CN104087047A

CN104087047A - 一种保温涂料及制备方法

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Publication number: CN104087047A
Application number: CN201410359928.9A
Authority: CN
Inventors: 徐子航; 赵晶晶; 张志华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明提供了一种保温涂料及制备方法，保温涂料包括包气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料，气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料的重量比为(0.5～1)：(10～20)：(25～50)。保温涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备气凝胶粉体；步骤二：提供红外反射材料和所述乳胶涂料；步骤三：按照预定比例，将气凝胶粉体和红外反射材料倒入乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成保温涂料。本发明所提供的保温涂料具备保温隔热、阻燃绝燃、方便施工以及净化空气等诸多效果，使得该保温涂料具有非常良好的应用前景。

Description

一种保温涂料及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种保温涂料及制备方法。

背景技术

目前，外墙保温体系以EPS(expanded polystyrene board，聚苯乙烯泡沫塑料)板薄抹灰外墙外保温系统和胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温系统应用最为普遍，应用技术也较为成熟。

对于EPS板薄抹灰外墙外保温系统而言，存在防火性能欠佳，不适宜异形复杂构造，而且在施工过程中，还存在工序繁琐、施工不当易开裂脱落等问题，并且在整个体系中存在大量的板缝，易形成热桥等问题。

胶粉EPS颗粒保温浆料以预混合型干拌沙浆为主要胶凝材料，以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料，按比例配置，在现场加以搅拌均匀涂抹在外墙内外表面，即可形成外墙外保温系统。在施工过程中，界面砂浆未涂抹或涂抹量不足导致胶粉聚苯颗粒保温砂浆与基层咬合不好，导致附着力差会产生空鼓等问题。而且，胶粉聚苯颗粒保温砂浆由于其不耐高温、易燃，导致安全性能低下，因此使用也越来越少。

因此有必要开发一种新的保温材料，以解决以EPS为基本保温材料的外墙保温系统存在的不耐高温易燃和施工过程复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保温涂料及制备方法，用于解决传统的外墙保温系统易燃和施工过程复杂的问题，既满足了保温效果又避免了保温系统易燃，并且该保温涂料的发明使得施工过程变得简单易于操作，从而达到节能环保、降低施工成本的目的。

为了实现解决上述问题，本发明提供一种保温涂料，包括气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料，所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为(0.5～1)：(10～20)：(25～50)。

可选的，在所述保温涂料中，所述气凝胶粉体为氧化硅气凝胶粉体。

可选的，在所述保温涂料中，所述红外反射材料为二氧化钛或空心微珠。

可选的，在所述保温涂料中，所述乳胶涂料包括以下组分，各组分按照重量份为：氨水10～15，甲级丙烯酸丁酯195～210，去离子水320～380，丙烯酸酯树脂155～175，过硫酸氨3～7。

相应的，本发明还提供一种所述保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备所述气凝胶粉体；

步骤二：提供所述红外反射材料和所述乳胶涂料；

步骤三：按照预定比例，将所述气凝胶粉体和所述红外反射材料倒入所述乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成所述保温涂料。

可选的，在所述保温涂料的制备方法中，当所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为1：(10～20)：50时，预定时间为20～25分钟。

可选的，在所述保温涂料的制备方法中，当所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为0.5：(10～20)：50时，预定时间为10～15分钟。

可选的，在所述保温涂料的制备方法中，所述步骤一包括如下步骤：

S1:制备氧化硅湿凝胶：将正硅酸四乙酯、有机溶剂与去离子水混合搅拌，再添加催化剂后搅拌5～10分钟，静置12～24小时后，获得氧化硅湿凝胶；其中，所述正硅酸四乙酯、有机溶剂、去离子水和催化剂的摩尔比为(0.5～1)：(1～4)：(0.1～0.25)：(0.03～0.04)；

S2：老化和置换：将步骤S1中所得的氧化硅湿凝胶用乙醇覆盖并静置老化3天，老化期间用乙醇置换2～4次，每次12～24小时，然后将乙醇倒出；

S3：让氧化硅湿凝胶自然干燥至结块形成氧化硅气凝胶；以及

S4：将所述氧化硅气凝胶磨粉形成所述氧化硅气凝胶粉体。

可选的，在所述保温涂料的制备方法中，在所述步骤S2和步骤S3之间还包括：用六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷混合溶液对氧化硅湿凝胶进行表面修饰。

可选的，在所述保温涂料的制备方法中，所述有机溶剂为乙醇或甲醇，所述催化剂为氢氟酸。

本发明的保温涂料，可以用于建筑物的外墙、内墙、墙砖或者地砖，直接将保温涂料涂刷在外墙或内墙的表面，即相当于在外墙或者内墙表面设置一层保温层；同样，将该保温涂料涂刷到墙砖或者地砖背面，墙砖或地砖就变成了保温墙砖或保温地砖了，不需要额外的辅助施工，即可完成保温层的设置，从而降低了施工成本。

