[发明专利]一种二氧化硅气凝胶改性聚氨酯隔热材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化硅气凝胶改性聚氨酯隔热材料的制备方法，包括以下步骤：多元醇与疏水二氧化硅气凝胶混合均匀后，加入二异氰酸酯，混合均匀后升温至加热回流反应；降温，加入2,2‑二羟甲基丙酸、1，4丁二醇和疏水二氧化硅气凝胶溶液，混合均匀后升温加热回流反应；降温，加入二月桂酸二丁基锡，混合均匀后升温，加入疏水二氧化硅气凝胶溶液；降温，加入三乙胺、去离子水以及乙二胺水溶液，混合均匀；用旋转蒸发仪将溶液处理，获得二氧化硅气凝胶改性水性聚氨酯隔热涂料。本发明制备的二氧化硅气凝胶改性水性聚氨酯隔热涂料具有优异的耐水性，涂层附着力好，并且具有无毒、环保的对人类健康不产生负面影响的特点。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯涂料的制备领域，具体是一种二氧化硅气凝胶改性聚氨酯隔热材料的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯涂料是一种环保型高分子聚合物材料，无毒无味，具有良好的粘结和不透水性，对砂浆水泥基石面和石材，金属制品都有很强的粘附力，产品的化学性质稳定，能长期经受日光的照射，强度高，延伸率大，弹性好，防水效果好。二氧化硅气凝胶具有优越的隔热性能、良好的热稳定性、优异的隔声性等，是目前所有隔热固体材料中隔热性能最好的一种环境友好型建筑材料。将二氧化硅气凝胶引入到水性聚氨酯涂料中，可以提升聚氨酯涂料的隔热性能。有发明专利CN112280397A公开的内容包含了将二氧化硅气凝胶与水性聚氨酯通过物理共混的方式制备复合涂料的方法，并指出随着二氧化硅等气凝胶添加量的增加，复合涂料的热导率在降低。

已有多种疏水二氧化硅气凝胶的制备方法相关发明专利公布，发明专利CN109850909A公开了一种超疏水二氧化硅气凝胶的制备方法，用该方法制备的二氧化硅气凝胶的比表面积最小可达980m²/g。发明专利CN108017062A公开了一种疏水二氧化硅气凝胶的制备方法，用该方法制备的二氧化硅气凝胶的比表面积可以高达886m²/g。疏水二氧化硅气凝胶不能在水性聚氨酯中均匀分散，致使无法将疏水二氧化硅气凝胶直接均匀分散在水性聚氨酯中，将疏水二氧化硅气凝胶进行表面改性或在一定温度下煅烧可以改善其亲水性，可以改进疏水二氧化硅气凝胶在水性聚氨酯中的分散性，但是，这会破坏二氧化硅气凝胶的孔结构，导致比表面积下降严重，进而降低了二氧化硅气凝胶的隔热性能，减弱了二氧化硅气凝胶对水性聚氨酯隔热性能的提升。因此，针对这些问题，在不对疏水二氧化硅气凝胶进行表面改性和热处理，保留疏水二氧化硅气凝胶孔结构的基础上，本发明公开了一种疏水性二氧化硅气凝胶与水性聚氨酯原位复合的二氧化硅气凝胶改性水性聚氨酯涂料制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种二氧化硅气凝胶改性聚氨酯隔热材料的制备方法，此方法无需对疏水二氧化硅气凝胶进行表面改性和热处理，能够保留疏水二氧化硅气凝胶孔结构，能够实现疏水性二氧化硅气凝胶与水性聚氨酯原位复合。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种二氧化硅气凝胶改性聚氨酯隔热材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)多元醇与疏水二氧化硅气凝胶混合均匀后，加入二异氰酸酯，混合均匀后升温至80～110℃加热回流反应2～5h；

(2)随后降温至25～50℃，加入2,2-二羟甲基丙酸、1，4丁二醇和疏水二氧化硅气凝胶溶液，混合均匀后升温至80～100℃加热回流反应1～5h；

(3)降温至25～50℃后，加入二月桂酸二丁基锡，混合均匀后升温至80～100℃，在升温的同时加入疏水二氧化硅气凝胶溶液；

(4)降温至25～50℃后，加入三乙胺、去离子水以及乙二胺水溶液，混合均匀；

(5)用旋转蒸发仪将步骤(4)中所得溶液在50℃、0.8Pa条件下处理1～3h，获得二氧化硅气凝胶改性水性聚氨酯隔热涂料。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤(1)中，所述多元醇为聚丙二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚四氢呋喃二醇中的一种。