CN114702867B - 气凝胶保温装饰水性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气凝胶保温装饰水性涂料，由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，通过气凝胶多彩涂料分散相的制备、造粒、透明气凝胶涂料连续相的制备以及混合等步骤，使得密度远小于水的气凝胶粉末在多彩涂料分散相中均匀分散并稳定悬浮，本发明的涂料不仅绿色环保，还具有装饰性、隔热阻燃性能，一次施工即可获得多功能涂层，适合既有建筑改造和新建建筑内外墙，具有适用范围广、储存性能好等技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及化工涂料领域，尤其涉及一种气凝胶保温装饰水性涂料及其制备方法。
背景技术
目前，国内装潢后会产生有毒气体的涂料在慢慢被淘汰，涂料普遍使用的是水基型、乳胶型等建筑涂料，这些涂料虽然具有一定的耐水性、耐候性和抗污性等优点，但这些涂料尚存在一些例如生产工艺复杂，价格昂贵等问题；并且在生产中添加的某些助剂仍会释放一定量的有毒气体，环保性能还有待提高。
在我国，建筑外墙节能仍是重中之重。目前常用的节能方式为黏贴保温板或使用保温砂浆，保温板分为有机保温板(EPS、XPS等)和无机保温板(泡沫混凝土、岩棉板等)，存在以下问题：1.保温板易脱落，威胁人身安全，2.有机保温板易燃，燃烧速度快，易造成财产损失和生命危险，3.无机保温板导热系数高，吸水影响隔热性能及使用寿命，4.保温砂浆导热系数高，达到节能要求需要较高厚度，易空鼓开裂脱落。因此，施工便利、隔热性能好、防火等级高、保温装饰一体化的外墙保温材料有望解决现有外墙保温困境。
气凝胶是一种由纳米级颗粒堆积而成的、具有纳米级孔洞的轻质固体材料，因此具有极高的孔隙率、比表面积，优异的化学稳定性和不燃性，表现出优异的轻质、透光、隔热、保温、隔音、防火、抗冲击性能。
但是，由于气凝胶具有极低的固含量和密度，导致其骨架纤细，强度较低。而且，由于气凝胶表面存在很多纳米孔，涂料体系中的低分子量液态物质容易进入微孔，产生巨大的毛细管力，从而导致气凝胶骨架坍塌，失去纳米多孔结构，进而失去气凝胶优异的隔热保温性能，制约其工程应用。现有气凝胶涂料在隔热阻燃性能保证的情况下，装饰性则会有所欠缺，从而使得其适用性欠佳。
中国专利公开文本CN107858050A公开了一种SiO2气凝胶隔热保温涂料，该SiO2气凝胶隔热保温涂料中，SiO2气凝胶配合具有涂层的空心玻璃微珠，协同增效地提高保温隔热作用。然而，在该专利申请中，力学性能有待提高，同时其装饰性并没有提到有何种优势。中国专利公开文本CN113881300A公开了一种气凝胶厚型保温绝热质感涂料，但是该技术方案主要致力于强化保温效能，其装饰性和实用性有待提高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种兼具环保、保温、装饰、防火特性的气凝胶涂料。
通过如下技术手段实现：
一种气凝胶保温装饰水性涂料，所述气凝胶保温装饰水性涂料由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，且气凝胶多彩涂料分散相、造粒液、透明气凝胶涂料连续相质量比为(1.5～5)：2：(1.5～3)。
作为优选，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：23～43wt％、疏水气凝胶粉体A：5～8wt％、疏水气凝胶颗粒：5～15wt％、纤维素增稠剂：0.1～0.3wt％、润湿剂：0.1～1wt％、消泡剂：0.05～0.3wt％、pH调节剂：0.05～0.3wt％、杀菌剂：0.05～0.3wt％、保护胶：3～7wt％和余量的水；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8～25μm的疏水气凝胶粉体，所述疏水气凝胶颗粒的粒径为0.3～2.5mm，所述气凝胶保温装饰水性涂料具有颗粒型质感特性。
如此，纤维素增稠剂与保护胶发生交联，显著提高疏水气凝胶粉末等功能填料在涂料体系中的悬浮稳定性，并且通过调控二者比例，调控色粒韧性和独立性，因为纤维素增稠剂和保护胶的用量过低时，色粒小，容易渗色、粘连，用量过高时，色粒膜厚，易沉降。
使用疏水气凝胶颗粒和疏水气凝胶粉体协同作为隔热填料，不仅可以提高热传导路径，提高隔热性能，并且气凝胶颗粒可以提高涂膜的厚度，一次施工即可达到2.5mm以上，简化施工流程，同时气凝胶颗粒可以赋予涂膜立体装饰效果。
作为优选，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：23～43wt％、疏水气凝胶粉体A：5～20wt％、纤维素增稠剂：0.1～0.3wt％、润湿剂：0.1～1wt％、消泡剂：0.05～0.3wt％、pH调节剂：0.05～0.3wt％、杀菌剂：0.05～0.3wt％、保护胶：3～7wt％，闭孔玻化微珠粉体：4～13wt％和余量的水；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8～25μm的疏水气凝胶粉体，所述闭孔玻化微珠粉体的粒径为35～70μm。
如此，闭孔玻化微珠可以进一步降低涂膜导热系数，参与调控涂料黏度，有助于提高涂料的稳定性。
作为优选，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计还包括多孔轻质填料：4～13wt％，所述多孔轻质填料的粒径为0.3～3mm；所述多孔轻质填料为闭孔膨胀珍珠岩、闭孔发泡玻璃颗粒、闭孔聚苯乙烯发泡颗粒、闭孔发泡陶瓷颗粒中的一种或多种。
如此，多孔轻质填料都是闭孔，吸水率低，稳定性好，通过调控添加量可以提高涂膜强度，增加性价比。
作为优选，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计还包括聚氨酯型增稠剂：0.05～0.3wt％和阻燃剂：15～35wt％；所述阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、二氯溴甲烷、八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、四溴双酚A中的一种或多种混合物。
如此，本发明使用的阻燃剂均为有机阻燃剂，密度小，对涂膜的隔热性能影响不大，在保证涂膜防火等级的前提下，不明显提高涂膜的导热系数。
作为优选，所述造粒液按质量百分比含量计包括保护胶：4.5～8.5wt％，黄原胶：0wt％或0.1～0.4wt％，纤维素类增稠剂：0wt％或0.1～0.3wt％，杀菌剂：0wt％或0.05～0.3wt％，余量为水；所述保护胶为硅酸镁锂和硅酸锂镁铝皂中的一种、或硅酸镁锂、硅酸锂镁铝皂和有机焦磷酸酯盐有机物中的2种或3种；所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基2-羧乙基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素中的一种或多种混合物。
