CN107880626A - 无机多功能腻子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无机多功能腻子及其制备方法，属于复合材料技术领域。该无机多功能腻子含有：无机多孔材料2到8重量份，无机物增强体40到240重量份，无机物黏合剂40到180重量份，水90到150重量份。采用本发明的无机多功能腻子极大程度上保留了无机多孔材料的保温绝热效果，热导率能达到0.045W/m·K以下，远低于国家对于保温涂料的要求，并且过程相对简单。干燥后的无机多功能腻子硬度高，强度大，不掉粉，粘合剂处于无机多孔材料的表面，起到粘结作用，还具有一定的骨架支撑作用。同时该体系中不含有机组分，阻燃性好。该腻子可以用于室内墙体，使用后兼具保温隔热与找平墙体的功能，将保温施工和涂抹腻子的过程合二为一，节省了施工成本。该产品也可用于金属，木材，管道等表面，市场空间广阔。

Description

无机多功能腻子及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别地，涉及一种无机多功能腻子及其制备方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，具有体密度小、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好等特点，已成为一种优秀的新型功能结构材料。近年来，纳米技术不断进步，所获材料的应用领域也在不断拓新。纳米多孔材料的孔隙处于纳米尺度，因此表现出优异的热绝缘性能，是高性能隔热材料领域的研究热点。将纳米多孔材料引入到隔热材料领域中制备一种超级隔热材料是继纳米多孔材料在催化、吸附与分离、离子交换、新型材料组装和电化学等领域应用的基础上逐渐发现和发展起来的，现阶段受到科学界的重点关注。超级隔热材料这一概念是在1992年由美国学者Hunt A J等在国际材料工程大会上首次提出的。它是指在预定使用条件下，热导率小于“无对流空气”的热导率的隔热材料。目前研究的超级隔热材料有两种：一种是纳米孔隔热材料；另一种是真空隔热材料。这两种隔热材料都是通过对基体结构的控制来达到隔热保温效果的，发展速度最快的是纳米孔隔热材料。与一般隔热材料相比，纳米孔隔热材料的体积更小、质量更轻。

无机多孔材料属于超级隔热材料中的纳米孔隔热材料。例如二氧化硅气凝胶，它是通过干燥方法将湿凝胶中的液体被气体所取代，同时凝胶的网络结构基本保留不变所得的材料。

申请号为CN102719129A的中国专利申请报道了一种二氧化硅水性隔热涂料的制备方法，通过制备内部疏水而外部亲水的二氧化硅微球，然后将其加入到水性涂料中，用于制备水性隔热涂料的方法，其制备过程繁琐，亲水修饰过程增加了其成本，而且无法控制和判断其亲水修饰程度，故产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型无机多功能腻子，能够克服以无机多孔材料为保温隔热骨料的涂料干燥过程中产生的收缩、塌陷、掉粉、强度差的缺点，同时该体系中不含有机组分，阻燃性好，具有保温隔热、找平墙体、强化外层涂料附着等多种功能。

本发明的另一目的还在于提供一种简便的方法制备高性能的以无机多孔材料为基础的膏状涂料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的实施例，提供一种无机多功能腻子，含有：无机多孔材料2到8重量份，无机物增强体40到240重量份，无机物黏合剂40到180重量份，水90到150重量份。

根据本发明的实施例，所述无机多孔材料为气凝胶粉末,其粒度为0.1um-1mm,密度在30-1000kg/m³，常温下热导率0.010-0.045W/(m·K)，孔隙率60％-99％，孔径在1μm以下，比表面积300-1000m²/g。其中，气凝胶粉末的密度影响其在腻子中的添加量，密度大则同等体积下添加量就大，密度小，则同等体积下添加量减少；气凝胶粉末的热导率直接影响最终腻子的热导率，气凝胶粉末的热导率大则腻子的热导率就大，气凝胶粉末的热导率小则腻子的热导率就小。此外，比表面积将影响其在腻子中的固态含量，孔隙率、孔径、比表面积等将影响腻子固化后的强度等。

其中，所述气凝胶粉末可以为二氧化硅气凝胶粉末、碳气凝胶粉末、三氧化二铝气凝胶粉末、二氧化钛气凝胶粉末或其混合物。

所述无机物增强体可以为真空玻璃微珠、膨胀珍珠岩、膨润土、或其混合物。

其中，可选地，所述真空玻璃微珠的振实密度为0.12～0.60g/cm³，粒径为15～135um；所述膨胀珍珠岩的振实密度为0.24～0.65g/cm³，粒径为30～200um；所述膨润土的振实密度为2.7～2.9g/cm3，粒径为50～150um。对于真空玻璃微珠、膨胀珍珠岩和膨润土，它们的粒径大小决定了它们的密度的大小，粒径越小则振实密度越大，密度越大则在保证同等体积的情况下添加的质量就大。

