CN116515335A - 纳米陶瓷微珠保温隔热腻子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下组分：水、聚合物乳液、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、聚乙二醇、分散剂、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉、石墨导电粉。组分中的气凝胶微粒为一种含氧化态铬的有机金属框架气凝胶材料，该气凝胶材料具有多层结构，孔隙率极高且孔径较小，抑制了空气在其中的流动，具有优良的保温隔热效果。另外，有机金属框架材料中得氧化态铬较纯氧化铬具有更加优异的近红外线反射效果，进一步提高了气凝胶微粒的保温隔热效果。聚合物乳液和石墨导电粉可以形成具有一定导电能力的膜，对红外线具有一定的反射效果，也可以提高材料的保温隔热性能。

Description

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑装饰材料制造技术领域，尤其涉及纳米陶瓷微珠保温隔热腻子及其制备方法。

背景技术

在当前全球热效应加剧的今天，节能减排是世界建筑行业普遍面临的难题。我国的资源相对不足，能源问题已经成为制约经济发展的重要因素。随着我国对节约能源与保护环境的不断重视，建筑节能是大势所趋，建筑结构的保温技术也在日益加强，尤其是外墙保温技术得到长足的发展。目前在外墙保温这个技术体系中有多种多样的做法，比较成熟的建筑外墙保温技术主要是外挂式建筑外墙保温。这种外挂式的外墙保温材料虽然成本廉价，但在安装时施工难度大，耗费人力和工时，也加大了建筑的整体重量；而且，目前普遍使用的外墙保温材料大部分是可燃的，只是在材料中加入部分阻燃剂才达到了阻燃效果。

随着涂料技术的发展，保温涂料技术日臻成熟，目前由涂刷保温涂料代替外挂式外墙保温层已经成为一种趋势，但是受制于涂料的厚度较薄，涂料尚未达到外挂式外墙保温的技术效果。腻子作为平整墙体表面的一种装饰用厚浆材料，是粉刷涂料前必不可少的一种产品，用以清除被涂物表面上高低不平的缺陷，涂抹的厚度比较厚。因此，目前市场上急需一种具有优良隔热保温效果的腻子。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种纳米陶瓷微珠保温隔热腻子及其制备方法。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下重量份数的组分：水15-25份、聚合物乳液30-50份、纳米陶瓷微珠10-20份、硅烷偶联剂2-8份、石英粉3-5份、聚乙二醇3-5份、分散剂1-3份、气凝胶微粒8-18份、石膏粉20-30份、钛白粉1-3份、石墨导电粉5-7份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，经3-5h缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

本发明还提供了纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

本发明提供的纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，其组分中的气凝胶微粒为一种含氧化态铬的有机金属框架气凝胶材料。该气凝胶材料具有多层结构，孔隙率极高且孔径较小，抑制了空气在其中的流动，具有优良的保温隔热效果。另外，有机金属框架材料中的氧化态铬，由于铬元素电子云的变化较纯氧化铬具有更加优异的近红外线反射效果，进一步提高了气凝胶微粒的保温隔热效果。聚合物乳液和石墨导电粉可以形成具有一定导电能力的膜，对红外线具有一定的反射效果，也可以提高材料的保温隔热性能。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

以下实施方式中：硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，分散剂为硬脂酸单甘油酯。

实施例1

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下重量份数的组分：水15份、聚合物乳液30份、纳米陶瓷微珠10份、硅烷偶联剂2份、石英粉3份、聚乙二醇3份、分散剂1份、气凝胶微粒8份、石膏粉20份、钛白粉1份、石墨导电粉5份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

具体的，步骤2中降压时间为3h。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

实施例2

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下重量份数的组分：水20份、聚合物乳液40份、纳米陶瓷微珠15份、硅烷偶联剂5份、石英粉4份、聚乙二醇4份、分散剂2份、气凝胶微粒13份、石膏粉25份、钛白粉2份、石墨导电粉6份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

具体的，步骤2中降压时间为4h。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

实施例3

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下重量份数的组分：水25份、聚合物乳液50份、纳米陶瓷微珠20份、硅烷偶联剂8份、石英粉5份、聚乙二醇5份、分散剂3份、气凝胶微粒18份、石膏粉30份、钛白粉3份、石墨导电粉7份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

