CN117363060A - 一种全效凝胶隔热保温涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全效凝胶隔热保温涂料及制备方法。所述全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：水500‑900份；羟乙基纤维素15‑35份；气凝胶350‑650份；空心玻璃微珠300‑550份；硅酸铝纤维450‑650份；纳米氧化铝40‑60份；陶瓷微球850‑1150份；丙烯酸乳液550‑850份；硅树脂乳液400‑650份；乙二醇20‑80份；六钛酸钾晶须3‑17份。本发明全效凝胶隔热保温涂料，隔热性能良好，得益于气凝胶、空心玻璃微珠和硅酸铝纤维等材料的出色隔热效果，能有效阻止热量传播，显著提高建筑的节能效益。在耐气候性能上，涂料中的丙烯酸乳液和硅树脂乳液使其在各种气候条件下保持稳定的性能。

Description

一种全效凝胶隔热保温涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种全效凝胶隔热保温涂料及制备方法。
背景技术
在涂料科学领域，我们将固态连续薄膜称为涂层。它具有多种用途，例如保护、绝缘、装饰等，并可以应用在金属、纺织品、塑料等多样的基质上。涂料可能以气态、液态或固态存在，其种类和状态通常由需要涂覆的基材性质来确定。根据所采用的涂料种类，我们可以将涂层命名为底漆层或面漆层等。常规涂料生成的涂层厚度通常较薄，大约在20至50微米之间，然而，厚浆型涂料可以产生厚度超过1毫米的涂层。按照F.N.LONGO的分类法，涂层可根据其功能进行分类，例如耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抵抗大气和液体侵蚀的涂层、导电和绝缘涂层、尺寸恢复涂层、控制机械部件间距的涂层以及耐化学侵蚀涂层。
“隔热涂料”是近年来涂料科学领域的新概念。这是一种功能性涂料，能有效地阻隔、反射并辐射太阳光的近红外热量，使得建筑物的屋面可以实现隔热和降温，从而达到节能和减少消耗的目标。这种涂料具有隔热、防水、防锈、防腐蚀、施工周期短、效果显著等特性，并能全面替代水喷淋系统、保温棉、发泡海绵、夹层铁皮等传统材料。按照其工作原理，隔热涂料主要分为隔离传导型、反射型和辐射型三类。
然而，在研究和实践现有技术的过程中，我们发现当前技术中存在一些技术问题。首先，隔热涂料需要防止太阳的热量在物体表面累积升温，同时还需要进行热量辐射散热降温，将物体表面的热量辐射至太空，以降低物体的温度。然而，涂层的材料强度在很大程度上影响其隔热性能。若涂层表面易于损坏，那么在其损坏前后，其隔热性能的差距可能会非常大。由于季节变化以及日照条件的影响，涂层将积累内应力，在热胀冷缩过程中，已有的内应力可能会削弱涂料表面的强度，久而久之可能导致涂料出现开裂现象。此外，当遇到渗水情况时，涂层的内部结构可能会发生改变，从而进一步削弱涂层的材料强度以及隔热效果。
由于上述问题，我们需要一种新的涂料，这种涂料能在保持优秀隔热性能的同时，增强涂层的强度，使其更能适应环境变化，更耐用、更可靠。目前，隔热涂料的研发正在进行中，但存在许多挑战，比如如何在保证涂料性能的同时，优化涂料的配方和生产工艺，如何在提高涂料性能的同时，降低涂料的生产成本等。这些都是全效凝胶隔热保温涂料研发过程中需要解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种全效凝胶隔热保温涂料及制备方法。
本发明的技术方案具体如下：
一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水500-900份；
羟乙基纤维素15-35份；
气凝胶350-650份；
空心玻璃微珠300-550份；
硅酸铝纤维450-650份；
纳米氧化铝40-60份；
陶瓷微球850-1150份；
丙烯酸乳液550-850份；
