CN116426169A - 一种保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保温隔热涂料及其制备方法。该保温隔热涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液30~40份，多孔硅酸钙镁3~4份，硅酸钙镁纤维1~2份，增稠剂2~3份，二氧化硅气凝胶1~3份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.2份，润湿剂0.1～0.2份，成膜助剂2～5份，水30～40份。本发明的保温隔热涂料在高温不开裂、低温不皲裂，不受外界恶劣环境的侵蚀，并且保温隔热效果更加突出。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其是涉及一种保温隔热涂料及其制备方法。
背景技术
在炎热的夏季，建筑物在受到太阳光的照射下会积累自身热量而致使温度升高，没有经过处理的建筑物表面会将室内温度升高，造成室内的家电如空调、冰箱等能耗增加；在寒冷的冬季，没有经过处理的建筑物会从内部将热量导走，使得制暖效率不高、能耗增加。目前，尽管新能源的发展如火如荼，但是主要的能源还是由逐渐枯竭的化石能源提供。巨大的能源需求会引发能源的供需失衡、环境污染等一些列问题。使用涂料对建筑物表面进行处理，给了建筑物一种保护屏障的同时，还可以改善建筑物的隔热性和保温性，这对于建筑物的保护、化石能源的开源节流都是很有必要的。
目前常用的外墙保温系统材料例如聚苯板、水泥基保温砂浆、发泡水泥板、岩棉和一些符合类保温材料，或多或少都存在一些问题。聚苯板等材料防火效果，易引起火灾，不能大面积使用。由于岩棉板的抗拉强度低、吸水率大等性质，导致其使用范围不广。一些水泥基的保温砂浆和发泡水泥制品，在使用过程中，配方不稳定，现场施工难控制，从而影响到保温和隔热效果。
例如CN 107586499 A公开了一种建筑外墙隔热保温涂料及其制备方法，以重量份计，包括纯丙乳液80～120份、Ta2O5-ZnO-SnO2复合氧化物粉末20～30份、乙二胺四乙酸三钾5～10份、高岭土2～5份、硼砂1～5份、防冻剂2～5份、成膜助剂5～10份、焦磷酸盐1.5～2.3份、增稠剂1～2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚2～3份和邻硝基苯磺酸0.5～1份，水100～150份。该发明通过加入Ta2O5-ZnO-SnO2复合氧化物粉末，在保证涂料良好隔热保温的前提下，显著提高了外墙涂料的抗沾污性能和耐候性能。
CN115286961A公开了一种添加空心玻璃微珠的建筑外墙用涂料，通过对二氧化硅气凝胶改性，提高了无机填料和空心玻璃微珠在涂料体系中的稳定性；进一步将定优胶和改性二氧化硅气凝胶复配，利用静电相互作用形成更稳定的结构，延长了热量的传输途径进一步提高涂料的保温隔热性能；这样稳定的结构也降低了涂料的透水性。
现有技术中通常添加多种功能物质的以达到协同增效的作用，配方比较复杂、制备步骤较为繁琐。
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保温隔热涂料及其制备方法。通过在涂料配方中添加多孔硅酸钙镁，并且添加了硅酸钙镁纤维，同种硅酸盐的协同作用，可以实现涂料在高温不开裂、低温不皲裂的效果，不受外界恶劣环境的侵蚀，并且保温隔热效果更加突出。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种保温隔热涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液30~40份，多孔硅酸钙镁3~4份，硅酸钙镁纤维1~2份，增稠剂2~3份，二氧化硅气凝胶1~3份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.2份，润湿剂0.1～0.2份，成膜助剂2～5份，水30～40份。
优选的，所述的保温隔热涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液30~40份，多孔硅酸钙镁3~4份，硅酸钙镁纤维1~2份，增稠剂2~3份，二氧化硅气凝胶1~3份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.2份，润湿剂0.1～0.2份，成膜助剂2～5份，水30～40份。
其中，所述的多孔硅酸钙镁较佳的通过下述方法制得：将硅胶、氧化钙、氧化镁、非离子表面活性剂加入到水中球磨混合均匀得到浆料，升温反应，自然冷却后进行干燥，即得到多孔硅酸钙镁。
其中，所述的硅胶优选为二氧化硅粉末与原硅酸的混合物。所述的原硅酸通过下述步骤制得：向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0，将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，即可。其中，所述的二氧化硅粉末与所述的原硅酸的质量比较佳的为1:2~1:3。
其中，所述的非离子表面活性剂较佳的为烷基酚聚氧乙烯醚。
其中，所述的氧化钙与氧化镁的摩尔比较佳的为0.95:1~1.1:1。
其中，所述的升温反应的温度较佳的为190~200℃，反应时间较佳的为15~20小时。
其中，所述的聚合物乳液较佳的为苯丙乳液或硅丙乳液。
其中，所述的增稠剂较佳的为淀粉、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
其中，所述的二氧化硅气凝胶，优选其孔径尺寸为20～70nm，孔隙率达95%～98%，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
其中，所述的成膜助剂较佳的为十二碳醇酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种。
其中，所述的分散剂较佳的为聚磷酸盐型分散剂、聚丙烯酸盐型分散剂、脂肪族酰胺型分散剂中的一种或多种。
其中，所述的硅酸钙镁纤维较佳的采用山东鲁阳节能材料股份有限公司的N1100纤维。
其中，所述的消泡剂较佳的为磷酸酯型消泡剂、聚醚型消泡剂、有机硅型消泡剂中的一种或多种。
