一種氣凝膠涂料、生產(chǎn)方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣凝膠涂料、生產(chǎn)方法及應(yīng)用，其特征在于，包括按重量份數(shù)比的下述組成：成膜物質(zhì)100，膜助劑5-15，分散劑2-10，阻燃劑50-100，填料40-120，短纖維0-5，增稠劑0-3，防霉劑0.5-3，消泡劑0.5-3，顏料0-15，去離子水50-200。本發(fā)明配置的氣凝膠涂料，用于噴涂在氣凝膠基材料的外表面，具有不掉粉、外型美觀、防火阻燃、防水防潮、防腐防霉、柔韌性優(yōu)良、安全環(huán)保、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種氣凝膠涂料、生產(chǎn)方法及應(yīng)用
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種氣凝膠涂料、生產(chǎn)方法及應(yīng)用，具體是涉及一種在車體、船艙、工業(yè)管道、工業(yè)設(shè)備、建筑墻體等保溫隔熱領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用的不掉粉超級(jí)絕熱氣凝膠復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
氣凝膠是一種結(jié)構(gòu)可控的納米多孔輕質(zhì)材料，具有納米結(jié)構(gòu)(孔洞Ι-lOnm，骨架顆粒為l-20nm)，表面積大(最高可達(dá)800-1000m2/g)，孔洞率高(可達(dá)80-99.8%)，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到
0.013w/(m.k)以下等特點(diǎn)。氣凝膠的納米多孔結(jié)構(gòu)及納米微粒網(wǎng)絡(luò)使氣凝膠材料在宏觀上呈現(xiàn)出納米材料所特有的界面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，是一種具有奇異性能和極高附加值的超級(jí)絕熱材料，這些性能使其在建筑節(jié)能、能源環(huán)保、航空航天、輸油管道、太陽能集熱、爐窯保溫等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。
[0003]氣凝膠獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及高空隙率和低密度等特點(diǎn)導(dǎo)致了氣凝膠本身強(qiáng)度低、脆性大等特點(diǎn)，在外在壓力下很容易被破壞(楊氏模量小于lOMPa，抗拉強(qiáng)度僅為16kPa，斷裂韌度小于0.8kPa/m)、力學(xué)強(qiáng)度低，并且在溫度較高的環(huán)境中，半透明的氣凝膠材料很難阻抗輻射熱的影響。因此，在很多領(lǐng)域中，氣凝膠很難作為隔熱材料單獨(dú)使用。為了克服氣凝膠這些缺點(diǎn)，研究者將氣凝膠與其他材料復(fù)合，制造出既具有優(yōu)良絕熱性能又具有一定強(qiáng)度的復(fù)合型納米孔超級(jí)絕熱材料。例如，用纖維作為增強(qiáng)相，制備增強(qiáng)型氣凝膠隔熱復(fù)合材料，在不太影響隔熱效果的前體下，所制備的材料可以大幅改善氣凝膠的力學(xué)性能。
[0004]近年來國(guó)內(nèi)外絕熱保溫材料發(fā)展明顯加快，由于整體納米技術(shù)的發(fā)展，又激發(fā)起了人們對(duì)納米孔超級(jí)絕熱材料的重視。在國(guó)外，美國(guó)阿斯彭(ASPEN)公司對(duì)氣凝膠隔熱的研究較早，對(duì)氣凝膠隔熱機(jī)理認(rèn)`識(shí)比較深刻，主要針對(duì)氣凝膠隔熱產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，很多高校對(duì)氣凝膠也有研究，但都僅限于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，主要在實(shí)驗(yàn)室使用。浙江的納諾科技有限公司率先將二氧化硅氣凝膠產(chǎn)業(yè)化，生產(chǎn)的柔性隔熱氈以二氧化硅氣凝膠為主體材料，通過特殊的制造工藝復(fù)合而成，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、柔韌性高、綠色環(huán)保、防水等優(yōu)越性能，同時(shí)兼具優(yōu)異的隔聲減震性能，可取代聚氨酯泡沫、石棉保溫氈、硅酸鹽纖維等不環(huán)保、保溫性能差的傳統(tǒng)柔性保溫材料，并且已應(yīng)用于管道、汽車、船舶艙體、工業(yè)設(shè)備等保溫體系中。
[0005]復(fù)合纖維后的氣凝膠產(chǎn)品在力學(xué)性能(強(qiáng)度、柔韌性、成形性)方面有了大幅度的提高，但是由于纖維的分割作用，氣凝膠多以小顆粒形式充斥于纖維體的縫隙中，表面的小顆粒在產(chǎn)品成型后及使用過程中容易掉出。特別在切割及安裝使用過程中這些小顆粒對(duì)環(huán)境造成一定的影響，并且隨著顆粒的脫落，氣凝膠基材料性能也會(huì)下降，一定程度上將影響使用效果和壽命。因此，市場(chǎng)上經(jīng)常使用粘接劑在氣凝膠復(fù)合材料表面粘貼無機(jī)防火布、鋁箔、鋼板等材料后進(jìn)行使用。如申請(qǐng)專利CN103192582A即采用無機(jī)或有機(jī)膠黏劑將無機(jī)防火布和氣凝膠材料進(jìn)行粘結(jié)的方法防止氣凝膠基材料表面掉粉。但此方法存在材料邊緣縫隙等包邊繁瑣困難，封閉性不夠好以及導(dǎo)致材料厚度和密度增加明顯等缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明開發(fā)了一種專用于氣凝膠基絕熱材料的復(fù)合保溫涂料，以形成涂層結(jié)構(gòu)的方式解決氣凝膠基材料表面掉粉的問題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的第一目的在于提供一種氣凝膠涂料，包括按重量份數(shù)比的下述組成:
