CN107779024A - 一种含有纳米微粒的保温建筑涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠30‑50份、纳米二氧化硅气凝胶10‑20份、纳米氧化钇6‑10份、硅丙乳液10‑20份、水性氟碳乳液5‑15份、分散剂2‑4份、润湿剂1‑2份、消泡剂1‑2份、增稠剂1‑3份、防霉剂3‑7份和去离子水。本发明本发明制备得到的含有纳米微粒的保温建筑涂料具备高效、薄层、隔热保温、装饰、防水、防火、防腐、绝缘于一体的优点。

Description

一种含有纳米微粒的保温建筑涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域，尤其涉及一种含有纳米微粒的保温建筑涂料。
背景技术
建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。传统的建筑保温材料普遍存在保温性能差、施工工序多、浪费严重、防火性能差等现象，如岩棉、玻璃棉、泡沫混凝土、矿棉、等材料虽然防燃烧性能较好但是导热系数较差，保温效果欠佳，遇水还会失效，所以此类建筑材料很难达到理想的隔热保温节能效果，这就大大限制了传统的建筑保温材料在建筑工程中的应用。
建筑保温涂料具有高效的对阳光的反射率、优良的抗紫外线性能、超常的抗污染性、良好的附着力、耐洗刷性、耐酸碱腐蚀性和防霉变等性能，是现代建筑隔热保温领域性能优良、适用性强、技术含量高的一种新型建筑保温隔热材料。
CN107189596A公开了一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，纳米微粒份、海泡石、硅藻土、滑石粉、填料、玻璃空心微球、脱硫胶粉、丙烯酸乳液、高温树脂、聚乙二醇、消泡剂、粘合剂、增稠剂、防霉剂、杀菌剂、阻燃剂和水，本发明制备得到的含有纳米微粒的保温建筑涂料使用方便，并具有低导热、保温、阻燃、环保和良好的化学稳定性。
现有技术中的保温建筑涂料存在着对阳光的反射率低、耐候性和耐腐蚀差、防霉变性能差、涂层较厚附着力较差的问题，导热系数较高、隔热保温效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，具备高效、薄层、隔热保温、装饰、防水、防火、防腐、绝缘于一体的优点，解决现有技术中存在的问题。
根据本发明实施例的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠30-50份、纳米二氧化硅气凝胶10-20份、纳米氧化钇6-10份、硅丙乳液10-20份、水性氟碳乳液5-15份、分散剂2-4份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、增稠剂1-3份、防霉剂3-7份和去离子水。
在上述方案基础上，还包括以下重量份的原料：纳米二氧化钛2-6份。
在上述方案基础上，还包括以下重量份的原料：纳米氧化锌2-6份。
在上述方案基础上，还包括以下重量份的原料：六钛酸钾晶须3-7份。
在上述方案基础上，所述分散剂为分散剂5040。
在上述方案基础上，所述润湿剂为润湿剂X-405。
在上述方案基础上，所述消泡剂为消泡剂NXZ。
在上述方案基础上，所述防霉剂为吡啶硫酮锌、异噻唑啉铜、碘代丙炔基氨基甲酸酯中的一种或多种。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨20-30min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2-3h，再进行超声分散10-20min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至40-60℃，保持20-40min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1200-1500r/min搅拌反应40-60min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到步骤2所得混合物中，加热至40-80℃，以转速1000-1200r/min搅拌，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
在上述方案基础上，所述步骤3中的搅拌时间为100-150min。
超细空心微珠是由特殊工艺制成的中空薄壁圆球粉状、性能优异的新型轻质材料，是一种银白色光泽的球体，中空，有坚硬的外壳，壳内为N2或CO2惰性气体，壁厚为直径的8％～10％，导热系数0.07W/(m·k)左右，具有密度低、体积大、导热系数低、抗压强度高、吸油率低、自流动性好等优点。
纳米SiO2气凝胶是一种保温隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80％～99％，孔洞的典型尺寸为2～50nm，平均孔径为20nm，比表面积为600～1000m2/g，表观密度为0.003～0.35g/cm3，室温导热系数可低达0.013W/(m·k)，即使在800℃高温下，其导热系数才为0.043W/(m·k)，且高温下不分解，无有害气体放出，将纳米SiO2气凝胶与超细空心微珠混配，其涂膜具有独特的微孔结构，在弹性成膜物的交联作用下，可大大改善涂层的物理机械性能，同时具有优异的热反射和热辐射性能。
六钛酸钾晶须为连锁隧道式结构，松散密度为0.1～0.3g/cm3，比表面积为11m2/g，介孔尺寸为直径0.8～1.2μm、长度30～50μm，导热系数低(常温0.0534W/(m·k)，且具有负温度系数(温度越高导热系数越)，760℃时导热系数为0.0174W/(m·k)；红外线透过率小：在波长0.9～2.4μm范围，厚0.25μm六钛酸钾晶须透过率仅为8.4％。且无毒无害，使用寿命长，可以耐1200℃的高温，耐酸耐碱，耐磨绝缘，力学和物理性能好。
纳米氧化钇可作为屏蔽涂层，大幅度提高反射热率。
纳米二氧化钛更能消除周围环境中的异味，解甲醛和其他有害物质。
