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基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法

文檔序號:1916226閱讀:202來源:國知局
基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法,其特征在于其由復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中而成,本發(fā)明具優(yōu)良的附著力、耐沖擊性和柔韌性,突出的耐熱性,可長期經受200℃的工作溫度;具有卓越的耐候性和保色保光性,以便于保留基地建筑材料質地,滿足對建筑立面的裝飾要求,作為外墻涂覆材料,需要抗風化,耐老化,耐酸雨侵襲。本發(fā)明隔熱效果顯著持久,而且不易氧化、壽命比金屬膜多一倍,在金屬膜的基礎上,真正做到了完美體現墻體表面涂飾材料質地的完美體現標準:覆膜不氧化、不褪色、高隔熱、高透光、低反光、色澤持久,使用壽命長。
【專利說明】基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑節(jié)能領域,具體是一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002]在我國,所有建筑必須達到國家規(guī)定的節(jié)能要求,建筑節(jié)能設計屬國家強制性標準執(zhí)行的要求。由于傳統(tǒng)節(jié)能材料以“富含靜態(tài)空氣泡”為特征,其先天的缺陷是造成建筑墻體普遍開裂、滲水、表面裝飾材料脫落,縮短建筑使用壽命。為了彌補傳統(tǒng)節(jié)能材料的缺陷,近年來以薄體節(jié)能材料為代表的一系列科技含量高的節(jié)能產品應運而生。
[0003]“房子沒有冬天夏天”,影響建筑主體舒適度的因素是環(huán)境大氣熱的包裹。薄膜型節(jié)能材料涂覆在建筑與大氣環(huán)境間的“分界面”上。在大氣環(huán)境中,由于分子間的自由程如果大于質點,那么它們之間的熱傳遞方式就不是傳導;建筑包裹在大氣環(huán)境中,氣體不是質點連續(xù)排列的界面,自然界非接觸的熱影響恰恰主要是熱輻射和熱對流。
[0004]


【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料及其制備方法。
[0006]一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于其由復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中而成,復合納米級絕熱陶瓷材料占變性硅丙烯酸乳液的重量百分比為9-10%,所述復合納米級絕熱陶瓷材料由金屬成分與納米級絕熱陶瓷材料合成,納米級絕熱陶瓷材料包含氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物,氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物其比重占納米級絕熱陶瓷材料的5-8%,所述氧化物穩(wěn)定劑化合物包含一種或多種以下化合物:氧化鐿、氧化釔、氧化鉿、氧化鑭、氧化鉭或氧化錯,其單一材料不大于納米級絕熱陶瓷材料重量的5%,同時納米級絕熱陶瓷材料中還包括30-35%重量的八102;17%重量的810 2,納米級絕熱陶瓷材料還包括陶瓷中空微珠,其空腔為充填惰性氣體或真空,陶瓷中空微珠密度在0.35-0.37^8/0^,直徑 200-60011111。
[0007]所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述變性硅丙烯酸乳液由以下重量百分數的原料組成:
甲基丙烯酸甲酯32-35%
苯乙烯3-20%
丙烯酸丁酯43-45%
丙烯酸2-3%
有機硅單體3-5% 八甲基環(huán)四硅氧烷8-12%
引發(fā)劑0.35%
乳化劑 0.05-0.095%
足量去離子水。
[0008]所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述金屬成分是鋁、鋯、石墨、硅、銀、鋅中的一種或幾種。
[0009]所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述氧化物穩(wěn)定劑還可以是分布在化學元素周期表中1118、~ 8、V 8族,核外有兩個電子的微量元素化合物。
[0010]所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述乳化劑是十二烷基磺酸鈉或苯乙烯磺酸鈉,所述引發(fā)劑是過硫酸鉀或過硫酸銨。
[0011]所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料的制備方法,其特征在于包括如下步驟:
