[发明专利]一种金属表面复合SiO2气凝胶涂料及制备方法

说明书

本发明涉及一种金属表面复合SiO₂气凝胶涂料及制备方法，其中，涂料包含以重量份计的以下组分：复合气凝胶浆料10‑20份、成膜乳液35‑45份、偶联剂改性氧化锌晶须3‑5份、锐钛矿型二氧化钛纳米颗粒3‑5份、硅酸铝纤维0.5‑0.8份、阻燃剂0.2‑0.6份、防锈剂0.1‑0.5份、助剂5‑10份；并且其中，复合气凝胶浆料为碳纳米纤维‑SiO₂复合气凝胶浆料；氧化锌晶须为偶联剂改性氧化锌晶须。本发明的复合SiO₂气凝胶涂料中气凝胶分散性好，分布均匀，具有更高的隔热防火性能。

技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，尤其涉及一种金属表面复合SiO₂气凝胶涂料及制备方法。

背景技术

随着我国城市规模发展，建筑行业逐渐成为涉及经济发展和民生安全的重要领域。建筑行业中，钢结构具有非常广阔的应用前景。作为最常被用于各种建筑的一种结构类型，钢结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，但由于钢结构自身不燃，因而钢结构的防火隔热保护问题曾一度被人们忽视。但是在250℃的高温下，钢材的冲击韧性会下降，屈服点、抗拉及弹性模量显著下降。实际火灾下，荷载情况不变钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500℃左右，而一般火场温度达到800-1000℃，火灾高温下，钢结构很快地便会出现塑性变形产生局部破坏，最终造成钢结构整体倒塌失效，产生严重的二次伤害。因此，近年来对钢结构的保护成为建筑行业的研究重点，其中，为钢结构涂刷隔热防火涂料是一种重要的防护手段。

SiO₂气凝胶是一种以空气为主要组成成分、无定形态的SiO₂为基本骨架，具有复杂三维网络结构的纳米轻质多孔材料，具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性，因而近年来作为涂料的一种功能填料得到了许多研究者的关注。

然而，一方面，SiO₂气凝胶力学性能较差，现有技术中，通过在材料中引入纤维材料等方法提高材料整体的力学性能。另一方面，疏水性SiO₂气凝胶，在制备涂料时不易被水性基漆和溶剂浸润，致使SiO₂气凝胶分布不均匀；此外，由于SiO2气凝胶中的纳米微粒在水性介质中由于粒子表面原子或分子间的范德华力或库仑力会使纳米微粒发生团聚现象，不易分散，也会导致SiO₂气凝胶分布不均匀，最终降低了涂料的隔热防火性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种金属表面复合SiO₂气凝胶涂料及制备方法，有效地改善了SiO₂气凝胶分布不均匀的问题，保证了涂料的隔热防火性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种金属表面复合SiO₂气凝胶涂料，这种涂料包含以重量份计的以下组分：复合气凝胶浆料10-20份、成膜乳液35-45份、氧化锌晶须3-5份、锐钛矿型二氧化钛纳米颗粒3-5份、硅酸铝纤维0.5-0.8份、阻燃剂0.2-0.6份、防锈剂0.1-0.5份、助剂5-10份；并且其中，复合气凝胶浆料为碳纳米纤维-SiO₂复合气凝胶浆料；氧化锌晶须为偶联剂改性氧化锌晶须。

可选地，本发明中金属表面复合SiO₂气凝胶涂料包含以重量份计的以下组分：复合气凝胶浆料、成膜乳液40份、偶联剂改性氧化锌晶须5份、锐钛矿型二氧化钛纳米颗粒3份、硅酸铝纤维0.8份、阻燃剂0.5份、防锈剂0.3份、助剂8份。