本发明所提供的保温涂料，包括气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料，所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为(0.5～1)：(10～20)：(25～50)。本发明分析了气凝胶的多孔、低热导率和易碎的特征，将气凝胶与乳胶涂料相混合，用气凝胶提高乳胶涂料的保温隔热效果，用乳胶涂料增强气凝胶的机械强度，同时加入红外反射材料，优化红外阻隔性能并同时提高保温涂料的附着力，防止裂纹并延长保温涂料的寿命。以所述保温涂料代替传统技术中的EPS板薄抹灰外墙或者胶粉EPS颗粒保温浆料，不需要增加额外的工序，直需要将本发明的保温涂料作为外墙涂料，直接涂刷在外墙表面即可完成保温层的设置，施工方便；此外气凝胶粉优异的隔热和阻燃特性也使得保温效果优异而且安全，从而达到了节能环保、降低施工成本的目的。

附图说明

图1为本发明实施例一的保温涂料和乳胶涂料分别涂刷的纸板，经过加热后的温度变化图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于，将具有良好保温和阻燃效果的气凝胶粉体与具有方便施工的乳胶涂料混合，并加入具有增强机械强度和改善附着力的红外发射材料，得到本发明的保温涂料，保温涂料使得保温层的施工过程变得简单易行，避免了保温层易燃、保温效果差以及施工过程中出现的各种问题。

SiO₂气凝胶是由SiO₂网络骨架和填充在纳米空隙中的气体所构成的一种高分散固体材料。由于SiO₂气凝胶的密度仅有30～100kg/ml，并具有80％以上的孔隙率，且其孔径均为纳米网络骨架相互联结围绕所构成的2～50nm之间的介孔尺寸，这种特殊的多孔结构使得SiO₂气凝胶具有非常优异的隔热性能。同时这种特殊的多孔结构也导致了SiO₂气凝胶没有很好地机械强度，非常容易破碎，因此无法采用SiO₂气凝胶直接用作保温层。申请人分析了乳胶涂料和红外发射材料的性能后，巧妙的将SiO₂气凝胶磨成粉体，并与乳胶涂料和红外发射材料混合形成了一种兼顾保温效果、施工便利和结实可靠的保温涂料。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的保温涂料及制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

首先：制备气凝胶粉体；

S1：制备氧化硅湿凝胶：将乙醇、正硅酸四乙酯和去离子水混合搅拌，然后再加入氢氟酸，搅拌5分钟，静止溶胶12小时得到氧化硅湿凝胶，其中：正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、氢氟酸的摩尔比为1:2:0.25:0.04。乙醇是作为有机溶剂使用的，而氢氟酸则作为催化剂使用的，优选的，氢氟酸的纯度为优级纯(GR)。

S2：老化和置换：将S1得到的氧化硅湿凝胶用乙醇覆盖并静止老化3天，老化期间用乙醇置换2～4次，每次12～24小时，然后将乙醇倒出；

S3：让氧化硅湿凝胶自然干燥至结块形成氧化硅气凝胶；

为了使步骤S3形成的氧化硅气凝胶具备疏水性，可以在步骤S2结束后，用六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷混合溶液对所述氧化硅湿凝胶进行表面修饰，使得氧化硅湿凝胶具备良好的疏水性能，从而使最后形成氧化硅气凝粉体以及保温涂料均具备疏水性，良好的疏水效果在涂料领域属于行业非常关心的品质。其中，六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷的体积比为5:1，六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷均采用化学纯(CP级)级别的纯度。

S4：将氧化硅气凝胶磨粉形成氧化硅气凝胶粉体。

接着：提供红外反射材料和乳胶涂料；

红外反射材料可以选择二氧化钛或空心微珠，乳胶涂料这可以选择目前常用的涂料，例如丙烯酸树脂类的涂料。乳胶涂料可以包括以下组分，各组分按照重量份为：氨水10～15，甲级丙烯酸丁酯195～210，去离子水320～380，丙烯酸酯树脂155～175，过硫酸氨3～7。

最后：按照预定比例，将气凝胶粉体和红外反射材料倒入乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成保温涂料。其中，气凝胶粉体、二氧化钛、乳胶涂料的重量比为1：10：50，将气凝胶粉体、二氧化钛和乳胶涂料混合在一起，混合搅拌20分钟左右，形成保温涂料。

将上述乳胶涂料和保温涂料分别涂刷到相同的纸板上，等待自然干燥后，用酒精灯分别加热两块纸板，测试并记录两块纸板的温度变化，得到如图1所示的温度变化曲线，在图1中A曲线表示的涂刷上述乳胶涂料纸板的温度变化曲线，B曲线表示的是涂刷了保温涂料纸板的温度变化曲线，从图1可以看到，A曲线温度变化幅度远低于B曲线的温度变化幅度，可见，保温涂料的保温效果要明显好于乳胶涂料。

