一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：去離子水5-10份、乙二醇1-2份、纖維3-5份、硅藻土3-5份、丙烯酸乳液30-40份、玻璃微珠15-25份、20%二氧化硅氣凝膠水性漿20-40份、助劑1.4-2.9份。本發(fā)明的納米絕熱外墻涂料以自交聯(lián)丙烯酸乳液為成膜物、以SiO2氣凝膠、空心玻璃微珠、硅酸鋁短切纖維為填料，在多種助劑的配合下制備而成。該涂料采用納米孔絕熱，具有施工層薄、安全防火性能佳、環(huán)保節(jié)能、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑保溫隔熱涂料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能降耗、低碳環(huán)保是實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。目前，我國(guó)建筑能耗已占社會(huì)總能耗的1/3，單位面積能耗比氣候條件接近的的發(fā)達(dá)國(guó)家高2-3倍，建筑供暖造成的空氣污染比發(fā)達(dá)水平高2-5倍，供熱采暖能耗占社會(huì)總能耗的10%，約1.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)既有建筑面積達(dá)400億m2，每年新增建筑面積30億m2，其中高能耗建筑占95%以上，為此國(guó)家將建筑節(jié)能指標(biāo)由50%提高到70%，并對(duì)既有建筑逐步進(jìn)行節(jié)能改造，同時(shí)要兼顧冬季采暖與夏季空調(diào)的能源平衡。在建筑節(jié)能措施中，目前我國(guó)推行的EPS/XPS板薄抹灰外保溫系統(tǒng)，存在著防火性能低、易開裂滲水甚至空鼓和脫落現(xiàn)象，并且為將來嚴(yán)重的白色垃圾污染埋下了隱患；聚氨酯硬泡噴涂系統(tǒng)，防火性能差、存在著安全隱患；聚苯顆粒保溫漿料和?；⒅楸厣皾{因涂層厚、施工周期長(zhǎng)、保溫效果差等原因淡出市場(chǎng)。市場(chǎng)急需一種防火、安全、保溫隔熱性能優(yōu)異、施工方便、性價(jià)比優(yōu)良的薄層水性絕熱外墻涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的涂料存在防火性能差、施工周期長(zhǎng)、保溫效果差等問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種納米絕熱外墻涂料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:去離子水5-10份、乙二醇1-2份、纖維3-5份、硅藻土 3-5份、丙烯酸乳液30-40份、玻璃微珠15-25份、20% 二氧化硅氣凝膠水性漿20-40份、助劑1.4-2.9份。
[0005]其中，所述玻璃微珠為空心玻璃微珠，所述纖維為硅酸鋁短切纖維，所述丙烯酸乳液為自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液。
[0006]其中，所述助劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
[0007]分散劑50400.4-0.8
[0008]潤(rùn)濕劑X4050.1-0.2
[0009]多功能胺助劑AMP-95 0.1-0.2
[0010]消泡劑NXZ0.2-0.5
[0011]防腐劑LXE0.1-0.3
[0012]增稠劑TT9350.2-0.4
[0013]流平劑RM-20200.3-0.5。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種納米絕熱外墻涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0015]步驟一，制備20% 二氧化硅氣凝膠水性漿；
[0016]步驟二，將硅藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空，除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿,抽真空攪拌l_2h后制成改性氣凝膠；
[0017]步驟三，將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散20_40min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及步驟一中的改性氣凝膠，攪拌5-15min，低速攪拌下加入玻璃微珠，攪拌10_30min,加增稠劑攪拌5_15min,過濾出料。
[0018]所述20% 二氧化硅氣凝膠水性漿的制備方法是:在質(zhì)量份數(shù)為80份去離子水中，加入2-3份潤(rùn)濕劑、2-3份分散劑、0.3-0.5份消泡劑、1_2份流平劑攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散20-40分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩20-40分鐘，然后經(jīng)研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止。