1)制備變性硅丙烯酸乳液:向帶有冷凝器、攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口輸液裝置,加入去離子水、在851水溫中,加入八甲基環(huán)四硅氧烷、有機硅單體、乳化劑、引發(fā)劑,均勻攪拌徹底;加入版10??!,中和溶液,在緩慢攪拌融合中分別滴加甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯,丙烯酸丁酯,以及丙烯酸,加注完畢,將混合溶液升溫至911并保溫35-=;
2)復合納米級絕熱陶瓷材料的制備:復合納米級絕熱陶瓷材料在特制高溫、高壓反應艙中熔融制備,陶瓷中空微珠通過真空負壓吸虹隧道或充填惰性氣體來制備;
直接填充納米粉體在聚合物基體中合成納米復合材料的方法。就目前來看,這種方法應用還是比較多的。首先是納米粒子與高分子材料的直接混合法,混合的形式可以使溶液、乳液、熔融等共混。這種方法的優(yōu)點是簡單易行,可供選擇的納米材料種類較多,無機納米材料與有機聚合物的幾何參數和體積分數便于控制,如利用反相膠乳制備納米1102粒子,在~ 一甲基吡咯烷酮(匪?)中與聚酰亞胺溶液共混,制備出納米1102 / ?1復合材料。
[0012]但這種方法存在一定缺陷,即所得復合體系的納米單元空間分布參數一般難以確定,且納米微粒易于團聚,納米相在有機聚合物基體中產生相分離,影響復合材料的物理性能。當然,對納米粒子進行表面改性,通過改善納米微粒的分散性可以克服這個缺點,而且還能夠提高其表面活性.使表面產生新特性。
[0013]米微粒原位合成法
利用聚合物特有的官能團對金屬離子的絡合吸附及基體對反應物運動的空間位阻,或是基體提供了納米級的空間限制,從而原位反應生成納米微粒構成納米復合材料.生成納米微粒的前驅體可以是有機金屬化合物,也可以是高分子官能團上吸附的金屬離子等;納米單元生成的反應方式有輻射、加熱、光照、氣體反應和溶液反應等多種形式,常用于制備納米會屬、納米硫化物和納米氧化物等納米單元復合的功能材料。利用聚合物離聚體,如共聚物的磺酸鋅鹽、丙烯酸鉛離聚體溶膠在良溶劑中與取3反應,可制各多種金屬硫化物的納米復合材料;在含有銀鹽的聚乙烯醇水溶液中,以化2為硫源,通過水熱法合成了八阱5聚乙烯醇納米復合材料,球形的納米八923的粒徑約為80?12011111 ;利用聚合物離聚體經化學還原制備納米氧化鐵高分子復合材料:以乙烯吡啶的均聚物、衣糠酸和丙烯酸的共聚物的結構特點,與鐵鹽溶液反應、成膜,形成各種復合鐵離子聚合物,后經肼還原,獲得磁性納米?6304的復合材料。這種材料具有納米鐵氧體粒子的性能,又具有高分子材料易加工成型的特點。
[0014]聚合物基體原位聚合法
此法主要是在納米微粒的有機單體的膠體溶液,有機單體在一定條件下,原位聚合生成有機聚合物,形成分散有納米微粒的復合材料。這種方法的關鍵是保持膠體溶液的穩(wěn)定性,膠體粒予不發(fā)生團聚。表面修飾后的納米材料,具有形成穩(wěn)定膠體的性質。將有機物處理的納米8102以分散到紫外光可固化溶液中,輻射一定劑量的紫外光,使這種混合溶液在短時間內快速固化形成體系相材料,這種材料具有較高的力學性能和熒光特性。利用^18地還原撤11(^14到納米金離子,在包裹上一層十二烷基硫醇進行表面功能化,這不僅阻止八11粒子的團聚,而且其烴基可增強如粒予與許多聚合物的相容性。將這種修飾的納米金微粒加入到甲基丙烯酸甲酯(―)單體中,引發(fā)聚合得到如/聚甲基丙烯酸甲酯納米復合材料。將貴金屬絡合物先溶解于高分子前驅體―中,在較低的溫度下聚合,得到金屬絡合物的嫩固溶體,然后再120?140^溫度范圍內加熱,則在?1嫩中原位形成了貴金屬納米粒子,制備出了貴金屬、八11等)/91嫩復合材料。同樣的方法,8102分散到丙烯腈溶液中,進行自由基聚合可以得到3102 /聚丙烯腈納米復合材料,也可以獲得8102 /聚吡咯納米復合材料。這些復合材料可用于金、鈀等稀有金屬的吸附回收,而且效果相當好‘81。XIX 10風;等[91等采用甲基丙烯酸丁酯聚合物乳液與預水解的四乙氧基硅烷混合制備出納米3102 —聚甲基丙烯酸了 ‘酯納米復合材料。
[0015]利用此方法可以成為聚合物修飾納米微粒的一種好方法,如將乙烯等可聚合單體或是聚合物噴束沉積到選定的納米微粒上,可得到穩(wěn)定的聚合物改性的納米微粒,進而合成納米復合材料。
[0016]3)將復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中:采用機械分散、攪拌融合,攪拌速度控制在1500轉加化,一米直徑容器,攪拌螺旋槳直徑50-60(^ ;每次攪拌時間40111111以上,保證融合均勻。
[0017]本發(fā)明具優(yōu)良的附著力、耐沖擊性和柔韌性,突出的耐熱性,可長期經受2001的工作溫度;具有卓越的耐候性和保色保光性,以便于保留基地建筑材料質地,滿足對建筑立面的裝飾要求,作為外墻涂覆材料,需要抗風化,耐老化,耐酸雨侵襲。本發(fā)明隔熱效果顯著持久,而且不易氧化、壽命比金屬膜多一倍,在金屬膜的基礎上,真正做到了完美體現墻體表面涂飾材料質地的完美體現標準:覆膜不氧化、不褪色、高隔熱、高透光、低反光、色澤持久,使用壽命長。

【具體實施方式】
[0018]實施例1
