[发明专利]一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，包括:将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；将混合溶液和气凝胶粉末混合得到奶油状涂料，即为气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。本发明制备的阻燃保温泡沫型涂料具有良好的流挂和施工性能，无论是立面或者天花板等均可涂覆，无需使用保温板材使用的粘合剂。本发明制备所得材料密度小(最低100mg/cm³)，比传统外墙外保温材料具有更低的热导率，兼具隔热和防火性能。同时，能够通过改变固化剂、树脂、气凝胶、增强纤维等的含量，调控所得涂层的等级孔微结构、密度和力学性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料及其制备方法。

背景技术

隔热保温材料是一类在工程上有广泛应用领域和巨大应用前景的材料，渗透到国防军工、航空航天、交通运输、生物医学、建筑工程等各个领域。同时，更轻更强的材料可以在不影响人类需求的前提下，大大减小人类的生存成本，有效的缓解人类对能源的需求。目前，市场上的保温材料主要是EPS和XPS以及岩棉等。其中，EPS和XPS材料近年来由于不合理的使用，经常引发高楼火灾，或者容易受到气候影响，从高楼外墙脱落，造成了严重的社会事故。因此，利用纳米技术，发明一种具有高效保温性质同时兼具阻燃性能的低成本涂料成为了人们亟待解决的问题。

要在原有建筑上实现保温，外墙外保温系统是一种商业化的非常有效的手段。现有的外墙外保温系统一般采用的都是有机保温材料。有机保温材料具有良好的性质和低廉的成本，并且采用的工业废料，具有一定的环保意义。但是，这类产品的防火性质需要添加阻燃剂实现，而且阻燃剂容易流失；并且由于保温板与墙面之间依靠粘接或者钉扎，容易脱落或者产生热桥，在高楼应用时存在安全隐患。瑞士国家联邦实验室EMPA开发的基于气凝胶颗粒的气凝胶石膏涂料(https://www.fixit.ch/aerogel/？w＝start)也表现出非常优秀的性质。但是过程需要进行涂料的养化，相对于有机保温材料，其操作性并没有那么好。

气凝胶作为未来隔热阻燃材料的首选材料，在解决放大生产的基础上，已经开发出多种产品。气凝胶一直没有替代有机保温材料的原因，不仅是昂贵的价格，还有复杂的工艺，糟糕的力学。近年来，以常压干燥为特点的快速简易的气凝胶干燥方法，使得气凝胶粉末/颗粒的生产变得可行。最近，EMPA的科学家们积极开发的产品包括气凝胶砖、气凝胶木材、最常见的气凝胶毡。近年来开发的低密度的气凝胶材料，虽然具有良好的保温效果，但是力学模量较低。相比于传统的外墙保温材料，气凝胶易碎，由气凝胶颗粒构成的块材容易产生裂纹，不具有良好的粘接性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，本发明制备得到的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料耐水性好，热导率低，具有隔热和防火性能，同时密度和力学性能可调控。

本发明提供了一种具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料的制备方法，包括:

A)将增稠剂、固化剂、起泡剂和增强纤维分散在溶剂中，得到增稠溶液；

B)将增稠溶液和水性树脂混合，得到混合溶液；

C)将混合溶液和气凝胶粉末混合，得到奶油状涂料，即为具有等级孔微结构的气凝胶阻燃保温泡沫型涂料。

优选的，所述增稠剂选自壳聚糖、海藻酸钠、淀粉和羧甲基纤维素钠中的一种或几种；所述起泡剂选自乳清蛋白、胶原蛋白、酪蛋白、丝蛋白或丙酸、丁酸、戊酸和庚酸中的一种或几种；所述溶剂为水。

优选的，所述固化剂选自甲酸、乙酸、草酸、酒石酸、盐酸和对甲苯磺酸中的一种或几种；所述的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、海泡石纤维、碳纳米管、硅酸钙和羟基磷灰石中的一种或几种。