硅树脂乳液400-650份；
乙二醇20-80份；
六钛酸钾晶须3-17份。
优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水550-850份；
羟乙基纤维素17-33份；
气凝胶375-625份；
空心玻璃微珠325-525份；
硅酸铝纤维475-625份；
纳米氧化铝42-58份；
陶瓷微球875-1125份；
丙烯酸乳液575-825份；
硅树脂乳液425-625份；
乙二醇25-75份；
六钛酸钾晶须4-16份。
优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水600-800份；
羟乙基纤维素20-30份；
气凝胶400-600份；
空心玻璃微珠350-500份；
硅酸铝纤维500-600份；
纳米氧化铝45-55份；
陶瓷微球900-1100份；
丙烯酸乳液600-800份；
硅树脂乳液450-600份；
乙二醇30-70份；
六钛酸钾晶须5-15份。
优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份。
本发明还提供了一种全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，包括下述步骤：将羟乙基纤维素加入到水中，搅拌均匀，再加入气凝胶、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、纳米氧化铝、陶瓷微球搅拌均匀，然后加入丙烯酸乳液、硅树脂乳液、乙二醇，最后加入六钛酸钾晶须，混合均匀。
本发明的全效凝胶隔热保温涂料，相对于现有技术，具有下述优点：
良好的隔热性能：本发明采用气凝胶、空心玻璃微珠和硅酸铝纤维等材料，均具有良好的隔热性能，能有效阻止热能传播，提高建筑物的节能效果。
出色的抗气候性：丙烯酸乳液和硅树脂乳液的使用，赋予涂料优良的耐候性，使其能在各种恶劣气候下保持性能稳定。
优秀的附着性和耐久性：涂料中的乙二醇和丙烯酸乳液有助于提高涂料的附着性和耐久性，提高涂料的使用寿命。
较强的阻燃性：该涂料中的氧化铝纤维和六钛酸钾晶须等材料具有较好的阻燃性，可以提高建筑物的防火安全性能。
优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡70-90份。
进一步优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡70-90份；
二苯酮-4光稳定剂6-10份。
本发明的全效凝胶隔热保温涂料能够阻隔热量传递，而且在强烈阳光辐射下也能保持其稳健理化性能，有效地解决了涂料在此类环境下容易出现的收缩、破裂和剥离问题。
具体实施方式
一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份。
本发明还提供了一种全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，包括下述步骤：将羟乙基纤维素加入到水中，搅拌均匀，再加入气凝胶、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、纳米氧化铝、陶瓷微球搅拌均匀，然后加入丙烯酸乳液、硅树脂乳液、乙二醇，最后加入六钛酸钾晶须，混合均匀。
本发明中，水作为溶剂，不仅有助于其他成分的混合和分散，也为涂料的稳定性提供保障。具体来说，水的存在可以降低涂料中各成分的粘度，进而使得涂料在施工过程中能够流动并均匀分布在涂覆表面，提高了涂料的施工性能和涂覆效果。
羟乙基纤维素作为涂料中的一种增稠剂，能增强涂料的稳定性和流变性，提高涂料的涂覆性。这种纤维素能够增大涂料的粘度，使得涂料更易于保持在涂覆表面，避免涂料的流动和滴落，从而提高涂料的涂覆效果和效率。