纳米氧化锌对紫外线的防护功能比传统的纳米二氧化钛强，对紫外线A和紫外线B均具有良好的防护效果。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：选用了具有优异耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质，加入超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须为填料，纳米SiO2气凝胶与超细空心微珠具有协同作用，其形成的涂膜具有独特的微孔结构，在保持导热系数上升幅度不大的前提下，显著提高涂层的抗压强度，同时具有优异的热反射和热辐射性能，而纳米氧化钇作为屏蔽涂层，大幅度提高反射热率，形成的涂膜可对400-1800nm范围的可见光和近红外区的太阳热进行高反射，引入导热系数极低的超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、六钛酸钾晶须形成三维网络纤维状结构来隔绝热能的传递，通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性，能有效地降低辐射传热和对流传热，从而降低物体表面的热平衡温度，可使屋面温度最高降低20℃，室内温度降低5-10℃。产品绝热等级达到R-30.2,热反射率为95％左右，导热系数为0.025W/m.K；本发明制备得到的含有纳米微粒的保温建筑涂料具备高效、薄层、隔热保温、装饰、防水、防火、防腐、绝缘于一体的优点。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
原材料：纳米二氧化硅气凝胶，因素高科(北京)科技发展有限公司；六钛酸钾晶须，唐山晶须复合材料制造公司；超细空心微珠，上海汇精亚纳米新材料有限公司；纳米二氧化钛、纳米氧化钇、纳米氧化锌，江苏海泰；硅丙乳液、水性氟碳乳液，美国陶氏；分散剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂、增稠剂，美国陶氏。
实施例1
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠30份、纳米二氧化硅气凝胶10份、纳米氧化钇6份、纳米二氧化钛2份、纳米氧化锌2份、六钛酸钾晶须3份、硅丙乳液10份、水性氟碳乳液5份、分散剂50402份、润湿剂X-4051份、消泡剂NXZ 1份、增稠剂1份、防霉剂3份和去离子水。
所述防霉剂为吡啶硫酮锌。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨20min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2-3h，再进行超声分散10min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至40℃，保持20min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1200r/min搅拌反应40min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加到步骤2所得混合物中，加热至40℃，以转速1000r/min搅拌100min，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
实施例2
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠35份、纳米二氧化硅气凝胶12份、纳米氧化钇7份、纳米二氧化钛3份、纳米氧化锌3份、六钛酸钾晶须4份、硅丙乳液12份、水性氟碳乳液8份、分散剂50402.5份、润湿剂X-4051.2份、消泡剂NXZ 1.2份、增稠剂1.5份、防霉剂4份和去离子水。
所述防霉剂为异噻唑啉铜。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨22min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2.2h，再进行超声分散12min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至45℃，保持25min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1250r/min搅拌反应45min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加到步骤2所得混合物中，加热至50℃，以转速1050r/min搅拌120min，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
实施例3
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠40份、纳米二氧化硅气凝胶15份、纳米氧化钇8份、纳米二氧化钛4份、纳米氧化锌4份、六钛酸钾晶须5份、硅丙乳液15份、水性氟碳乳液10份、分散剂50403份、润湿剂X-4051.5份、消泡剂NXZ 1.5份、增稠剂2份、防霉剂5份和去离子水。
所述防霉剂为碘代丙炔基氨基甲酸酯。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨25min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2.5h，再进行超声分散15min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至50℃，保持30min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1350r/min搅拌反应50min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加到步骤2所得混合物中，加热至60℃，以转速1100r/min搅拌130min，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
