CN114989678A - 水性纳米保温隔热材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于保温隔热材料技术领域，具体涉及一种水性纳米保温隔热材料及其制备工艺，该水性纳米保温隔热材料以高性能水性胶粘剂为基料，以水为溶剂，以中空玻璃微珠为主要填料，在多种功能助剂的配合下精制而成膏状水性纳米保温隔热材料，可采用刷涂、滚涂、抹涂、喷涂等方法施工，使用本发明提供的工艺制备的水性纳米保温隔热材料的涂层具有薄层、绝热、防水、抗裂、防腐、隔音、耐高温、耐候耐久等特性，广泛应用于建筑、市政、化工、石化、电力、交通、轻工、电子、军工等节能领域。
Description
技术领域
本发明属于保温隔热材料技术领域，具体涉及一种水性纳米保温隔热材料及其制备工艺。
背景技术
建筑能耗通常指建筑使用能耗，即建筑物在使用中带来的能量消耗，其中包括电器、照明、采暖、制冷、设施、热水以及炊事等。依据2000年中国有关的统计数据表明，我国的建筑能耗已达到发达国家的1/3水平，大约占全社会能好的27.8％，而其中采暖和空调所能带来的建筑能耗占据了10％以上。这部分所带来的建筑能耗不可小觑，我国城乡总建筑面积430亿平方米计算，再加上每年的新建成的公共建筑3亿平方米，这部分建筑在使用的过程中会产生大量的采暖、通风、照明、空调等方面的建筑能耗。在我国的北方地区，采暖和空调有关的建筑能耗占全社会能耗的20％以上，相关数据表明，在采暖期间二氧化碳的排放量明显高于其他时期，在如今全国采暖和空调已经全面普及的时代，其中带来的能耗已经达到30％左右，我国的建筑大多数是非环保节能型建筑，这直接导致我国建筑能耗远远高于其他国家，能量使用率却不尽理想。据统计，我国的能量消耗总量已达到了世界第二，能量使用率却只有30％左右，远不及发到国家的70％的能量使用率。这其中的最主要的原因就在于我国建筑总体的隔热和保温效果较差。
我国幅员辽阔，各地区的气候条件存在较大的差异，这也直接导致不同地区存在不同的建筑节能设计。GB 50176-1993《民用建筑热工设计规范》对夏热冬暖地区的建筑节能设计框定了详细的设计要求：要严格满足夏季隔热要求，但是对于冬季保温不做要求。这其中主要原因是降低1℃所带来的能量消耗是提高1℃所带来的能量消耗的4倍，这使得夏季制冷的成本远远高于冬季保温的成本。所以对于夏暖等热地区，解决建筑的夏季隔热问题对建筑节能具有重大的意义。
为了保持建筑物内部的温度、节约能源，减少石油、煤炭及天然气等一次性能源的使用和消耗，响应近年来对建筑节能和环保方面的要求，研究出隔热保温的材料成为迫在眉睫的事情。
1980年以前，中国隔热保温材料的发展十分缓慢，为数不多的隔热保温材料厂商只能生产少量的膨胀珍珠岩、矿渣棉、超细玻璃棉、微孔硅酸钙等产品，无论从产品品种、规格还是质量等方面都不能满足国家建设的需要。
改革开放以来，我国保温隔热材料发展迅速，已具备较齐全的品种和初具规模的保温材料生产和技术体系；特别是经过近20年的高速发展，已形成取膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等为主的品种比较齐全的产业，技术、生产装备水平也有了较大提高。
符合市场需求的保温隔热涂料也应运而生，但在实际应用过程中存在一些问题，例如保温效果较差、涂层开裂、耐酸碱性差、环境污染等问题。需要研究更佳高性能的水性纳米保温隔热材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种水性纳米保温隔热材料及其制备工艺，使用本发明提供的组分配方及制备工艺生产的水性纳米保温隔热材料的涂层具有薄层、绝热、防水、抗裂、防腐、隔音、耐高温、耐候耐久等特性，广泛应用于建筑、市政、化工、石化、电力、交通、轻工、电子、军工等节能领域。
本发明的技术方案是：
一种水性纳米保温隔热材料，包括以下重量份的原料：
硅丙乳液1～300；
弹丙乳液1～300；
苯丙乳液1～300；
丙烯酸乳液1～300；
中空玻璃微珠100～300；
钛白粉100～300；
多功能助剂0.5～5；
分散剂1～10；
消泡剂0.5～5；
防腐剂0.5～5；
润湿剂0.5～5；
成膜助剂0.1～0.5；
纤维素0.5～5；
增稠剂0.5～5；
抗冻剂1～10；
去离子水1～300。
具体的，所述的硅丙乳液粘度200～800cp，固含量45～47％；所述的弹丙乳液，粘度4000～4800cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度80～2000cp，固含量40～50％；所述的丙烯酸乳液，粘度50～500cp，固含量49～51％
具体的，所述的中空玻璃微珠，真密度0.2～0.7g/ml，粒径5～110 μm。
具体的，所述的钛白粉为金红石型ZR110、ZR940、ZR948、 ZR945、ZR960、ZR980、IR1000中的一种或多种的组合。
具体的，所述的分散剂为碱金属磷酸盐类中的一种或者两种的组合。
具体的，所述的消泡剂使用硅酮类中的一种或者两种的组合；防腐剂使用异噻唑酮类的一种或者两种的组合；润湿剂使用水溶性非离子表面活性剂中的一种或者两种的组合。
具体的，所述的成膜助剂使用醇酯十二FEXANOL1951；纤维素使用甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或者两种的组合；增稠剂使用缔合型碱溶胀中的一种或者两种的组合；抗冻剂使用醇类、醇醚类中的任意一种。