气凝胶则是涂料中的重要隔热材料，它的独特结构使其具有极佳的隔热性能，可以显著提高涂料的隔热效果。具体来说，气凝胶内部由大量微小孔洞构成，这些孔洞能够有效阻止热量的传递，从而使涂料具有优异的隔热性能。
空心玻璃微珠则为涂料提供了轻质化和增强隔热性的双重效果。空心玻璃微珠内部空腔的存在使得它具有轻质和良好隔热性的特性，能够有效减轻涂料的重量，同时提高涂料的隔热性能。
硅酸铝纤维是涂料中的一种隔热和阻燃材料。它的纤维结构能够有效阻止热量的传播，从而增强涂料的隔热性能；同时，硅酸铝纤维本身的阻燃性也使得涂料具有优良的防火性能，提高了涂料的安全性。
纳米氧化铝则进一步提供了涂料的隔热性能和阻燃性能。纳米级别的氧化铝颗粒可以更有效地填充涂料中的微观空隙，使得涂料具有更好的隔热效果；同时，氧化铝本身的阻燃性也能提高涂料的防火性能。
涂料中的陶瓷微球不仅能提供额外的隔热性能，而且能增强涂料的抗冲击性和耐用性。陶瓷微球的硬度和稳定性使得它能够在涂料中形成一种坚固的防护层，抵御外部冲击，增强涂料的耐磨性和耐冲击性。此外，陶瓷微球的隔热性也有助于提高涂料的隔热效果。
在涂料的组成成分中，丙烯酸乳液起到了关键的作用。丙烯酸乳液是一种稳定性极好的乳液，能赋予涂料优秀的耐候性，保证涂料在各种气候条件下的性能稳定性。这主要得益于丙烯酸乳液良好的耐水性、耐紫外线性和抗老化性，使得涂料能在极端的气候条件下保持稳定的性能，不易老化和破损。
此外，硅树脂乳液也对涂料的性能起到了积极的影响。硅树脂乳液具有出色的附着力和耐候性，可以提高涂料与基材之间的结合力，使涂料更牢固地附着在基材上，增强涂料的耐用性。同时，硅树脂乳液的良好耐候性也使得涂料能在各种环境条件下保持良好的性能，延长涂料的使用寿命。
涂料中的乙二醇则作为一种溶剂和润滑剂，有助于改善涂料的涂覆性能。乙二醇的存在使得涂料在涂覆过程中具有良好的流动性，可以更均匀地涂覆在基材表面，提高涂覆的效果和效率。同时，乙二醇的润滑性也能降低涂料在涂覆过程中的摩擦力，减少涂料在涂覆过程中的损耗，提高涂料的使用效率。
最后，六钛酸钾晶须在涂料中起到了提高阻燃性和隔热性的作用。这种晶须材料在高温下不易燃烧，可以提高涂料的防火性能，大大增强了涂料的安全性。同时，六钛酸钾晶须的结构使其具有良好的隔热性，可以阻止热量的传递，进一步提升涂料的隔热效果。
综合来看，这种全效凝胶隔热保温涂料的制备方法充分利用了各种材料的优点，实现了良好的隔热保温性能、出色的耐候性、优秀的附着性和耐用性，以及强大的防火性能。特别值得一提的是，通过精心选择和配比，这种涂料兼顾了材料性能和成本，实现了在保证涂料性能的同时，尽可能降低了材料成本，为实现经济和性能的平衡提供了一个有效的途径。
本发明的全效凝胶隔热保温涂料，相对于现有技术，具有下述优点：
良好的隔热性能：本发明采用气凝胶、空心玻璃微珠和硅酸铝纤维等材料，均具有良好的隔热性能，能有效阻止热能传播，提高建筑物的节能效果。
出色的抗气候性：丙烯酸乳液和硅树脂乳液的使用，赋予涂料优良的耐候性，使其能在各种恶劣气候下保持性能稳定。
优秀的附着性和耐久性：涂料中的乙二醇和丙烯酸乳液有助于提高涂料的附着性和耐久性，提高涂料的使用寿命。
较强的阻燃性：该涂料中的氧化铝纤维和六钛酸钾晶须等材料具有较好的阻燃性，可以提高建筑物的防火安全性能。
在接受强烈太阳辐射的环境中，常规的绝热保护涂料可能会遭遇一系列问题。比如，强烈的太阳辐射可能会促进涂料的氧化反应，引发涂料变色，甚至导致其老化，这些都将对涂料的防护功能和持久性产生负面影响。更为严重的情况是，太阳辐射的高强度可能会引发涂料的收缩、产生裂纹，甚至脱落，这些问题将对涂料的隔热性能产生严重破坏，并可能最终导致涂料的功能丧失。
在申请人的另外一项发明创造中首次采用将含钨化合物添加到涂料配方中，大幅提升了涂料在高太阳辐射环境下的稳定性及理化性能。本发明参考上述发明构思，再次基础上进一步完善本发明，添加钨酸钡/钨酸钙以提高涂料性能。
优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡/钨酸钙70-90份。