[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0020]本發(fā)明的納米絕熱外墻涂料以自交聯(lián)丙烯酸乳液為成膜物、以SiO2氣凝膠、空心玻璃微珠、硅酸鋁短切纖維為填料，在多種助劑的配合下制備而成。該涂料采用納米孔絕熱，具有施工層薄、安全防火性能佳、環(huán)保節(jié)能、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的涂料存在防火性能差、施工周期長(zhǎng)、保溫效果差等問題，提供一種納米絕熱外墻涂料及其制備方法。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種納米絕熱外墻涂料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:去離子水5-10份、乙二醇1-2份、纖維3-5份、硅藻土 3-5份、丙烯酸乳液30-40份、玻璃微珠15-25份、20% 二氧化硅氣凝膠水性漿20-40份、助劑1.4-2.9份。
[0024]其中，所述纖維為硅酸鋁短切纖維，纖維長(zhǎng)度0.15-2.5um,纖維直徑2-4um，壓縮狀態(tài)下密度為0.13-0.20g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.036-0.060W/ Cm.k);具有優(yōu)良的柔韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性、耐高溫性、吸音性，具有抗拉強(qiáng)度大、低導(dǎo)熱率、低熱容量、低密度等特點(diǎn)。納米絕熱涂料中加入適量的硅酸鋁短切纖維，利用其在涂層中的亂向分布，構(gòu)成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不但提高了涂層的孔隙率，同時(shí)也增強(qiáng)了涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和柔韌抗裂性。
[0025]所述丙烯酸乳液為自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液，是一種高固含量、低成膜溫度、紫外線交聯(lián)的彈性丙烯酸乳液，是納米絕熱涂料的成膜物；其玻璃化溫度低，導(dǎo)熱系數(shù)低[0.06w/(m.k)]、彈縮性好、耐低溫性優(yōu)異、防水抗?jié)B性佳、附著力好。
[0026]所述二氧化硅氣凝膠水性漿，是一種保溫隔熱性能非常優(yōu)秀的輕質(zhì)納米多孔非晶固體材料，其孔隙率高達(dá)80-99%，孔洞的典型尺寸為2-50nm，平均孔徑為20nm，比表面積為600-1000m2/g，表觀密度為0.003-0.35cm3/g,室溫導(dǎo)熱系數(shù)可低達(dá)0.013W/ (m -k),即使在800°C高溫下，其導(dǎo)熱系數(shù)才為0.043W/ Cm.k)，且高溫下不分解，無有害氣體放出，是純綠色環(huán)保材料。Si02氣凝膠保溫隔熱原理:
[0027]I)固體熱傳導(dǎo):Si02氣凝膠是由若干S1-O-Si基團(tuán)相互連接聚集形成的納米三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，由于近無窮多納米孔的存在，固體熱傳遞只能沿著孔壁傳遞，近無窮多氣孔壁構(gòu)成了近于“無窮長(zhǎng)路徑”效應(yīng)，使得固體熱導(dǎo)率降到幾乎最低極限。
[0028]2)對(duì)流熱傳導(dǎo):Si02氣凝膠的介孔尺寸為2-50nm,當(dāng)材料中的氣孔直徑小于70nm時(shí)，孔內(nèi)的空氣分子就失去了自由流動(dòng)的能力，相對(duì)地附著在氣孔壁上，此時(shí)，納米孔處于近似真空狀態(tài)，材料中的空氣對(duì)流減弱到最小極限。
[0029]3)輻射熱傳導(dǎo):輻射傳導(dǎo)熱是一種非接觸式的熱量傳遞。由于氣凝膠為均勻的納米氣孔，且具有極低的體積密度，使材料內(nèi)部氣孔壁數(shù)目趨于“無窮多”，而每個(gè)氣孔壁都有遮陽板的作用，從而產(chǎn)生近于“無窮多遮陽板”效應(yīng)，使輻射傳熱下降到最低極限。
[0030]所述硅藻土是單細(xì)胞低等水生植物硅藻的遺骸堆積而成，是一種含水二氧化硅(SiO2.ηΗ20)礦物，外觀為白至灰白或淺黃色粉末，密度小而質(zhì)輕松散，具有獨(dú)特有序的微孔結(jié)構(gòu)且孔道相互連通，空隙率達(dá)85%以上，比表面積達(dá)53.8萬/ (cm3/g)，彈性模量高，微粒質(zhì)硬，抗劃痕性能強(qiáng)，且耐酸、防腐、不燃、分散性好，并有良好的火山灰性能，極強(qiáng)的吸附性能和反應(yīng)活性。
[0031]所述SiO2氣凝膠雖然是很好的絕熱材料，但其強(qiáng)度低、脆性大、抗壓強(qiáng)度低，納米孔隙結(jié)構(gòu)在外力壓力下很容易破碎。為了提高SiO2氣凝膠絕熱涂料的力學(xué)性能，采用絕熱性能好、力學(xué)性能較高、吸附性強(qiáng)的硅藻土做作Si02氣凝膠的骨架增強(qiáng)材料；當(dāng)SiO2氣凝膠漿與硅藻土混合后，再負(fù)壓條件下納米氣凝膠粒子被開孔硅藻土吸附，未被吸附的部分納米氣凝膠粒子均勻分散在粒徑較粗的填料空隙間，從而提高了 SiO2氣凝膠的抗壓強(qiáng)度。
[0032]所述玻璃微珠為空心玻璃微珠，用作填料，其作用是為了提高隔熱涂料的力學(xué)性能，同時(shí)又不會(huì)大幅度提高涂膜的導(dǎo)熱系數(shù)；空心玻璃微珠是由特殊工藝制成的中空薄壁圓球粉狀、性能優(yōu)異的新型輕質(zhì)材料，具有密度低、體積大、導(dǎo)熱系數(shù)低、抗壓強(qiáng)度高、吸油率低、自流動(dòng)性好、耐高低溫、耐腐蝕、隔音、防輻射、吸水率低、電絕緣性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0033]所述助劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