一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上所述的水性纳米保温隔热材料，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水1～300、纤维素0.5～5加入高速分散机中进行分散混合，转速200～800r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液1～300；弹丙乳液1～300；苯丙乳液1～300；丙烯酸乳液1～300；继续混合，转速200～800r/min，搅拌10min；
S3.加入钛白粉100～300，转速1000～2000r/min，搅拌2h；
S4.加入1/2重量的消泡剂，转速500～800r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的100～300中空玻璃微珠，转速200～600r/min，搅拌30min；
S6.加入重量计的如下成分：0.5～5多功能助剂、1～10分散剂、 0.5～5防腐剂、0.5～5润湿剂、1～10抗冻剂，继续混合搅拌，转速 200～600r/min，搅拌10min；
S7.加入重量计的0.1～0.5成膜助剂，转速200～600r/min，搅拌 10min；
S8.加入重量计的0.5～5增稠剂，转速200～600r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的1/2消泡剂，转速200～600r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料。
水性纳米保温隔热材料，保温涂层具有极低的导热系数，隔热保温率在90％以上，高温隔热保温涂料优异的性能不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，并已成功使用到石油石化、航天、电力、轻工、冶金、交通、建筑等领域。
本发明的有益效果是：本发明以高性能水性胶粘剂为基料，以水为溶剂，以中空玻璃微珠为主要填料是作为低导热的材料引入，其导热系数极低，硅丙乳液、弹丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸乳液，是作为本发明保温涂料的主体材料，决定了涂料的弹性、耐候性、耐磨性，中空玻璃微珠，在多种功能助剂的配合下精制而成膏状水性纳米保温隔热材料，可采用刷涂、滚涂、抹涂、喷涂等方法施工，生产出的水性纳米保温隔热材料导热系数≤0.035W/m.k，具有耐候性和环保性。
使用本发明提供的组分配方及制备工艺生产的水性纳米保温隔热材料的涂层具有薄层、绝热、防水、抗裂、防腐、隔音、耐高温、耐候耐久等特性，广泛应用于建筑、市政、化工、石化、电力、交通、轻工、电子、军工等节能领域。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细的描述。
实施例1
一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上所述的水性纳米保温隔热材料，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水300g、甲基纤维素5g加入高速分散机中进行分散混合，转速800r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液300g；弹丙乳液300g；苯丙乳液300g；丙烯酸乳液300g；继续混合，转速800r/min，搅拌10min；
S3.加入金红石型ZR110钛白粉300g，转速2000r/min，搅拌2h；
S4.加入2.5g的硅酮类SN-DEFOAMER-345，转速800r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的300g中空玻璃微珠，转速600r/min，搅拌30min；
S6.加入重量计的如下成分：5gAMP-95多功能助剂、10g阴离子型丙烯酸钠盐水溶液P19、5g异噻唑酮类防腐剂KF981、5gCF10润湿剂、10g丙二醇抗冻剂，继续混合搅拌，转速600r/min，搅拌10min；
S7.加入重量计的0.5g醇酯十二FEXANOL1951成膜助剂，转速 600r/min，搅拌10min；
S8.加入重量计的5g缔合型碱溶胀增稠剂TT935，转速600r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的2.5g硅酮类SN-DEFOAMER-345，转速600r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料一，该保温隔热材料一的技术性能如下表1所示。
所述的硅丙乳液粘度200cp，固含量45％；所述的弹丙乳液，粘度4000cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度80cp，固含量40％；所述的丙烯酸乳液，粘度50cp，固含量49％；所述的中空玻璃微珠，真密度0.2g/ml，粒径5μm。
表1
实施例2