其中，所述的润湿剂较佳的为聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂。
本发明还提供了上述保温隔热涂料的制备方法，其包括下述步骤：将聚合物乳液、多孔硅酸钙镁、硅酸钙镁纤维、增稠剂、二氧化硅气凝胶、分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、水按比例混合均匀，即可得到本发明的保温隔热涂料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在涂料配方中添加多孔硅酸钙镁和硅酸钙镁纤维，同种硅酸盐的协同作用，可以实现涂料在高温不开裂、低温不皲裂的效果，不受外界恶劣环境的侵蚀，并且保温隔热效果更加突出。
实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
硅酸钙镁纤维采用山东鲁阳节能材料股份有限公司的N1100纤维。
聚磷酸盐型分散剂为牌号109分散剂，采购于德国毕克化学公司。
聚醚型消泡剂为牌号DF-220消泡剂，采购于天津赫普菲乐新材料有限公司。
聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂为牌号WE346润湿剂，采购于上海加鸿材料科技有限公司。
实施例1
制备原硅酸：将200 mL的蒸馏水置于烧杯中，然后向其中加入35 mL 35 wt%的水玻璃（硅酸钠）。在磁力搅拌的条件下向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0。将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，获得原硅酸。
制备多孔硅酸钙镁：将2g二氧化硅粉、5g原硅酸、0.84g氧化钙、0.6g氧化镁、0.02g表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和80 mL 的蒸馏水中，混合均匀然后进行球磨3小时得到浆料，升温至200℃反应15小时，反应结束后自然冷却，然后进行干燥5小时，即得到多孔硅酸钙镁。
本实施例的保温隔热涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液30份，上述多孔硅酸钙镁3份，硅酸钙镁纤维1份，增稠剂2份，二氧化硅气凝胶2份，分散剂0.3份，消泡剂0.1份，润湿剂0.1份，成膜助剂2份，水35份。
其中，聚合物乳液采用苯丙乳液，增稠剂采用甲基纤维素，分散剂采用聚磷酸盐型分散剂109分散剂，消泡剂采用聚醚型消泡剂DF-220，润湿剂采用聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂WE346润湿剂，成膜助剂采用十二碳醇酯。
将上述原料按比例混合均匀，即可得到本实施例的保温隔热涂料。
对本实施例的保温隔热涂料进行导热系数测试，热面25℃为0.069W/m.k，热面60℃为0.054W/m.k。
对本实施例的保温隔热涂料在-15℃、60℃下进行冻融循环10次，未发现有开裂、皲裂的现象。
实施例2
制备原硅酸：将200 mL的蒸馏水置于烧杯中，然后向其中加入35 mL 35 wt%的水玻璃（硅酸钠）。在磁力搅拌的条件下向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0。将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，获得原硅酸。
制备多孔硅酸钙镁：将2g二氧化硅粉、6g原硅酸、0.84g氧化钙、0.6g氧化镁、0.03g表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和80 mL 的蒸馏水中，混合均匀然后进行球磨3小时得到浆料，升温至195℃反应20小时，反应结束后自然冷却，然后进行干燥5小时，即得到多孔硅酸钙镁。
本实施例的保温隔热涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液40份，上述多孔硅酸钙镁4份，硅酸钙镁纤维1.5份，增稠剂2.5份，二氧化硅气凝胶3份，分散剂0.5份，消泡剂0.2份，润湿剂0.2份，成膜助剂4份，水40份。
其中，聚合物乳液采用硅丙乳液，增稠剂采用羧甲基纤维素，分散剂采用聚磷酸盐型分散剂109分散剂，消泡剂采用聚醚型消泡剂DF-220，润湿剂采用聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂WE346润湿剂，成膜助剂采用十二碳醇酯。
将上述原料按比例混合均匀，即可得到本实施例的保温隔热涂料。
对本实施例的保温隔热涂料进行导热系数测试，热面25℃为0.068W/m.k，热面60℃为0.052W/m.k。
对本实施例的保温隔热涂料在-15℃、60℃下进行冻融循环10次，未发现有开裂、皲裂的现象。
对比例1（只添加硅酸钙）
制备原硅酸：将200 mL的蒸馏水置于烧杯中，然后向其中加入35 mL 35 wt%的水玻璃（硅酸钠）。在磁力搅拌的条件下向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0。将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，获得原硅酸。
制备多孔硅酸钙：将2g二氧化硅粉、5g原硅酸、1.68g氧化钙、0.02 g表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和80 mL 的蒸馏水中，混合均匀然后进行球磨3小时得到浆料，升温至200℃反应15小时，反应结束后自然冷却，然后进行干燥5小时，即得到多孔硅酸钙。
本实施例的保温隔热涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液30份，上述多孔硅酸钙3份，硅酸钙镁纤维1份，增稠剂2份，二氧化硅气凝胶2份，分散剂0.3份，消泡剂0.1份，润湿剂0.1份，成膜助剂2份，水35份。