实施例4
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠40份、纳米二氧化硅气凝胶18份、纳米氧化钇9份、纳米二氧化钛5份、纳米氧化锌5份、六钛酸钾晶须6份、硅丙乳液18份、水性氟碳乳液12份、分散剂50403.5份、润湿剂X-4051.8份、消泡剂NXZ 1.8份、增稠剂2.5份、防霉剂6份和去离子水。
所述防霉剂为吡啶硫酮锌、异噻唑啉铜、碘代丙炔基氨基甲酸酯。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨28min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2.8h，再进行超声分散18min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至40-60℃，保持35min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1450r/min搅拌反应40-60min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加到步骤2所得混合物中，加热至70℃，以转速1150r/min搅拌140min，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
实施例5
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠50份、纳米二氧化硅气凝胶20份、纳米氧化钇10份、纳米二氧化钛6份、纳米氧化锌6份、六钛酸钾晶须7份、硅丙乳液20份、水性氟碳乳液15份、分散剂50404份、润湿剂X-4052份、消泡剂NXZ 2份、增稠剂3份、防霉剂7份和去离子水。
所述防霉剂为吡啶硫酮锌、异噻唑啉铜、碘代丙炔基氨基甲酸酯。
一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨30min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌3h，再进行超声分散20min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至60℃，保持40min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1500r/min搅拌反应60min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加到步骤2所得混合物中，加热至80℃，以转速1200r/min搅拌150min，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，该含有纳米微粒的保温建筑涂料按照重量份包括以下原料：超细空心微珠30-50份、纳米二氧化硅气凝胶10-20份、纳米氧化钇6-10份、硅丙乳液10-20份、水性氟碳乳液5-15份、分散剂2-4份、润湿剂1-2份、消泡剂1-2份、增稠剂1-3份、防霉剂3-7份和去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：纳米二氧化钛2-6份。
3.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：纳米氧化锌2-6份。
4.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：六钛酸钾晶须3-7份。
5.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，所述分散剂为分散剂5040。
6.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，所述润湿剂为润湿剂X-405。
7.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，所述消泡剂为消泡剂NXZ。
8.根据权利要求1所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料，其特征在于，所述防霉剂为吡啶硫酮锌、异噻唑啉铜、碘代丙炔基氨基甲酸酯中的一种或多种。
9.一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将超细空心微珠、纳米二氧化硅气凝胶、纳米氧化钇、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、六钛酸钾晶须放入球磨机，球磨20-30min后，将所得混合物中加入去离子水置于搅拌机中进行搅拌2-3h，再进行超声分散10-20min，得到混合物；
步骤2：将步骤1所得混合物置于反应釜中，加热至40-60℃，保持20-40min，再加入硅丙乳液、水性氟碳乳液，以1200-1500r/min搅拌反应40-60min后将所得混合物冷却至室温；
步骤3：将分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和去离子水加入到步骤2所得混合物中，加热至40-80℃，以转速1000-1200r/min搅拌，得到所述含有纳米微粒的保温建筑涂料。
10.根据权利要求9所述的一种含有纳米微粒的保温建筑涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的搅拌时间为100-150min。
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