根据本发明的一些实施例，所述无机物黏合剂包含硅酸盐、固化剂、水、以及填料，

所述硅酸盐包含硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种，所述固化剂为氧化镁、氧化锌、氢氧化铝、硼酸盐、磷酸盐中的一种或多种，所述填料包含氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硼、云母中的一种或多种，其中，所述硅酸盐：水：固化剂：填料的质量比为(50～65):7:(3～5):(45～55)。

另一方面，根据本发明实施例的无机多功能腻子制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机多孔材料：无机物增强体：水混合均匀，得到预混物；

(2)在所述预混物中加入无机物黏合剂，搅拌均匀得到所述无机多功能腻子，

其中，在所述无机多功能腻子中，含有所述无机多孔材料2到8重量份，所述无机物增强体40到240重量份，所述无机物黏合剂40到180重量份，水90到150重量份。

其中，所述无机多孔材料、无机物增强体、所述无机物黏合剂可以参考上述，不再进行详细说明。

根据本发明实施例的无机动功能腻子，至少具有如下有益效果之一：

采用本发明的无机多功能腻子极大程度上保留了无机多孔材料的保温绝热效果，热导率能达到0.045W/m·K以下，并且过程相对简单。干燥后的无机多功能腻子硬度高，强度大，不掉粉，粘合剂处于无机多孔材料的表面，起到粘结作用，还具有一定的骨架支撑作用。同时该体系中不含有机组分，阻燃性好。该腻子可以用于室内墙体，使用后兼具保温隔热与找平墙体的功能，将保温施工和涂抹腻子的过程合二为一，节省了施工成本。该产品也可用于金属，木材，管道等表面，市场空间广阔。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