變性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯32%
苯乙烯3%
丙烯酸丁酯45%
丙烯酸2% 有機硅單體5%
八甲基環(huán)四娃氧燒8%
過硫酸銨0.35%
十二烷基磺酸鈉0.05%
足量去離子水。
[0019]制備方法如下:
1)制備變性硅丙烯酸乳液:向帶有冷凝器、攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中,加入蒸餾水、聚乙烯醇升溫到901并保溫,加入乳化劑和部分引發(fā)劑、部分丙烯酸類單體,恒溫攪拌1卜后,勻速滴加剩余丙烯酸類單體和引發(fā)劑的混合溶液,當丙烯酸類單體還剩10%時,在滴液漏斗中加入有機硅單體乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷,同時在四口燒瓶中加入乙二醇;
2)復合納米級絕熱陶瓷材料的制備:
復合納米級絕熱陶瓷材料由金屬成分與納米級絕熱陶瓷材料合成,納米級絕熱陶瓷材料包含氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物,氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物其比重占納米級絕熱陶瓷材料的5%,氧化物穩(wěn)定劑化合物是氧化鐿,占納米級絕熱陶瓷材料重量的3%,同時納米級絕熱陶瓷材料中還包括30%重量的八102 ; 17%重量的8102,納米級絕熱陶瓷材料還包括陶瓷中空微珠,其空腔為充填惰性氣體或真空,陶瓷中空微珠密度在0.354/01113,直徑20011111。金屬成分是鋁。復合納米級絕熱陶瓷材料在特制高溫、高壓反應艙中熔融制備,陶瓷中空微珠通過真空負壓吸虹隧道或充填惰性氣體來制備;
3)將復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中,復合納米級絕熱陶瓷材料占變性硅丙烯酸乳液的重量百分比為9%。
[0020]經過實驗,實施例1的抗福射薄膜型建筑節(jié)能材料的全波段0.2-3微米福射波發(fā)射率達到90%,陽光反射比為83%。
[0021]實施例2
變性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯33%
苯乙烯4%
丙烯酸丁酯44%
丙烯酸2%
有機硅單體4%
八甲基環(huán)四娃氧燒10%
過硫酸銨0.35%
十二烷基磺酸鈉0.086%
足量去離子水。
[0022]制備方法如下:
1)制備變性硅丙烯酸乳液:向帶有冷凝器、攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中,加入蒸餾水、聚乙烯醇升溫到901并保溫,加入乳化劑和部分引發(fā)劑、部分丙烯酸類單體,恒溫攪拌1卜后,勻速滴加剩余丙烯酸類單體和引發(fā)劑的混合溶液,當丙烯酸類單體還剩10%時,在滴液漏斗中加入有機硅單體乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷,同時在四口燒瓶中加入乙二醇;
2)復合納米級絕熱陶瓷材料的制備:
復合納米級絕熱陶瓷材料由金屬成分與納米級絕熱陶瓷材料合成,納米級絕熱陶瓷材料包含氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物,氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物其比重占納米級絕熱陶瓷材料的6%,氧化物穩(wěn)定劑化合物是氧化釔,占納米級絕熱陶瓷材料重量的4%,同時納米級絕熱陶瓷材料中還包括33%重量的八102;17%重量的8102,納米級絕熱陶瓷材料還包括陶瓷中空微珠,其空腔為充填惰性氣體或真空,陶瓷中空微珠密度在0.364/01113,直徑40011111。金屬成分是鋯。復合納米級絕熱陶瓷材料在特制高溫、高壓反應艙中熔融制備,陶瓷中空微珠通過真空負壓吸虹隧道或充填惰性氣體來制備;
3)將復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中,復合納米級絕熱陶瓷材料占變性硅丙烯酸乳液的重量百分比為9%。
[0023]經過實驗,實施例1的抗福射薄膜型建筑節(jié)能材料的全波段0.2-3微米福射波發(fā)射率達到95%,陽光反射比為87%。
[0024]實施例3
變性硅丙烯酸乳液配方:
甲基丙烯酸甲酯35%
苯乙烯5%
丙烯酸丁酯43%
丙烯酸2%
有機硅單體3%
八甲基環(huán)四娃氧燒8%
過硫酸銨0.35%
十二烷基磺酸鈉0.095%
足量去離子水。
[0025]制備方法如下:
1)制備變性硅丙烯酸乳液:向帶有冷凝器、攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中,加入蒸餾水、聚乙烯醇升溫到901并保溫,加入乳化劑和部分引發(fā)劑、部分丙烯酸類單體,恒溫攪拌1卜后,勻速滴加剩余丙烯酸類單體和引發(fā)劑的混合溶液,當丙烯酸類單體還剩10%時,在滴液漏斗中加入有機硅單體乙烯基三-(13-甲氧基乙氧基)硅烷,同時在四口燒瓶中加入乙二醇;
