的一种或两者的组合。
较佳的，所述防冻剂为异丙醇、丙二醇中的一种或两者的组合，所述空心微珠为粒径为5-40μm，并且比重为0.2-0.4g/cm3陶瓷空心微珠或玻璃空心微珠中的一种或几种的组合。
较佳的，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶水分散液，所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂和有机硅改性聚酯消泡剂中的一种或几种的组合。
较佳的，所述防霉杀菌防腐剂为卡松异噻唑啉酮、1，2-苯并异噻唑啉-3- 酮、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或几种的组合；所述PH调节剂为氨水、DMEA、AMP-95的一种或几种的组合。
本发明还提供了一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将单层预氧丝毡经过透明纳米气凝胶浆料液浸泡、烘干，得到单层纳米气凝胶预氧丝复合毡；
S2、将单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡表面涂布纳米气凝胶涂料连接层，控制连接层厚度为1-3mm；
S3、将涂布后的单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡多层重叠，压密实，形成单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构；
S4、将多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料烘烤干燥得到成品。
较佳的，所述气凝胶涂料连接层料制备方法为：先将按重量份数称取的水15-35份、增稠剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、乳液15-25份、成膜助剂 1-2份、防冻剂1-2份投入带有搅拌装置的容器中搅拌均匀，再加入按重量份数称取的水10-20份、钛白粉5-15份、填料3-15份、空心微珠10-20份、气凝胶15-25份、消泡剂0.2-0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1-0.3份、PH调节剂0.2-0.4 份继续搅拌，并且控制继续搅拌的时间以及控制搅拌装置的转速，得到用作连接层的气凝胶涂料；其中控制继续搅拌的时间为20-60min，控制转速为 500-1600rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明创造性的提出了单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构，在工业管道等的应用中具有广泛的应用前景，由于单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡各单层皆具有较好的隔热性能，复合之后的复合毡还具有较好的强度、韧性，故可包裹于管道外部使用，应用较为方便。
具体实施方式
下面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。
实施例1
本发明提供一种技术方案：一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水15份、增稠剂 0.5份、分散剂1.5份、乳液15份、成膜助剂2份、防冻剂1份、钛白粉5 份、填料3份、空心微珠10份、气凝胶15份、消泡剂0.2份、防霉杀菌防腐剂0.1份、PH调节剂0.2份。
其中，所述增稠剂为分子量为10000的羟乙基纤维素。
其中，所述分散剂为不饱和羟酸共聚物的钠盐。
其中，所述乳液为硅酸钠、正硅酸乙酯。
其中，所述成膜助剂为醇酯12。
其中，所述防冻剂为异丙醇，所述空心微珠为粒径为5μm，并且比重为 0.2g/cm3陶瓷空心微珠或玻璃空心微珠中的一种或几种的组合。
其中，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶水分散液，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
其中，所述防霉杀菌防腐剂为卡松异噻唑啉酮。
其中，本实施例还提供了一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将单层预氧丝毡经过透明纳米气凝胶浆料液浸泡、烘干，得到单层纳米气凝胶预氧丝复合毡；
S2、将单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡表面涂布纳米气凝胶涂料连接层，控制连接层厚度为1-3mm；
S3、将涂布后的单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡多层重叠，压密实，形成单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构；
S4、将多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料烘烤干燥得到成品。
其中，所述气凝胶涂料连接层料制备方法为：先将按重量份数称取的水 15份、增稠剂1.5份、分散剂0.8份、乳液18份、成膜助剂1份、防冻剂1份投入带有搅拌装置的容器中搅拌均匀，再加入按重量份数称取的水10份、钛白粉5份、填料7份、空心微珠12份、气凝胶18份、消泡剂0.3份、防霉杀菌防腐剂0.2份、PH调节剂0.2份继续搅拌，并且控制继续搅拌的时间以及控制搅拌装置的转速，得到用作连接层的气凝胶涂料；其中控制继续搅拌的时间为20min，控制转速为800rpm。
