[发明专利]一种水性纳米绝热保温涂料

说明书

本发明公开一种纳米绝热保温涂料及其制备方法，属于特殊涂料技术领域。该纳米绝热保温涂料包括按质量百分含量计的组分：水5‑20；助剂1‑8；阻燃纤维2‑8；颜填料20‑45；粘结剂20‑40；偶联剂1‑5。其中颜填料包括二氧化硅气凝胶，空心陶瓷微珠，钛白粉和六钛酸钾晶须。粘结剂包括水溶性有机硅树脂；水性丙烯酸乳液；水性丙烯酸弹性乳液。本发明的涂料能在物体表面形成二氧化硅气凝胶三维网状结构，并向其中添加导热系数极低的空心陶瓷微珠和具有高近红外反射的金红石型纳米二氧化钛和低导热系数的六钛酸钾晶须作为红外遮光剂，制备得到纳米绝热保温涂料。

技术领域

本发明属于特殊涂料技术领域，具体涉及一种水性纳米绝热保温涂料制备方法。

技术背景

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料，是目前世界上最轻，隔热性能最好的隔热材料。具有三维网络结构，具有高达90％以上的孔隙率，纳米二氧化硅气凝胶的热导率由三部分组成：气态热导率，固态热导率，辐射热导率。空气分子的平均自由层在70mn左右，而纳米二氧化硅气凝胶的孔道尺寸为20-50nm，远小于这一临界尺寸，材料内部就消除了对流，气态热导率就很低；且较低的密度又限制热量在稀疏骨架中的局部传播。

近年来，由于纳米二氧化硅气凝胶的优越性，在力学，光学，热学等得到了广泛的研究与应用。中国专利CN201310228556介绍了一种二氧化硅气凝胶涂料及其应用，其制备的涂料在低温下具有较低的导热系数和优异的隔热性能，但是不能在较高温度应用。国防科技大学探讨了纳米二氧化硅气凝胶在不同温度下的应用情况，得出纳米二氧化硅气凝胶在低温下使用时隔热性能优异，但是在高温下使用时热导率迅速升高的结论，主要是纳米二氧化硅气凝胶对2.5-8um的近红外辐射几乎全透过，而300-1300K下的辐射主要为此波段，由于高温下辐射传热是主要的能量传递方式，因此纯二氧化硅气凝胶抑制高温辐射性能很差。

发明内容

本发明针对纳米二氧化硅气凝胶的特性，选用六钛酸钾晶须作为红外遮光剂，主要是因为六钛酸钾晶须具有优良的力学性能，物理性能和稳定的化学性质，且红外反射率高，热导率低，作为隔热材料，性能十分优异。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

水性丙烯酸乳液10-15；水性丙烯酸弹性乳液5-10；水溶性有机硅树脂10-20，金红石型纳米二氧化钛3-5；空心陶瓷微珠10-15；二氧化硅气凝胶12-30；六钛酸钾晶须5-8，偶联剂1-5，分散剂1-3，润湿剂0.5-1，消泡剂1-2，增稠剂1-2，成膜助剂2-5，阻燃纤维2-8和余量的水。

为改善六钛酸钾晶须的分散，充分体现六钛酸钾晶须的性能，采用KH-550和KH-570中的一种或两种对六钛酸钾晶须进行改性，其改性方法为：

称取1-3克KH-550和KH-570中的一种或两种混合，加入到5ml去离子水与30ml无水乙醇的均匀混合溶液中，用冰醋酸调节PH值至1.5，30℃下搅拌30min待用。称取3-10g六钛酸钾晶须加入到装有120ml无水乙醇的三口烧瓶中，加入制备好的偶联剂水解液，30℃下搅拌3h，反应结束后用无水乙醇洗涤两次后干燥得到改性六钛酸钾晶须。

成膜助剂包括AH-12，丙二醇甲醚，二丙二醇甲醚中的一种或多种。优选AH-12，丙二醇甲醚。

添加导热系数极低的空心陶瓷微珠，降低成本。

添加具有高近红外反射的金红石型纳米二氧化钛，作为红外遮光剂，且金红石型纳米二氧化钛具有优异的吸收紫外线功能，延长涂料的使用寿命。

阻燃纤维包括玻璃纤维，海泡石纤维，丙纶纤维中的一种或多种，优选玻璃纤维，海泡石纤维。

多种成膜树脂的搭配使用，能保证涂料最优的实用性。

原料来源

水性丙烯酸乳液：北京东方化工股份有限公司