原料：

按照重量计，准备如下原料

二氧化硅气凝胶粉末(密度95kg/m³，热导率0.019W/(m·K)，孔隙率98％，比表面积800m²/g，孔径20nm，上海澍澎新材料科技有限公司)8重量份

空心玻璃微珠(振实密度为0.5g/cm³，平均粒径为45um，东莞市汇欣工贸有限公司)80重量份

膨胀珍珠岩(振实密度为0.45g/cm³，平均粒径为180um，信阳市东恒珍珠岩有限公司)20重量份

水90重量份

无机黏合剂(硅酸钠：水：氧化镁：碳化硅质量比为58:7:3.3:55)180重量份

制备：

首先，将二氧化硅气凝胶粉末、空心玻璃微珠、膨胀珍珠岩混合均匀。

此后，在其中加入水，在搅拌机下先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体。

最后，缓慢加入无机黏合剂，同样先低速搅拌，再高速搅拌，直到完全混合均匀，形成膏状浆料。

实施例2

原料：

按照重量计，准备如下原料

碳气凝胶粉末(密度168kg/m³，热导率0.023W/(m·K)，河北金纳科技有限公司)2重量份

空心玻璃微珠(振实密度在0.5g/cm³，平均粒径为45um，东莞市汇欣工贸有限公司)80重量份

膨润土(振实密度为2.8g/cm³，平均粒径为100um，信阳市中森珍珠岩应用有限公司)80重量份

水150重量份

无机黏合剂(硅酸钾：水：氧化锌：云母质量比为64:7:3.9:49)40重量份

制备：

首先，将碳气凝胶粉末、空心玻璃微珠、膨润土混合均匀。

此后，在其中加入水，在搅拌机下先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体。

最后，缓慢加入无机黏合剂，同样先低速搅拌，再高速搅拌，直到完全混合均匀，形成膏状浆料。

实施例3

原料：

按照重量计，准备如下原料

二氧化钛气凝胶粉末(密度154kg/m³，热导率0.022W/(m·K)，广东埃力生高新科技有限公司)8重量份

膨胀珍珠岩(振实密度为0.45g/cm³，粒径为180um，信阳市东恒珍珠岩有限公司)40重量份

膨润土(振实密度为2.8g/cm³，粒径为100um，信阳市中森珍珠岩应用有限公司)60重量份

水120重量份

无机黏合剂(硅酸锂：水：氢氧化铝：氮化硼质量比为52:7:4.2:49)120重量份

制备：

首先，将二氧化钛气凝胶粉末、空心玻璃微珠、膨润土混合均匀。

此后，在其中加入水，在搅拌机下先低速搅拌，再高速搅拌为膏状流体。

最后，缓慢加入无机黏合剂，同样先低速搅拌，再高速搅拌，直到完全混合均匀，形成膏状浆料。

性能评价：

将实施例1中制得的无机多功能腻子涂刷在玻璃板上，厚度5mm，测其热导率(25℃环境)为0.028W/(m·K)；将实施例2中制得的保温隔热膏涂刷在玻璃板上，厚度10mm，测其热导率(25℃环境)为0.045W/(m·K)；将实施例3中制得的保温隔热膏涂刷在玻璃板上，厚度10mm，测其热导率(25℃环境)为0.035W/(m·K)。

尽管通过一些实施方式描述了本发明，但本领域技术人员能够理解，可以对它们进行各种改变，可以用等价物代替本发明的要素，也可以进行需要的改进以使特定的情形或材料适用于本发明的教导，只要不偏离本发明的本质和基本范围。因此，本发明将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方式。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种无机多功能腻子，其特征在于，含有：

无机多孔材料2到8重量份，无机物增强体40到240重量份，无机物黏合剂40到180重量份，水90到150重量份。

2.如权利要求1所述的无机多功能腻子，其特征在于，所述无机多孔材料为气凝胶粉末,其粒度为0.1um-1mm,密度在30-1000kg/m³，常温下热导率0.010-0.045W/(m·K)，孔隙率60％-99％，孔径在1μm以下，比表面积300-1000m²/g。

3.如权利要求2所述的无机多功能腻子，其特征在于，所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末、碳气凝胶粉末、三氧化二铝气凝胶粉末、二氧化钛气凝胶粉末或其混合物。

4.如权利要求1所述的无机多功能腻子，其特征在于，所述无机物增强体为真空玻璃微珠、膨胀珍珠岩、膨润土、或其混合物。

5.如权利要求4所述的无机多功能腻子，其特征在于，

所述真空玻璃微珠的振实密度为0.12～0.60g/cm³，粒径为15～135um；

所述膨胀珍珠岩的振实密度为0.24～0.65g/cm³，粒径为30～200um；

所述膨润土的振实密度为2.7～2.9g/cm³，粒径为50～150um。

6.如权利要求1所述的无机多功能腻子，其特征在于，所述无机物黏合剂包含硅酸盐、固化剂、水、以及填料，

所述硅酸盐包含硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种，

所述固化剂为氧化镁、氧化锌、氢氧化铝、硼酸盐、磷酸盐中的一种或多种，

所述填料包含氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硼、云母中的一种或多种，

其中，所述硅酸盐：水：固化剂：填料的质量比为(50～65):7:(3～5):(45～55)。

7.一种无机多功能腻子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将无机多孔材料：无机物增强体：水按比例混合均匀，得到预混物；

(2)在所述预混物中加入无机物黏合剂，搅拌均匀得到所述无机多功能腻子，

其中，在步骤(1)中所述无机多孔材料为2到8重量份，所述无机物增强体为40到240重量份，所述无机物黏合剂为40到180重量份，水为90到150重量份。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述无机多孔材料为气凝胶粉末,其粒度为0.1um-1mm,密度在30-1000kg/m³，常温下热导率0.010-0.045W/(m·K)，孔隙率60％-99％，孔径在1μm以下，比表面积300-1000m²/g。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末、碳气凝胶粉末、三氧化二铝气凝胶粉末、二氧化钛气凝胶粉末或其混合物。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述无机物增强体为真空玻璃微珠、膨胀珍珠岩、膨润土、或其混合物。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，

所述真空玻璃微珠的振实密度为0.12～0.60g/cm³，粒径为15～135um；

所述膨胀珍珠岩的振实密度为0.24～0.65g/cm³，粒径为30～200um；

所述膨润土的振实密度为2.7～2.9g/cm³，粒径为50～150um。

12.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述无机物黏合剂包含硅酸盐、固化剂、水、以及填料，

所述硅酸盐包含硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种，

所述固化剂为氧化镁、氧化锌、氢氧化铝、硼酸盐、磷酸盐中的一种或多种，

所述填料包含氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硼、云母中的一种或多种，

其中，所述硅酸盐：水：固化剂：填料的质量比为(50～65):7:(3～5):(45～55)。