2)復合納米級絕熱陶瓷材料的制備:
復合納米級絕熱陶瓷材料由金屬成分與納米級絕熱陶瓷材料合成,納米級絕熱陶瓷材料包含氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物,氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物其比重占納米級絕熱陶瓷材料的8%,氧化物穩(wěn)定劑化合物是氧化鑭,占納米級絕熱陶瓷材料重量的5%,同時納米級絕熱陶瓷材料中還包括35%重量的八102 ; 17%重量的8102,納米級絕熱陶瓷材料還包括陶瓷中空微珠,其空腔為充填惰性氣體或真空,陶瓷中空微珠密度在0.374/挪3,直徑60011111。金屬成分是鋅。復合納米級絕熱陶瓷材料在特制高溫、高壓反應艙中熔融制備,陶瓷中空微珠通過真空負壓吸虹隧道或充填惰性氣體來制備;
3)將復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中,復合納米級絕熱陶瓷材料占變性硅丙烯酸乳液的重量百分比為9%。
[0026]經過實驗,實施例1的抗福射薄膜型建筑節(jié)能材料的全波段0.2-3微米福射波發(fā)射率達到92%,陽光反射比為85%。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于其由復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中而成,復合納米級絕熱陶瓷材料占變性硅丙烯酸乳液的重量百分比為9-10%,所述復合納米級絕熱陶瓷材料由金屬成分與納米級絕熱陶瓷材料合成,納米級絕熱陶瓷材料包含氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物,氧化鋯或氧化鉿晶格結構和氧化物穩(wěn)定劑化合物其比重占納米級絕熱陶瓷材料的5-8%,所述氧化物穩(wěn)定劑化合物包含一種或多種以下化合物:氧化鐿、氧化釔、氧化鉿、氧化鑭、氧化鉭或氧化錯,其單一材料不大于納米級絕熱陶瓷材料重量的5%,同時納米級絕熱陶瓷材料中還包括30-35%重量的Alo2; 17%重量的s1 2,納米級絕熱陶瓷材料還包括陶瓷中空微珠,其空腔為充填惰性氣體或真空,陶瓷中空微珠密度在0.35-0.37kg/cm3,直徑200_600nmo
2.如權利要求1所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述變性硅丙烯酸乳液由以下重量百分數的原料組成: 甲基丙烯酸甲酯32-35% 苯乙烯3-20% 丙烯酸丁酯43-45% 丙烯酸2-3% 有機硅單體3-5% 八甲基環(huán)四硅氧烷8-12% 引發(fā)劑0.35%
乳化劑 0.05-0.095% 足量去離子水。
3.如權利要求1所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述金屬成分是鋁、鋯、石墨、硅、銀、鋅中的一種或幾種。
4.如權利要求1所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述氧化物穩(wěn)定劑還可以是分布在化學元素周期表中III B、IV B、V B族,核外有兩個電子的微量元素化合物。
5.如權利要求2所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料,其特征在于所述乳化劑是十二烷基磺酸鈉或苯乙烯磺酸鈉,所述引發(fā)劑是過硫酸鉀或過硫酸銨。
6.如權利要求1所述的一種基于硅丙烯酸融合陶瓷復合材料的抗輻射薄膜型建筑節(jié)能材料的制備方法,其特征在于包括如下步驟: 1)制備變性硅丙烯酸乳液:向帶有冷凝器、攪拌器、溫度計、滴液漏斗的四口輸液裝置,加入去離子水、在85°C水溫中,加入八甲基環(huán)四硅氧烷、有機硅單體、乳化劑、引發(fā)劑,均勻攪拌徹底;加入NaOH,中和溶液,在緩慢攪拌融合中分別滴加甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯,丙烯酸丁酯,以及丙烯酸,加注完畢,將混合溶液升溫至91°C并保溫35min ; 2)復合納米級絕熱陶瓷材料的制備:復合納米級絕熱陶瓷材料在特制高溫、高壓反應艙中熔融制備,陶瓷中空微珠通過真空負壓吸虹隧道或充填惰性氣體來制備; 3)將復合納米級絕熱陶瓷材料懸浮于變性硅丙烯酸乳液中:采用機械分散、攪拌融合,攪拌速度控制在1500轉/min,一米直徑容器,攪拌螺旋槳直徑50-60cm ;每次攪拌時間 40min以上,保證融合均勻。
【文檔編號】C04B35/48GK104497771SQ201410791809
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】吳聞濤 申請人:浙江威廉姆節(jié)能科技有限公司
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