成膜物質(zhì)100
成膜助劑5-15
分散劑2-10
阻燃劑50-100
填料40-120
短纖維0-5
增稠劑0-3
防霉劑0.5-3
消泡劑0.5-3
顏料0-15
去尚子水50-200。
[0007]本發(fā)明配置的氣凝膠涂料，用于噴涂在氣凝膠基材料的外表面，具有不掉粉、外型美觀、防火阻燃、防水防潮、防腐防霉、柔韌性優(yōu)良、安全環(huán)保、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]
本發(fā)明的第二方面目的是提供一種氣凝膠涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步
驟:
(1)、根據(jù)配方組成稱取原料；
⑵、在容器中依次加入去離子水、分散劑、填料、增稠劑、短纖維，攪拌均勻；
⑶、將成膜助劑加入成膜物質(zhì)中，并攪拌均勻；
⑷、將步驟⑵和步驟⑶所得到的兩種物料混合在一起，再依次加入阻燃劑、防霉劑、顏料、消泡劑，并置于球磨機(jī)中碾磨均勻，即得氣凝膠涂料。
[0009]本發(fā)明的第三方面目的是提供一種氣凝膠涂料在制備氣凝膠復(fù)合材料中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟:
(1)、將氣凝膠基材料進(jìn)行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒；
(2)、將氣凝膠涂料均勻噴涂或刮涂在步驟(1)處理后的氣凝膠基材料的外表面；
(3)、將步驟2處理后的氣凝膠基材料，經(jīng)5-110°C固化l_120min后，即得氣凝膠復(fù)合材料。
[0010]本發(fā)明通過將自主研發(fā)的氣凝膠涂料，噴涂在氣凝膠基材料的外表面，制備的氣凝膠復(fù)合材料，在保持氣凝膠輕質(zhì)、柔韌和超級(jí)絕熱性能的同時(shí)，改善其力學(xué)特性，并阻止掉粉、使得材料外型美觀。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一:
前述的成膜物質(zhì)為彈性丙烯酸酯乳液。
[0012]前述的成膜助劑為乙二醇、丙三醇、季戊四醇中的一種或一種以上的混合物。
[0013]前述的分散劑為吐溫60、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或是一種以上的混合物。
[0014]前述的阻燃劑為無機(jī)阻燃劑或、氮磷系阻燃劑的一種或是一種以上的混合物。所述無機(jī)阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸銨或硼酸鋅，所述氮磷系阻燃劑為聚磷酸銨，密胺磷酸鹽、密胺焦磷酸鹽、磷酸酯齊聚物或三聚氰胺氰尿酸鹽。
[0015]前述的填料為蛭石粉、硅藻土、膨脹珍珠巖、海泡石絨中的一種或是一種以上的混合物。
[0016]前述的短纖維為聚酯纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維中的一種或一種以上的混合物。
[0017]前述的增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素中的一種或是一種以上的混合物。
[0018]前述的防霉劑為山梨酸鉀、苯甲酸鈉中的一種或是一種以上的混合物。 [0019]前述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑。
[0020]前述的顏料可按涂料配色的需要任選市售商品，例如鈦白粉、鐵紅、鐵黑、華蘭及各色顏料中的一種或是一種以上的混合物。
[0021]前述的氣凝膠基材料是指以氣凝膠為主體的氈、毯或板等復(fù)合材料的任意一種。可選擇市售的氣凝膠柔性氈、氣凝膠保溫隔熱毯、或氣凝膠復(fù)合板等。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
1、本發(fā)明涉及的復(fù)合保溫涂料的原料易得、成本低廉、安全環(huán)保、生產(chǎn)方法適合工業(yè)化。
[0023]2、本發(fā)明采用自主研發(fā)的氣凝膠涂料，與氣凝膠基材料結(jié)合性好，噴、涂、刷過程簡(jiǎn)單易行，成膜性及封閉性好，無裂紋，且能常溫固化。
[0024]3、本發(fā)明制備的氣凝膠復(fù)合材料，具有不掉粉、外型美觀、防火阻燃、防水防潮、使用壽命長(zhǎng)、柔性材料仍可保持其柔韌性等優(yōu)點(diǎn)，并且解決了材料邊緣縫隙、異形件、套塊等包邊繁瑣困難，封閉性不好等問題，對(duì)于工業(yè)管道、船舶艙體、汽車、建筑墻體等保溫隔熱領(lǐng)域具有重要的意義。
[0025]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為現(xiàn)有氣凝膠柔性氈的外部形態(tài)圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的氣凝膠復(fù)合材料外部形態(tài)圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1彎折狀態(tài)圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1彎折20次后的外部形態(tài)圖；