[0034]分散劑50400.4-0.8
[0035]潤(rùn)濕劑X4050.1-0.2
[0036]多功能胺助劑AMP-95 0.1-0.2
[0037]消泡劑NXZ0.2-0.5
[0038]防腐劑LXE0.1-0.3
[0039]增稠劑TT9350.2-0.4
[0040]流平劑RM-2020 0.3-0.5。
[0041]所述分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增稠劑、防腐劑等均是常規(guī)水性涂料用助劑，在此不贅述。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種所述納米絕熱外墻涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0043]步驟一，制備20% 二氧化硅氣凝膠水性漿；
[0044]具體制備步驟為:在質(zhì)量份數(shù)為80份去離子水中，加入2-3份潤(rùn)濕劑、2-3份分散劑、0.3-0.5份消泡劑、1-2份流平劑攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散20-40分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩20-40分鐘，然后經(jīng)研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止；
[0045]所述分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、增稠劑、防腐劑等均是常規(guī)水性涂料用助劑，在此不贅述；
[0046]步驟二，將硅 藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空，除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿,抽真空攪拌l_2h后制成改性氣凝膠；
[0047]步驟三，將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散20_40min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及步驟一中的改性氣凝膠，攪拌5-15min，低速攪拌下加入玻璃微珠，攪拌10_30min,加增稠劑攪拌5_15min,過濾出料。
[0048]實(shí)施例1
[0049]稱量5kg去離子水、Ikg乙二醇、3kg娃酸招短切纖維、3kg娃藻土、30kg自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液、15kg空心玻璃微珠、20kg20% 二氧化硅氣凝膠水性漿、0.4kg分散劑5040、0.1kg潤(rùn)濕劑X405、0.1kg多功能胺助劑AMP-95、0.2kg消泡劑NXZ、0.1kg防腐劑LXE、0.2kg增稠劑 TT935、0.3kg 流平劑 RM-2020。
[0050]制備步驟如下:
[0051]20% 二氧化硅氣凝膠水性漿的制備過程為:在質(zhì)量份數(shù)為80kg去離子水中，加入2kg潤(rùn)濕劑X405、2kg分散劑5040、0.3kg消泡劑NXZUkg流平劑RM-2020攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散30分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩30分鐘，然后經(jīng)藍(lán)式研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止。
[0052]將硅藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空30min，真空度為75_80pa，然后除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿，抽真空攪拌1.5h后制成改性氣凝膠；將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散30min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及改性氣凝膠，攪拌IOmin,低速攪拌下加入玻璃微珠,攪拌20min,加增稠劑攪拌IOmin,過濾出料。
[0053]實(shí)施例2
[0054]制備步驟如下:稱量7kg去離子水、1.5kg乙二醇、4kg硅酸鋁短切纖維、4kg硅藻土、35kg自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液、20kg空心玻璃微珠、30kg20% 二氧化娃氣凝膠水性衆(zhòng)、0.6kg分散劑5040,0.15kg潤(rùn)濕劑X405、0.15kg多功能胺助劑AMP-95,0.3kg消泡劑NXZ、
0.2kg 防腐劑 LXE、0.3kg 增稠劑 TT935、0.4kg 流平劑 RM-2020。
[0055]20% 二氧化硅氣凝膠水性漿的制備過程為:在質(zhì)量份數(shù)為80kg去離子水中，加入
2.5kg潤(rùn)濕劑X405、2.5kg分散劑5040、0.4kg消泡劑NXZ、1.5kg流平劑RM-2020攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散30分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩30分鐘，然后經(jīng)藍(lán)式研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止。