再进一步的，本发明还添加了二苯酮-4光稳定剂，进一步提高涂料性能。特别的，先用二苯酮-4光稳定剂与钨酸钡/钨酸钙搅拌混合均匀，起到了类似于二苯酮-4光稳定剂包裹钨酸钡/钨酸钙的效果，然后与其他原料混合，制备本发明的全效凝胶隔热保温涂料，性能再一次得到提升。
进一步优选地，一种全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡/钨酸钙70-90份；
二苯酮-4光稳定剂6-10份。
在本发明的上述最优技术方案中，首先，二苯酮-4是一种高效、广谱的光稳定剂，它对于吸收紫外线具有显著的效果。这种吸收能力可以减少太阳辐射对涂料中其他成分的破坏，尤其是那些对紫外线敏感的成分。通过这种方式，二苯酮-4可以提高涂料的耐候性和长期稳定性。然后，二苯酮-4与钨酸钡/钨酸钙的混合可以进一步增强涂料的性能。钨酸钡/钨酸钙具有优良的热稳定性和耐磨性。在这个混合过程中，二苯酮-4可以包裹钨酸钡/钨酸钙，形成一种保护层，进而提高涂料的整体稳定性。另外，二苯酮-4和钨酸钡/钨酸钙的这种混合方式还有助于提高涂料的防护效果。钨酸钡/钨酸钙的硬度和热稳定性可以提高涂料的防护效果，而二苯酮-4的紫外线吸收能力可以提高涂料的耐候性，这两种效果相结合，使得涂料在高温和强紫外线环境下也能够保持良好的防护效果。因此，二苯酮-4光稳定剂和钨酸钡/钨酸钙的添加，可以从多个方面提高全效凝胶隔热保温涂料的性能。
本发明还提供了上述全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，包括下述步骤：将羟乙基纤维素加入到水中，搅拌均匀，再加入气凝胶、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、纳米氧化铝、陶瓷微球搅拌均匀，然后加入丙烯酸乳液、硅树脂乳液、乙二醇，加入六钛酸钾晶须；将二苯酮-4与钨酸钡/钨酸钙搅拌混合均匀后，最后加入其他原料中混合均匀。
下述各例中：
羟乙基纤维素，选用陶氏/DOW HEC羟乙基纤维素CELLOSIZE QP-100。
气凝胶，选用大城县艾瑞戈新材料有限公司提供的孔径20nm(亲水)货号06的纳米气凝胶粉体。
空心玻璃微珠，选用规格为DZ46mm的型号为K20的3MTM空心玻璃微珠，粒径65μm。
纳米氧化铝，选用湖北汇富纳米材料股份有限公司提供，货号ALuna100的气相三氧化二铝。
硅酸铝纤维，纤维长度0.2-2um，纤维直径2-4um。
陶瓷微球，选用3MTM高级别白色陶瓷微球W-210。
丙烯酸乳液，选用石家庄方旺矿产品有限公司提供的丙烯酸乳液FR8019。
硅树脂乳液，选用广州市富尔化工科技有限公司提供的改性有机硅树脂乳液W-666YZ。
六钛酸钾晶须，选用山东司太立金属材料有限公司提供的六钛酸钾晶须wm020000092115。
钨酸钙，郑州利盛源化工产品有限公司提供的钨酸钙粉末。
钨酸钡，武汉卡米克科技有限公司提供的钨酸钡粉末。
二苯酮-4，2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮，又称紫外线吸收剂BP-4(CASNo.4065-45-6)。
实施例1
全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水700份；
羟乙基纤维素25份；
气凝胶500份；
空心玻璃微珠400份；
硅酸铝纤维550份；
纳米氧化铝50份；
陶瓷微球1000份；
丙烯酸乳液700份；
硅树脂乳液500份；
乙二醇50份；
六钛酸钾晶须10份。
上述全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，如下，以重量份计：
步骤S1预备阶段：确保所有原料都已准备妥当，并且是在干燥、洁净的环境中存储。此外，确保所有设备都已清洁并准备好。
步骤S2分散和混合阶段：