圖5為現(xiàn)有氣凝膠復(fù)合板的外部形態(tài)圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制備的氣凝膠復(fù)合材料外部形態(tài)圖；
圖7為現(xiàn)有氣凝膠保溫隔熱毯的外部形態(tài)圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例3制備的氣凝膠復(fù)合材料外部形態(tài)圖；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例3彎折狀態(tài)圖；
圖10為本發(fā)明實(shí)施例3彎折20次后的外部形態(tài)圖。
[0027]【具體實(shí)施方式】:
以下實(shí)施例中:所述的氣凝膠基材料可通過市售獲得，如實(shí)施例1的氣凝膠柔性氈選擇納諾科技有限公司銷售的SiO2氣凝膠復(fù)合玻璃纖維氈；實(shí)施例2的氣凝膠復(fù)合板選擇納諾科技有限公司銷售的SiO2氣凝膠復(fù)合玻璃纖維板；實(shí)施例3的氣凝膠保溫隔熱毯選擇納諾科技有限公司銷售的SiO2氣凝膠復(fù)合碳纖維毯，當(dāng)然，選擇其他市售氣凝膠基材料，亦可獲得相同效果，并無特殊限制。
[0028]本發(fā)明其他組分采用市售材料即可。
[0029]實(shí)施例1:
1、制備氣凝I父涂料:
【權(quán)利要求】
1.一種氣凝膠涂料，其特征在于，包括按重量份數(shù)比的下述組成: 成膜物質(zhì)100 成膜助劑5-15 分散劑2-10 阻燃劑50-100 填料40-120短纖維0-5增稠劑0-3 防霉劑0.5-3 消泡劑0.5-3顏料0-15 去尚子水50-200。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的成膜物質(zhì)為彈性丙烯酸酯乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的成膜助劑為乙二醇、丙三醇、季戊四醇中的一種或一種以上`的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的分散劑為吐溫60、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或是一種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的阻燃劑為無機(jī)阻燃劑或氮磷系阻燃劑的一種或是一種以上的混合物，所述無機(jī)阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸銨或硼酸鋅，所述氮磷系阻燃劑為聚磷酸銨，密胺磷酸鹽、密胺焦磷酸鹽、磷酸酯齊聚物或三聚氰胺氰尿酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的填料為蛭石粉、硅藻土、膨脹珍珠巖、海泡石絨中的一種或是一種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的短纖維為聚酯纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維中的一種或一種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素中的一種或是一種以上的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的防霉劑為山梨酸鉀、苯甲酸鈉中的一種或是一種以上的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的顏料為鈦白粉、鐵紅、鐵黑、華蘭及各色顏料中的一種或是一種以上的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣凝膠涂料，其特征在于:所述的氣凝膠基材料為氣凝膠柔性氈、氣凝膠保溫隔熱毯、或氣凝膠復(fù)合板。
13.—種權(quán)利要求1所述氣凝膠涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)、根據(jù)配方組成稱取原料； ⑵、在容器中依次加入去離子水、分散劑、填料、增稠劑、短纖維，攪拌均勻；⑶、將成膜助劑加入成膜物質(zhì)中，并攪拌均勻； ⑷、將步驟⑵和步驟⑶所得到的兩種物料混合在一起，再依次加入阻燃劑、防霉劑、顏料、消泡劑，并置于球磨機(jī)中碾磨均勻，即得氣凝膠涂料。
14.一種權(quán)利要求1所述氣凝膠涂料在制備氣凝膠復(fù)合材料中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟: (1 )、將氣凝膠基材料進(jìn)行軋制，去除表面易脫落的粉末或顆粒； (2)、將氣凝膠涂料均勻噴涂或刮涂在步驟(1)處理后的氣凝膠基材料的外表面； (3)、將步驟2處理后的氣凝膠基材料，經(jīng)5-110°C固化l_120min后，即得氣凝膠復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C09D133/04GK103589258SQ201310482666
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】姜法興, 林芬, 王新宇, 姚獻(xiàn)東, 趙科仁 申請(qǐng)人:納諾科技有限公司