[0056]將硅藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空35min，真空度為75_80pa，然后除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿，抽真空攪拌1.7h后制成改性氣凝膠；將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散35min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及改性氣凝膠，攪拌12min,低速攪拌下加入玻璃微珠,攪拌25min,加增稠劑攪拌12min,過濾出料。
[0057]實(shí)施例3
[0058]稱量IOkg去離子水、2kg乙二醇、5kg娃酸招短切纖維、5kg娃藻土、40kg自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液、25kg空心玻璃微珠、40kg20% 二氧化硅氣凝膠水性漿、0.8kg分散劑5040、
0.2kg潤(rùn)濕劑X405、0.2kg多功能胺助劑AMP-95、0.5kg消泡劑NXZ、0.3kg防腐劑LXE、0.4kg增稠劑 TT935、0.5kg 流平劑 RM-2020。
[0059]20% 二氧化硅氣凝膠水性漿的制備過程為:在質(zhì)量份數(shù)為80kg去離子水中，加入3kg潤(rùn)濕劑X405、3kg分散劑5040、0.4kg消泡劑NXZ、2kg流平劑RM-2020攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散30分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩30分鐘，然后經(jīng)藍(lán)式研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止。
[0060]將硅藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空25min，真空度為75_80pa，然后除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿，抽真空攪拌1.3h后制成改性氣凝膠；將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散25min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及改性氣凝膠，攪拌7min,低速攪拌下加入玻璃微珠,攪拌15min,加增稠劑攪拌7min,過濾出料。
[0061]實(shí)施例所得涂料性能如下表:
[0062]
【權(quán)利要求】
1.一種納米絕熱外墻涂料，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:去離子水5-10份、乙二醇1-2份、纖維3-5份、硅藻土 3-5份、丙烯酸乳液30-40份、玻璃微珠15-25份、20% 二氧化硅氣凝膠水性漿20-40份、助劑1.4-2.9份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米絕熱外墻涂料，其特征在于，所述玻璃微珠為空心玻璃微珠，所述纖維為硅酸鋁短切纖維，所述丙烯酸乳液為自交聯(lián)彈性丙烯酸乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米絕熱外墻涂料，其特征在于，所述助劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分: 分散劑 50400.4-0.8 潤(rùn)濕劑 X4050.1-0.2 多功能胺助劑AMP-95 0.1-0.2 消泡劑 NXZ0.2-0.5 防腐劑 LXE0.1-0.3 增稠劑 TT9350.2-0.4 流平劑 RM-20200.3-0.5。
4.一種納米絕熱外墻涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，制備20% 二氧化硅氣凝膠水性漿； 步驟二，將硅藻土加入反應(yīng)釜中后進(jìn)行抽真空，除去抽真空裝置，加入20% 二氧化硅氣凝膠水性漿,抽真空攪拌l_2h后制成改性氣凝膠； 步驟三，將去離子水、助劑、纖維加入攪拌罐內(nèi)，高速分散20-40min成漿，中速攪拌下加入丙烯酸乳液以及步驟一中的改性氣凝膠，攪拌5-15min，低速攪拌下加入玻璃微珠，攪拌10-30min,加增稠劑攪拌5_15min,過濾出料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米絕熱外墻涂料的制備方法，其特征在于，所述20%二氧化硅氣凝膠水性漿的制備方法是: 在質(zhì)量份數(shù)為80份去離子水中，加入2-3份潤(rùn)濕劑、2-3份分散劑、0.3-0.5份消泡劑、1-2份流平劑攪拌均勻，加入20份二氧化硅氣凝膠，高速分散20-40分鐘，再經(jīng)超聲波震蕩20-40分鐘，然后經(jīng)研磨機(jī)研磨至粒徑小于IOOnm為止。
【文檔編號(hào)】C09D133/00GK103788798SQ201410054211
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】劉成樓, 安逸, 郭立群 申請(qǐng)人:北京鑫元永立集成房屋有限公司