实施例二

首先：制备气凝胶粉体；

S1：制备氧化硅湿凝胶：将甲醇、正硅酸四乙酯和去离子水混合搅拌，然后再加入氢氟酸，搅拌5分钟，静止溶胶12小时得到氧化硅湿凝胶，其中：正硅酸四乙酯、甲醇、去离子水、氢氟酸的摩尔比为1:4:0.25:0.06。

S3：让氧化硅湿凝胶自然干燥至结块形成氧化硅气凝胶；

S4：将氧化硅气凝胶磨粉形成氧化硅气凝胶粉体。

接着：提供红外反射材料和乳胶涂料；

最后：按照预定比例，将气凝胶粉体和红外反射材料倒入乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成保温涂料。其中，气凝胶粉体、二氧化钛、乳胶涂料的重量比为1：20：50，将气凝胶粉体、二氧化钛和乳胶涂料混合在一起，混合搅拌20分钟左右，形成保温涂料。

实施例三

首先：制备气凝胶粉体；

S1：制备氧化硅湿凝胶：将乙醇、正硅酸四乙酯和去离子水混合搅拌，然后再加入氢氟酸，搅拌5分钟，静止溶胶12小时得到氧化硅湿凝胶，其中：正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、氢氟酸的摩尔比为1:2:0.25:0.04。

S3：让氧化硅湿凝胶自然干燥至结块形成氧化硅气凝胶；

S4：将氧化硅气凝胶磨粉形成氧化硅气凝胶粉体。

接着：提供红外反射材料和乳胶涂料；

最后：按照预定比例，将气凝胶粉体和红外反射材料倒入乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成保温涂料。其中，气凝胶粉体、二氧化钛、乳胶涂料的重量比为1：10：50，将气凝胶粉体、二氧化钛和乳胶涂料混合在一起，混合搅拌15分钟左右，形成保温涂料。

实施例四

首先：制备气凝胶粉体；

S1：制备氧化硅湿凝胶：将乙醇、正硅酸四乙酯和去离子水混合搅拌，然后再加入氢氟酸，搅拌5分钟，静止溶胶12小时得到氧化硅湿凝胶，其中：正硅酸四乙酯、乙醇、去离子水、氢氟酸的摩尔比为1:4:0.25:0.06。

S3：让氧化硅湿凝胶自然干燥至结块形成氧化硅气凝胶；

S4：将氧化硅气凝胶磨粉形成氧化硅气凝胶粉体。

接着：提供红外反射材料和乳胶涂料；

最后：按照预定比例，将气凝胶粉体和红外反射材料倒入乳胶涂料中，混合搅拌预定时间，制成保温涂料。其中，气凝胶粉体、二氧化钛、乳胶涂料的重量比为1：20：50，将气凝胶粉体、二氧化钛和乳胶涂料混合在一起，混合搅拌15分钟左右，形成保温涂料。

综上所述，本发明所提供的保温涂料包括气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料。将气凝胶粉体的隔热、阻燃性能和优异的吸附性能、红外发射材料的红外隔热性能、以及乳胶涂料的施工便捷性有机的结合在一起，形成了既有保温效果、又具有阻燃效果，还又方便施工的保温涂料。同时，因为气凝胶的多孔结构，因此气凝胶也经常被用作吸附材料，用于净化空气。这种吸附功能在本发明的保温涂料中也得到了相应的体现，使用本发明的保温涂料，再实现上述功能的前提下，还具备吸收空气中有害气体净化空气的作用。保温隔热、阻燃绝燃、方便施工以及净化空气等诸多效果，使得该保温材料具有非常广阔的应用前景。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种保温涂料，其特征在于，包括气凝胶粉体、红外反射材料和乳胶涂料，所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为(0.5～1)：(10～20)：(25～50)。

2.如权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，所述气凝胶粉体为氧化硅气凝胶粉体。

3.如权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，所述红外反射材料为二氧化钛或空心微珠。

4.如权利要求1所述的保温涂料，其特征在于，所述乳胶涂料包括以下组分，各组分按照重量份为：氨水10～15，甲级丙烯酸丁酯195～210，去离子水320～380，丙烯酸酯树脂155～175，过硫酸氨3～7。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备所述气凝胶粉体；

步骤二：提供所述红外反射材料和所述乳胶涂料；

6.如权利要求5所述的保温涂料的制备方法，其特征在于，当所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为1：(10～20)：50时，预定时间为20～25分钟。

7.如权利要求5所述的保温涂料的制备方法，其特征在于，当所述气凝胶粉体、所述红外反射材料和所述乳胶涂料的重量比为0.5：(10～20)：50时，预定时间为10～15分钟。

8.如权利要求5所述的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤一包括如下步骤：

S4：将所述氧化硅气凝胶磨粉形成所述氧化硅气凝胶粉体。

9.如权利要求8所述的保温涂料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2和步骤S3之间还包括：用六甲基二硅氧烷和三甲基氯硅烷混合溶液对所述氧化硅湿凝胶进行表面修饰。

10.如权利要求8所述的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇或甲醇，所述催化剂为氢氟酸。