将25份羟乙基纤维素加入到700份水中，以100rpm的转速混合，持续60分钟，再以300rpm的转速混合，持续120分钟，使得羟乙基纤维素充分地在水中分散，此过程的温度应控制在室温，即20℃到25℃之间；然后，缓慢加入500份气凝胶，同时增加搅拌速度至500rpm，继续混合15分钟，再依次加入400份空心玻璃微珠、550份硅酸铝纤维、50份纳米氧化铝、1000份陶瓷微球，每加入一种物质后都要保持混合15分钟。
步骤S3乳液化阶段：将700份丙烯酸乳液和500份硅树脂乳液加入到步骤S2中，保持转速5000rpm，混合30分钟，再加入50份乙二醇，保持转速5000rpm混合10分钟。
步骤S4混合阶段：将10份六钛酸钾晶须加入步骤S3中，再维持混合15分钟，使得晶须充分分散在涂料中。此阶段的转速仍然维持在500rpm。
步骤S5熟化阶段：将步骤S4得到的混合物在室温下静置24小时，使之充分熟化。
步骤S6检验和包装阶段：对步骤S5得到的熟化涂料进行质量检验，包括对其粘度、稳定性、涂覆性能等进行测试。如果满足标准，则可以进行包装并储存。
实施例2
全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水700份；
羟乙基纤维素25份；
气凝胶500份；
空心玻璃微珠400份；
硅酸铝纤维550份；
纳米氧化铝50份；
陶瓷微球1000份；
丙烯酸乳液700份；
硅树脂乳液500份；
乙二醇50份；
六钛酸钾晶须10份；
钨酸钡80份。
上述全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，如下，以重量份计：
步骤S1预备阶：确保所有原料都已准备妥当，并且是在干燥、洁净的环境中存储。此外，确保所有设备都已清洁并准备好。
步骤S2分散和混合阶段：
将25份羟乙基纤维素加入到700份水中，以100rpm的转速混合，持续60分钟，再以300rpm的转速混合，持续120分钟，使得羟乙基纤维素充分地在水中分散，此过程的温度应控制在室温，即20℃到25℃之间；然后，缓慢加入500份气凝胶，同时增加搅拌速度至500rpm，继续混合15分钟；再依次加入400份空心玻璃微珠、550份硅酸铝纤维、50份纳米氧化铝、1000份陶瓷微球，每加入一种物质后都要保持混合15分钟。
步骤S3乳液化阶段：将700份丙烯酸乳液和500份硅树脂乳液加入到步骤S2中，保持转速5000rpm，混合30分钟，再加入50份乙二醇，保持转速5000rpm混合10分钟。
步骤S4混合阶段：将10份六钛酸钾晶须和80份钨酸钡加入步骤S3中，再维持混合15分钟，使得充分分散在涂料中。此阶段的转速仍然维持在500rpm。
步骤S5熟化阶段：将步骤S4得到的混合物在室温下静置24小时，使之充分熟化。
步骤S6检验和包装阶段：对步骤S5得到的熟化涂料进行质量检验，包括对其粘度、稳定性、涂覆性能等进行测试。如果满足标准，则可以进行包装并储存。
实施例3
全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水700份；
羟乙基纤维素25份；
气凝胶500份；
空心玻璃微珠400份；
硅酸铝纤维550份；
纳米氧化铝50份；
陶瓷微球1000份；
丙烯酸乳液700份；
硅树脂乳液500份；
乙二醇50份；
六钛酸钾晶须10份；
钨酸钡80份；
二苯酮-4光稳定剂8份。
上述全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，如下，以重量份计：
步骤S1预备阶段：确保所有原料都已准备妥当，并且是在干燥、洁净的环境中存储。此外，确保所有设备都已清洁并准备好。
步骤S2分散和混合阶段：
将25份羟乙基纤维素加入到700份水中，以100rpm的转速混合，持续60分钟，再以300rpm的转速混合，持续120分钟，使得羟乙基纤维素充分地在水中分散，此过程的温度应控制在室温，即20℃到25℃之间；然后，缓慢加入500份气凝胶，同时增加搅拌速度至500rpm，继续混合15分钟；再依次加入400份空心玻璃微珠、550份硅酸铝纤维、50份纳米氧化铝、1000份陶瓷微球，每加入一种物质后都要保持混合15分钟。