一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上所述的水性纳米保温隔热材料，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水10g、纤维素0.5g加入高速分散机中进行分散混合，转速200r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液10g；弹丙乳液10g；苯丙乳液10g；丙烯酸乳液10g；继续混合，转速200r/min，搅拌10min；
S3.加入钛白粉100g，转速1000r/min，搅拌2h；
S4.加入2g重量的消泡剂，转速500r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的100g中空玻璃微珠，转速300r/min，搅拌 30min；
S6.加入重量计的如下成分：0.5g多功能助剂、1g分散剂、0.5g 防腐剂、0.5g润湿剂、1g抗冻剂，继续混合搅拌，转速300r/min，搅拌10min；
S7.加入重量计的0.1g成膜助剂，转速300r/min，搅拌10min；
S8.加入重量计的0.5g增稠剂，转速300r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的2g消泡剂，转速300r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料。
所述的硅丙乳液粘度300cp，固含量47％；所述的弹丙乳液，粘度4600cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度1000cp，固含量50％；所述的丙烯酸乳液，粘度500cp，固含量51％；所述的中空玻璃微珠，真密度0.7g/ml，粒径100μm。所述的钛白粉为金红石型ZR940，所述的分散剂为阴离子型丙烯酸钠盐水溶液P19。所述的消泡剂使用 SN-DEFOAMER-345；防腐剂使用KF981；润湿剂使用水CF10。
所述的成膜助剂使用醇酯十二FEXANOL1951；纤维素使用羟乙基纤维素；增稠剂使用疏水改性碱溶性乳液TT935；抗冻剂使用乙二醇。
实施例3
一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上所述的水性纳米保温隔热材料，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水200g、纤维素1g加入高速分散机中进行分散混合，转速500r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液200g；弹丙乳液200g；苯丙乳液200g；丙烯酸乳液200g；继续混合，转速500r/min，搅拌10min；
S3.加入钛白粉200，转速2000r/min，搅拌2h；
S4.加入1.5g重量的消泡剂，转速700r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的200中空玻璃微珠，转速500r/min，搅拌30min；
S6.加入重量计的如下成分：2g多功能助剂、3g分散剂、2g防腐剂、2g润湿剂、5g抗冻剂，继续混合搅拌，转速400r/min，搅拌 10min；
S7.加入重量计的0.3g成膜助剂，转速400r/min，搅拌10min；
S8.加入重量计的3增稠剂，转速400r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的1.5g消泡剂，转速400r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料。
所述的硅丙乳液粘度400cp，固含量46％；所述的弹丙乳液，粘度4200cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度800cp，固含量43％；所述的丙烯酸乳液，粘度200cp，固含量50％；所述的中空玻璃微珠，真密度0.5g/ml，粒径80μm。所述的钛白粉为金红石型ZR948，所述的分散剂为阴离子型丙烯酸钠盐水溶液P19。所述的消泡剂使用硅酮类；防腐剂使用KF981；润湿剂使用水溶性非离子表面活性剂。
所述的成膜助剂使用醇酯十二FEXANOL1951；纤维素使用甲基纤维素；增稠剂使用疏水改性碱溶性乳液TT935；抗冻剂乙二醇。
实施例4
一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上所述的水性纳米保温隔热材料，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水150g、纤维素3g加入高速分散机中进行分散混合，转速700r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液150g；弹丙乳液150g；苯丙乳液150g；丙烯酸乳液150g；继续混合，转速400r/min，搅拌10min；
S3.加入钛白粉150g，转速1500r/min，搅拌2h；
S4.加入1g重量的消泡剂，转速700r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的150g中空玻璃微珠，转速500r/min，搅拌 30min；