其中，本发明创造性的提出了单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构，在工业管道等的应用中具有广泛的应用前景，由于单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡各单层皆具有较好的隔热性能，复合之后的复合毡还具有较好的强度、韧性，故可包裹于管道外部使用，应用较为方便。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水19份、增稠剂 0.8份、分散剂0.9份、乳液19份、成膜助剂1份、防冻剂1份、钛白粉9 份、填料9份、空心微珠13份、气凝胶19份、消泡剂0.3份、防霉杀菌防腐剂0.2份、PH调节剂0.3份。
其中，所述增稠剂为分子量为疏水改性碱溶胀型增稠剂。
其中，所述分散剂为铵盐水溶液。
其中，所述乳液为苯丙乳液。
其中，所述成膜助剂为BCS。
其中，所述防冻剂丙二醇，所述空心微珠为粒径为30μm，并且比重为 0.2g/cm3陶瓷空心微珠。
其中，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶水分散液，所述消泡剂为聚醚消泡剂。
其中，所述防霉杀菌防腐剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
其中，本实施例还提供了一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将单层预氧丝毡经过透明纳米气凝胶浆料液浸泡、烘干，得到单层纳米气凝胶预氧丝复合毡；
S2、将单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡表面涂布纳米气凝胶涂料连接层，控制连接层厚度为1-3mm；
S3、将涂布后的单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡多层重叠，压密实，形成单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构；
S4、将多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料烘烤干燥得到成品。
其中，所述气凝胶涂料连接层料制备方法为：先将按重量份数称取的水 15-35份、增稠剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、乳液15-25份、成膜助剂1-2 份、防冻剂1-2份投入带有搅拌装置的容器中搅拌均匀，再加入按重量份数称取的水10-20份、钛白粉5-15份、填料3-15份、空心微珠10-20份、气凝胶15-25 份、消泡剂0.2-0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1-0.3份、PH调节剂0.2-0.4份继续搅拌，并且控制继续搅拌的时间以及控制搅拌装置的转速，得到用作连接层的气凝胶涂料；其中控制继续搅拌的时间为20-60min，控制转速为500-1600rpm。
其中，本发明创造性的提出了单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构，在工业管道等的应用中具有广泛的应用前景，由于单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡各单层皆具有较好的隔热性能，复合之后的复合毡还具有较好的强度、韧性，故可包裹于管道外部使用，应用较为方便。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水35份、增稠剂 1.5份、分散剂1.5份、乳液25份、成膜助剂2份、防冻剂2份、钛白粉15 份、填料9份、空心微珠17份、气凝胶22份、消泡剂0.4份、防霉杀菌防腐剂0.3份、PH调节剂0.4份。
其中，所述增稠剂为分子量为改性脲溶液。
其中，所述分散剂为非离子型润湿分散剂。
其中，所述乳液为纯丙乳液。
其中，所述成膜助剂为DPNB。
其中，所述防冻剂为丙二醇，所述空心微珠为玻璃空心微珠。
其中，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶水分散液，所述消泡剂为有机硅改性聚酯消泡剂。
其中，所述防霉杀菌防腐剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；所述PH调节剂为氨水。
其中，本实施例还提供了一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将单层预氧丝毡经过透明纳米气凝胶浆料液浸泡、烘干，得到单层纳米气凝胶预氧丝复合毡；
S2、将单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡表面涂布纳米气凝胶涂料连接层，控制连接层厚度为1-3mm；
S3、将涂布后的单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡多层重叠，压密实，形成单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构；
S4、将多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料烘烤干燥得到成品。