具体的，步骤2中降压时间为5h。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

对比例1

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，包括以下重量份数的组分：水20份、聚合物乳液40份、纳米陶瓷微珠15份、硅烷偶联剂5份、石英粉4份、聚乙二醇4份、分散剂2份、气凝胶微粒13份、石膏粉25份、钛白粉2份、石墨导电粉6份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80.8g Fe(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶。

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，得到的湿凝胶置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

具体的，步骤2中降压时间为4h。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

对比例2

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子包括以下重量份数的组分：水20份、聚合物乳液40份、纳米陶瓷微珠15份、硅烷偶联剂5份、石英粉4份、聚乙二醇4份、分散剂2份、石膏粉25份、钛白粉2份、石墨导电粉6份。

所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

对比例3

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子包括以下重量份数的组分：水20份、纳米陶瓷微珠15份、硅烷偶联剂5份、石英粉4份、聚乙二醇4份、分散剂2份、气凝胶微粒13份、石膏粉25份、钛白粉2份。

所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

具体的，步骤2中降压时间为4h。

纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚乙二醇混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。

表1.不同实施例中腻子样品的隔热性能

实施方式	导热系数(W·m-1·K-1)
		实施例1	0.029
实施例2	0.026
		实施例3	0.027
对比例1	0.034
		对比例2	0.042
对比例3	0.036

注：各实施例中的样品烘干后参照GB11108-89标准，用JR-2型热物性测试仪和NETZSCH STA449C型差热分析仪分别测定热扩散率和比热。按下式计算样品导热系数λ。除非特殊说明，实验所测导热系数均为常温导热系数。

λ＝418.6α·C_p·ρ

式中，λ，导热系数(W·m-1·K^-1)；α，热扩散率(cm²·S^-1)；C_p，被测样品比热(cal·g^-1·K^-1)；ρ，被测样品密度(g·cm^-3)

由表1数据可知，气凝胶微粒中含有的氧化态铬对近红外线具有较好的反射作用，一定程度上提高了保温隔热效果；另外，气凝胶微粒由于具有极高的孔隙率、较小的孔径及多层结构也可以显著提高保温隔热效果，最后聚合物乳液和石墨导电粉可以形成具有一定导电能力的膜对红外线具有一定的反射效果，对保温隔热也有一定的促进作用。

Claims (4)

1.纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，其特征在于，包括以下重量份数的组分：水15-25份、聚合物乳液30-50份、纳米陶瓷微珠10-20份、硅烷偶联剂2-8份、石英粉3-5份、聚乙二醇3-5份、分散剂1-3份、气凝胶微粒8-18份、石膏粉20-30份、钛白粉1-3份、石墨导电粉5-7份。

2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，其特征在于，所述聚合物乳液为丙烯酸丁酯—苯乙烯—丙烯酸甲酯共聚物乳液。

3.根据权利要求1所述的纳米陶瓷微珠保温隔热腻子，其特征在于，所述气凝胶微粒制备方法包括如下步骤：

步骤1：42.4g 1,3,5-三苯甲酸和80g Cr(NO₃)₃·9H₂O分别溶于100ml乙醇中，并加入高压釜中，在搅拌下，升温至80℃保温4h，然后再继续老化24h，得到湿凝胶；

步骤2：将步骤1中得到的湿凝胶和乙醇在索氏提取器中处理1天，经乙醇处理过的湿凝胶再置于高压索氏提取器中，加入500g液态二氧化碳在35℃下萃取20h后，经3-5h缓慢降至常压，即可得到气凝胶微粒。

4.如权利要求1所述纳米陶瓷微珠保温隔热腻子的制备方法，包括如下步骤：

把水、聚合物乳液、聚乙二醇和石墨导电粉混合均匀后，再在搅拌下依次加入分散剂、纳米陶瓷微珠、硅烷偶联剂、石英粉、气凝胶微粒、石膏粉、钛白粉；混合均匀后即可得到纳米陶瓷微珠保温隔热腻子。