步骤S3乳液化阶段：将700份丙烯酸乳液和500份硅树脂乳液加入到步骤S2中，保持转速5000rpm，混合30分钟，再加入50份乙二醇，保持转速5000rpm混合10分钟。
步骤S4混合阶段：将10份六钛酸钾晶须、80份钨酸钡和8份二苯酮-4加入步骤S3中，再维持混合15分钟，使得充分分散。此阶段的转速仍然维持在500rpm。
步骤S5熟化阶段：将步骤S4得到的混合物在室温下静置24小时，使之充分熟化。
步骤S6检验和包装阶段：对步骤S5得到的熟化涂料进行质量检验，包括对其粘度、稳定性、涂覆性能等进行测试。如果满足标准，则可以进行包装并储存。
实施例4
全效凝胶隔热保温涂料，由以下重量份数的原料制备而成：
水700份；
羟乙基纤维素25份；
气凝胶500份；
空心玻璃微珠400份；
硅酸铝纤维550份；
纳米氧化铝50份；
陶瓷微球1000份；
丙烯酸乳液700份；
硅树脂乳液500份；
乙二醇50份；
六钛酸钾晶须10份；
钨酸钡80份；
二苯酮-4光稳定剂8份。
上述全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，如下，以重量份计：
步骤S1预备阶段：确保所有原料都已准备妥当，并且是在干燥、洁净的环境中存储。此外，确保所有设备都已清洁并准备好。
步骤S2分散和混合阶段：
将25份羟乙基纤维素加入到700份水中，以100rpm的转速混合，持续60分钟，再以300rpm的转速混合，持续120分钟，使得羟乙基纤维素充分地在水中分散，此过程的温度应控制在室温，即20℃到25℃之间；然后，缓慢加入500份气凝胶，同时增加搅拌速度至500rpm，继续混合15分钟；再依次加入400份空心玻璃微珠、550份硅酸铝纤维、50份纳米氧化铝、1000份陶瓷微球，每加入一种物质后都要保持混合15分钟。
步骤S3乳液化阶段：将700份丙烯酸乳液和500份硅树脂乳液加入到步骤S2中，保持转速5000rpm，混合30分钟，再加入50份乙二醇，保持转速5000rpm混合10分钟。
步骤S4混合阶段：先将8份二苯酮-4和80份钨酸钡搅拌500rpm混合30分钟，将二苯酮-4有效包裹钨酸钡加入步骤S3中混合均匀，再加入10份六钛酸钾晶须，再维持混合15分钟，使得充分分散。此阶段的转速仍然维持在500rpm。
步骤S5熟化阶段：将步骤S4得到的混合物在室温下静置24小时，使之充分熟化。
步骤S6检验和包装阶段：对步骤S5得到的熟化涂料进行质量检验，包括对其粘度、稳定性、涂覆性能等进行测试。如果满足标准，则可以进行包装并储存。
实施例5
与实施例4基本相同，区别只是在于：80份钨酸钡替换为80份钨酸钙。
实施例6
与实施例4基本相同，区别只是在于：80份钨酸钡替换为40份钨酸钙和40份钨酸钡。
测试例1
参照GB/T10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》标准测试检测涂料的导热系数。
表1：全效凝胶隔热保温涂料的导热系数测试结果
导热系数/[w/(m.k)]
实施例1 0.044
实施例2 0.038
实施例3 0.031
实施例4 0.025
羟乙基纤维素作为涂料中的一种增稠剂，能增强涂料的稳定性和流变性，提高涂料的涂覆性。这种纤维素能够增大涂料的粘度，使得涂料更易于保持在涂覆表面，避免涂料的流动和滴落，从而提高涂料的涂覆效果和效率。
气凝胶则是涂料中的重要隔热材料，它的独特结构使其具有极佳的隔热性能，可以显著提高涂料的隔热效果。具体来说，气凝胶内部由大量微小孔洞构成，这些孔洞能够有效阻止热量的传递，从而使涂料具有优异的隔热性能。
空心玻璃微珠则为涂料提供了轻质化和增强隔热性的双重效果。空心玻璃微珠内部空腔的存在使得它具有轻质和良好隔热性的特性，能够有效减轻涂料的重量，同时提高涂料的隔热性能。