S6.加入重量计的如下成分：2g多功能助剂、5g分散剂、4g防腐剂、4g润湿剂、6抗冻剂，继续混合搅拌，转速500r/min，搅拌 10min；
S7.加入重量计的0.4g成膜助剂，转速500r/min，搅拌10min；
S8.加入重量计的3g增稠剂，转速500r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的1g消泡剂，转速500r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料。
所述的硅丙乳液粘度700cp，固含量45％；所述的弹丙乳液，粘度4000～4800cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度800cp，固含量45％；所述的丙烯酸乳液，粘度300cp，固含量50％；所述的中空玻璃微珠，真密度0.5g/ml，粒径80μm。所述的钛白粉为金红石型ZR945，所述的分散剂为碱金属磷酸盐类。所述的消泡剂使用硅酮类；防腐剂使用异噻唑酮类；润湿剂使用水溶性非离子表面活性剂。
所述的成膜助剂使用醇酯十二FEXANOL1951；纤维素使用甲基纤维素；增稠剂使用缔合型碱溶胀；抗冻剂使用丙二醇。
以上实施例中生产出的水性纳米保温隔热材料导热系数均≤ 0.035W/m.k，水性纳米保温隔热材料涂层厚度不大于2mm。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种水性纳米保温隔热材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
硅丙乳液 1～300；
弹丙乳液 1～300；
苯丙乳液 1～300；
丙烯酸乳液 1～300；
中空玻璃微珠 100～300；
钛白粉 100～300；
多功能助剂 0.5～5；
分散剂 1～10；
消泡剂 0.5～5；
防腐剂 0.5～5；
润湿剂 0.5～5；
成膜助剂 0.1～0.5；
纤维素 0.5～5；
增稠剂 0.5～5；
抗冻剂 1～10；
去离子水 1～300。
2.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在，所述的硅丙乳液粘度200～800cp，固含量45～47％；所述的弹丙乳液，粘度4000～4800cp，固含量48％；所述的苯丙乳液，粘度80～2000cp，固含量40～50％；所述的丙烯酸乳液，粘度50～500cp，固含量49～51％。
3.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在于，所述的中空玻璃微珠，真密度0.2～0.7g/ml，粒径5～110μm。
4.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在于，所述的钛白粉为金红石型ZR110、ZR940、ZR948、ZR945、ZR960、ZR980、IR1000中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在于，所述的分散剂为碱金属磷酸盐类中的一种或者两种的组合。
6.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在于，所述的消泡剂使用硅酮类中的一种或者两种的组合；防腐剂使用异噻唑酮类中的一种或者两种的组合；润湿剂使用水溶性非离子表面活性剂中的一种或者两种的组合。
7.根据权利要求1所述水性纳米保温隔热材料，其特征在于，所述的成膜助剂使用醇酯十二FEXANOL1951；纤维素使用甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或者两种的组合；增稠剂使用缔合型碱溶胀中的一种或者两种的组合；抗冻剂使用醇类、醇醚类中的任意一种。
8.一种水性纳米保温隔热材料的制备工艺，使用如上任意权利要求所述的水性纳米保温隔热材料，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按照重量计取去离子水1～300、纤维素0.5～5加入高速分散机中进行分散混合，转速200～800r/min，搅拌10min；
S2.加入重量计的硅丙乳液1～300；弹丙乳液1～300；苯丙乳液1～300；丙烯酸乳液1～300；继续混合，转速200～800r/min，搅拌10min；
S3.加入钛白粉100～300，转速1000～2000r/min，搅拌2h；
S4.加入1/2重量的消泡剂，转速500～800r/min，搅拌10min；
S5.加入重量计的100～300中空玻璃微珠，转速200～600r/min，搅拌30min；
S6.加入重量计的如下成分：0.5～5多功能助剂、1～10分散剂、0.5～5防腐剂、0.5～5润湿剂、1～10抗冻剂，继续混合搅拌，转速200～600r/min，搅拌10min；
S7.加入重量计的0.1～0.5成膜助剂，转速200～600r/min，搅拌10min；
S8.加入重量计的0.5～5增稠剂，转速200～600r/min，搅拌10min；
S9.加入剩余的1/2消泡剂，转速200～600r/min，搅拌10min后得到保温隔热材料。
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