其中，聚合物乳液采用苯丙乳液，增稠剂采用甲基纤维素，分散剂采用聚磷酸盐型分散剂109分散剂，消泡剂采用聚醚型消泡剂DF-220，润湿剂采用聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂WE346润湿剂，成膜助剂采用十二碳醇酯。
将上述原料按比例混合均匀，即可得到本对比例的保温隔热涂料。
对本对比例的保温隔热涂料进行导热系数测试，热面25℃为0.298W/m.k，热面60℃为0.269W/m.k。
对本对比例的保温隔热涂料在-15℃、60℃下进行冻融循环10次，未发现有开裂、皲裂的现象。
对比例2（不添加硅酸钙镁纤维）
制备原硅酸：将200 mL的蒸馏水置于烧杯中，然后向其中加入35 mL 35 wt%的水玻璃（硅酸钠）。在磁力搅拌的条件下向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0。将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，获得原硅酸。
制备多孔硅酸钙镁：将2g二氧化硅粉、5g原硅酸、0.84g氧化钙、0.6g氧化镁、0.02g表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和80 mL 的蒸馏水中，混合均匀然后进行球磨3小时得到浆料，升温至200℃反应15小时，反应结束后自然冷却，然后进行干燥5小时，即得到多孔硅酸钙镁。
本实施例的保温隔热涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液30份，上述多孔硅酸钙镁3份，增稠剂2份，二氧化硅气凝胶2份，分散剂0.3份，消泡剂0.1份，润湿剂0.1份，成膜助剂2份，水35份。
其中，聚合物乳液采用苯丙乳液，增稠剂采用甲基纤维素，分散剂采用聚磷酸盐型分散剂109分散剂，消泡剂采用聚醚型消泡剂DF-220，润湿剂采用聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂WE346润湿剂，成膜助剂采用十二碳醇酯。
将上述原料按比例混合均匀，即可得到本对比例的保温隔热涂料。
对本对比例的保温隔热涂料进行导热系数测试，热面25℃为0.065W/m.k，热面60℃为0.254W/m.k。
对本对比例的保温隔热涂料在-15℃、60℃下进行冻融循环10次，涂层有部分区域开裂，且导热系数升高，隔热性能变差。
从上述比较可以看出，对比例1、2的涂料在高温条件下导热系数变大；冻融循环后有部分区域开裂，大大影响了产品质量。而本发明的实施例得到的保温隔热涂料没有明显的变化，且经过冻融循环后导热系数也没有显著上升，说明本发明的保温隔热涂料具有良好的冻融性能，不受外界恶劣环境的侵蚀，并且保温隔热效果更加突出。
必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。
Claims (10)
1.一种保温隔热涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液30~40份，多孔硅酸钙镁3~4份，硅酸钙镁纤维1~2份，增稠剂2~3份，二氧化硅气凝胶1~3份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.2份，润湿剂0.1～0.2份，成膜助剂2～5份，水30～40份。
2.如权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的保温隔热涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液30~40份，多孔硅酸钙镁3~4份，硅酸钙镁纤维1~2份，增稠剂2~3份，二氧化硅气凝胶1~3份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.1～0.2份，润湿剂0.1～0.2份，成膜助剂2～5份，水30～40份。
3.如权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的多孔硅酸钙镁通过下述方法制得：将硅胶、氧化钙、氧化镁、非离子表面活性剂加入到水中球磨混合均匀得到浆料，升温反应，自然冷却后进行干燥，即得到所述多孔硅酸钙镁。
4.如权利要求3所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的硅胶优选为二氧化硅粉末与原硅酸的混合物；所述的原硅酸通过下述步骤制得：向硅酸钠水溶液中加入质量分数为10%的硫酸水溶液，使混合溶液的pH=7.0，将混合物过滤，并用蒸馏水洗涤，即可；其中，所述的二氧化硅粉末与所述的原硅酸的质量比较佳的为1:2~1:3。
5.如权利要求3所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述的氧化钙与氧化镁的摩尔比为0.95:1~1.1:1。
6.如权利要求3所述的保温隔热涂料，其特征在于，其中，所述的升温反应的温度为190~200℃，反应时间为15~20小时。
7.如权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的聚合物乳液为苯丙乳液或硅丙乳液。
8.如权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的增稠剂为淀粉、甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述的成膜助剂为十二碳醇酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种；
所述的分散剂为聚磷酸盐型分散剂、聚丙烯酸盐型分散剂、脂肪族酰胺型分散剂中的一种或多种；
所述的消泡剂为磷酸酯型消泡剂、聚醚型消泡剂、有机硅型消泡剂中的一种或多种；
所述的润湿剂为聚醚改性有机硅氧烷共聚物型润湿剂。
10.一种如权利要求1~9中任一项所述的保温隔热涂料的制备方法，将聚合物乳液、多孔硅酸钙镁、硅酸钙镁纤维、增稠剂、二氧化硅气凝胶、分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、水按比例混合均匀，即可。
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