硅酸铝纤维是涂料中的一种隔热和阻燃材料。它的纤维结构能够有效阻止热量的传播，从而增强涂料的隔热性能；同时，硅酸铝纤维本身的阻燃性也使得涂料具有优良的防火性能，提高了涂料的安全性。
纳米氧化铝则进一步提供了涂料的隔热性能和阻燃性能。纳米级别的氧化铝颗粒可以更有效地填充涂料中的微观空隙，使得涂料具有更好的隔热效果；同时，氧化铝本身的阻燃性也能提高涂料的防火性能。
涂料中的陶瓷微球不仅能提供额外的隔热性能，而且能增强涂料的抗冲击性和耐用性。陶瓷微球的硬度和稳定性使得它能够在涂料中形成一种坚固的防护层，抵御外部冲击，增强涂料的耐磨性和耐冲击性。此外，陶瓷微球的隔热性也有助于提高涂料的隔热效果。
六钛酸钾晶须在涂料中起到了提高阻燃性和隔热性的作用。这种晶须材料在高温下不易燃烧，可以提高涂料的防火性能，大大增强了涂料的安全性。同时，六钛酸钾晶须的结构使其具有良好的隔热性，可以阻止热量的传递，进一步提升涂料的隔热效果。
测试例2
阻燃等级参照UL94耐燃等级测试；
防火等级参照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试；
表2：全效凝胶隔热保温涂料的阻燃、防火测试结果
阻燃等级 防火等级
实施例1 V-2 B2
实施例2 V-1 B1
实施例3 V-0 B1
实施例4 V-0 B1
测试例3
涂料采用喷涂或刮涂的方式，将涂料涂膜在厚度0.2mm的马口铁板上，根据检测指标的需要，马口铁板可预先喷涂底漆。涂膜厚度控制在0.2±0.02mm，制膜标准参照JG/T172-2005，涂膜在25±2℃条件下固化、养护7d后做性能测试；参照GB/T9286-2021《色漆和清漆划格试验》进行附着力测试。
测试结果：实施例4得到的涂料附着力等级为0级。
测试例4
表3：:实施例4全效凝胶隔热保温涂料的耐碱、耐酸性测试结果
测试例5：
砂浆块的制作和养护，按照中华人民共和国建材行业标准JC/T1024-2019《墙体饰面砂浆》的规定进行。试板的制备及养护按照JG/T24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》，将待测试件在实验室养护室的条件在温度23℃，湿度65％的条件下养护14天，然后按照JG/T24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》进行拉伸粘结强度(23℃)的测试。并将待测试件在70℃烘烤2h(意图：模拟强太阳光照)进行拉伸粘结强度(70℃)的测试，并计算粘结强度保持率。
表4：涂料拉伸粘结强度的测试结果
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钨酸钡和钨酸钙在全效凝胶隔热保温涂料中的关键作用主要表现在其优良的热稳定性和耐磨性。它们作为涂料的添加剂，能够提升涂料的整体性能，并提高涂料的稳定性和耐久性。二苯酮-4是一种高效、广谱的光稳定剂，它对于吸收紫外线具有显著的效果。在配制涂料时，将二苯酮-4与钨酸钡或钨酸钙混合，形成的二苯酮-4有效包裹钨酸钡或钨酸钙的混合物可以进一步增强涂料的稳定性，尤其是在高温和强紫外线环境下。
对于粘结强度保持率协同增效的可能原因，我们可以从钨酸钙和钨酸钡的化学性质和它们在涂料中的作用来探究。首先，钨酸钡和钨酸钙都是含钨矿物，具有很高的热稳定性和耐磨性。当它们被添加到涂料中时，不仅可以提高涂料的硬度，还能提升涂料的耐高温性能。这两种性质都对涂料的粘结强度有直接影响。其次，二苯酮-4光稳定剂和钨酸钡/钨酸钙的添加可以形成保护层，降低紫外线对涂料的破坏，进一步提高涂料的稳定性。这对于提高涂料的粘结强度保持率具有积极影响。
实施例6的粘结强度保持率为93.51％，高于实施例4的92.00％和实施例5的87.32％，这可能说明钨酸钙和钨酸钡的混合使用有利于提高涂料的粘结强度保持率。具体的原因可能是钨酸钙和钨酸钡的混合使用可以互补两种物质的优点，进一步提高涂料的稳定性，从而提高涂料的粘结强度保持率。