其中，所述气凝胶涂料连接层料制备方法为：先将按重量份数称取的水19份、增稠剂1.5份、分散剂1.5份、乳液25份、成膜助剂2份、防冻剂2份投入带有搅拌装置的容器中搅拌均匀，再加入按重量份数称取的水20份、钛白粉15份、填料15份、空心微珠20份、气凝胶25份、消泡剂0.2份、防霉杀菌防腐剂0.1份、PH调节剂0.2份继续搅拌，并且控制继续搅拌的时间以及控制搅拌装置的转速，得到用作连接层的气凝胶涂料；其中控制继续搅拌的时间为50min，控制转速为900rpm。
其中，本发明创造性的提出了单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构，在工业管道等的应用中具有广泛的应用前景，由于单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡各单层皆具有较好的隔热性能，复合之后的复合毡还具有较好的强度、韧性，故可包裹于管道外部使用，应用较为方便。
对实施例1-3中隔热材料进行测试，为了便于比较，所有实施例的数据基于实施例1的数据进行归一化。
表1
| 隔热性能 | 强度 | 韧性 | |
| 实施例1 | 100％ | 100％ | 100％ |
| 实施例2 | 121％ | 115％ | 118％ |
| 实施例3 | 131％ | 123％ | 135％ |
由上可知，由于实施例3中隔热材料的性能比其他的实施例都要高，故实施例3中给出的防污涂层的制备方法是最优选择。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于，包括单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡组成的复合结构，所述纳米气凝胶涂料连接层为透明纳米气凝胶浆料液，所述透明纳米气凝胶浆料液包括以下重量计组分：水15-35份、增稠剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、乳液15-25份、成膜助剂1-2份、防冻剂1-2份、钛白粉5-15份、填料3-15份、空心微珠10-20份、气凝胶15-25份、消泡剂0.2-0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1-0.3份、PH调节剂0.2-0.4份。
2.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述增稠剂为分子量为10000-100000的羟乙基纤维素、疏水改性碱溶胀型增稠剂或改性脲溶液中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述分散剂为不饱和羟酸共聚物的钠盐或铵盐水溶液和阴离子或非离子型润湿分散剂中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述乳液为硅酸钠、正硅酸乙酯、苯丙乳液、纯丙乳液或硅丙乳液中的一种或两者的组合。
5.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述成膜助剂为醇酯12、BCS、DPNB中的一种或两者的组合。
6.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述防冻剂为异丙醇、丙二醇中的一种或两者的组合，所述空心微珠为粒径为5-40μm，并且比重为0.2-0.4g/cm3陶瓷空心微珠或玻璃空心微珠中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述气凝胶为二氧化硅气凝胶水分散液，所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂和有机硅改性聚酯消泡剂中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料，其特征在于：所述防霉杀菌防腐剂为卡松异噻唑啉酮、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或几种的组合；所述PH调节剂为氨水、DMEA、AMP-95的一种或几种的组合。
9.一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将单层预氧丝毡经过透明纳米气凝胶浆料液浸泡、烘干，得到单层纳米气凝胶预氧丝复合毡；
S2、将单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡表面涂布纳米气凝胶涂料连接层，控制连接层厚度为1-3mm；
S3、将涂布后的单层预氧丝纳米气凝胶预氧丝毡多层重叠，压密实，形成单层纳米气凝胶预氧丝毡、纳米气凝胶涂料连接层、纳米气凝胶预氧丝毡的组合结构；
S4、将多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料烘烤干燥得到成品。
10.根据权利要求9所述的一种多层预氧丝毡与纳米气凝胶涂层组合隔热材料的制备方法，其特征在于：所述气凝胶涂料连接层料制备方法为：先将按重量份数称取的水15-35份、增稠剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、乳液15-25份、成膜助剂1-2份、防冻剂1-2份投入带有搅拌装置的容器中搅拌均匀，再加入按重量份数称取的水10-20份、钛白粉5-15份、填料3-15份、空心微珠10-20份、气凝胶15-25份、消泡剂0.2-0.4份、防霉杀菌防腐剂0.1-0.3份、PH调节剂0.2-0.4份继续搅拌，并且控制继续搅拌的时间以及控制搅拌装置的转速，得到用作连接层的气凝胶涂料；其中控制继续搅拌的时间为20-60min，控制转速为500-1600rpm。
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