钨酸钡和钨酸钙的晶体结构各异，可能对其在涂料中的作用产生影响。钨酸钡属于四方晶系，钨酸钙则为单斜晶系。这些不同的晶体结构可能在微观层面上对涂料的附着力和耐用性产生不同的影响，例如在涂料中形成的微观结构和涂料与基材的接触方式等。考虑到这些因素，我们可以推测钨酸钡和钨酸钙在涂料中可能形成复杂的互作网络，有助于维持涂料的整体稳定性和粘结性能。钨酸钡和钨酸钙可能通过它们的化学稳定性和特殊的晶体结构，对涂料的物理性能产生正面影响，从而提高粘结强度保持率。

Claims (8)

1.一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水500-900份；
羟乙基纤维素15-35份；
气凝胶350-650份；
空心玻璃微珠300-550份；
硅酸铝纤维450-650份；
纳米氧化铝40-60份；
陶瓷微球850-1150份；
丙烯酸乳液550-850份；
硅树脂乳液400-650份；
乙二醇20-80份；
六钛酸钾晶须3-17份。
2.如权利要求1所述的一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水550-850份；
羟乙基纤维素17-33份；
气凝胶375-625份；
空心玻璃微珠325-525份；
硅酸铝纤维475-625份；
纳米氧化铝42-58份；
陶瓷微球875-1125份；
丙烯酸乳液575-825份；
硅树脂乳液425-625份；
乙二醇25-75份；
六钛酸钾晶须4-16份。
3.如权利要求2所述的一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水600-800份；
羟乙基纤维素20-30份；
气凝胶400-600份；
空心玻璃微珠350-500份；
硅酸铝纤维500-600份；
纳米氧化铝45-55份；
陶瓷微球900-1100份；
丙烯酸乳液600-800份；
硅树脂乳液450-600份；
乙二醇30-70份；
六钛酸钾晶须5-15份。
4.如权利要求3所述的一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份。
5.如权利要求4所述的一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡/钨酸钙70-90份。
6.如权利要求5所述的一种全效凝胶隔热保温涂料，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
水650-750份；
羟乙基纤维素23-27份；
气凝胶450-550份；
空心玻璃微珠375-425份；
硅酸铝纤维525-575份；
纳米氧化铝47-53份；
陶瓷微球950-1050份；
丙烯酸乳液650-750份；
硅树脂乳液475-525份；
乙二醇40-60份；
六钛酸钾晶须7-13份；
钨酸钡/钨酸钙70-90份；
二苯酮-4光稳定剂6-10份。
7.权利要求1-4任一项所述的一种全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将羟乙基纤维素加入到水中，搅拌均匀，再加入气凝胶、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、纳米氧化铝、陶瓷微球搅拌均匀，然后加入丙烯酸乳液、硅树脂乳液、乙二醇，最后加入六钛酸钾晶须，混合均匀。
8.权利要求6所述的一种全效凝胶隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将羟乙基纤维素加入到水中，搅拌均匀，再加入气凝胶、空心玻璃微珠、硅酸铝纤维、纳米氧化铝、陶瓷微球搅拌均匀，然后加入丙烯酸乳液、硅树脂乳液、乙二醇，加入二苯酮-4包裹的钨酸钡/钨酸钙、六钛酸钾晶须混合均匀。
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