作为优选，所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性树脂：40～60wt％、疏水气凝胶粉体B：5～8.5wt％、消泡剂：0.05～0.3wt％、润湿剂：0.05～0.3wt％、pH调节剂：0.05～0.3wt％、杀菌剂：0.05～0.3wt％、碱溶胀型增稠剂：0.05～0.3wt％和水：35～55wt％，所述疏水气凝胶粉体B为粒径为500～3500nm的疏水气凝胶粉体，所述水性树脂为水性硅丙乳液、水性纯丙乳液、水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂中的一种或多种混合物；所述润湿剂为硫酸月桂酯、蓖麻油硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、乙炔乙二醇中的一种或多种混合物；所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、改性有机硅消泡剂、含疏水粒子的有机硅聚合物消泡剂、无硅非离子丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或多种混合物；所述pH调节剂为有机胺、浓氨水中的一种；所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种混合物。
一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，所述制备方法为上述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌25～35min，转速为980～1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40～60wt％，继续搅拌8～12min，加入疏水气凝胶粉体A和阻燃剂，高速分散0.8～1.2h，搅拌速度为1180～1230转/min，然后加入闭孔玻化微珠，搅拌26～33min，搅拌速度为680～720转/min，加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、聚氨酯型增稠剂和水性树脂，混合均匀，最后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用。
(2)造粒：首先制备造粒液，将4.5～8.5wt％的保护胶与0wt％或0.1～0.4wt％的黄原胶，0wt％或0.1～0.3wt％的纤维素类增稠剂以及余量的水进行混合，并高速分散1.8～2.3h，加入杀菌剂，混合均匀后得到造粒液；然后将步骤(1)制备得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
(3)制备透明气凝胶涂料连续相：在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40～60wt％，高速分散1.8～2.3h，搅拌速度为1980～2050转/min，球磨0.8～1.3h，然后加入剩余的消泡剂，以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680～720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相。
(4)将步骤(2)获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤(3)获得的透明气凝胶涂料连续相按(3.5～7.5)：(1.5～3)的质量比进行低速混合均匀，转速为250～300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，所述制备方法为上述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌28～32min，转速为980～1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40～60wt％，继续搅拌8～12min，加入疏水气凝胶粉体A，高速分散18～23min，搅拌速度为1180～1230转/min，然后加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、疏水气凝胶颗粒、水性树脂，混合均匀，然后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用。
(2)造粒：首先制备造粒液，将4.5～8.5wt％的保护胶、0wt％或0.1～0.4wt％的黄原胶，0wt％或0.1～0.3wt％的纤维素类增稠剂与余量的水混合(即也可以只将保护胶与水混合)，高速分散1.8～2.2h得到造粒液，备用；然后将步骤(1)得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到造粒液的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
(3)透明气凝胶涂料连续相制备，在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40～60wt％，高速分散1.8～2.3h，搅拌速度为1980～2050转/min，球磨0.8～1.3h，然后加入剩余的消泡剂、以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680～720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相。
(4)将步骤(2)获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤(3)获得的透明气凝胶涂料连续相按(3.5～7.5)：(1.5～3)的质量比进行低速混合均匀，转速为250～300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
如此，常规涂料生产设备即可生产本发明的涂料，实用性强。
一种气凝胶保温装饰水性涂料在内墙或外墙保温装饰中的应用，所述气凝胶保温装饰水性涂料为上述的气凝胶保温装饰水性涂料或上述制备方法制备得到的气凝胶保温装饰水性涂料。
一种应用气凝胶保温装饰水性涂料的节能墙体，所述气凝胶保温装饰水性涂料为上述的气凝胶保温装饰水性涂料或由上述制备方法制备得到的气凝胶保温装饰水性涂料，所述节能墙体包括墙体基层、设置在墙体基层内表面的内功能层、设置在墙体基层外表面的外功能层，所述内功能层包括在墙体基层的内表面由内至外依次层叠设置的功能腻子层、抗碱封闭层、气凝胶保温装饰水性涂料层，所述外功能层包括在墙体基层的外表面由内至外依次层叠设置的功能腻子层、抗碱封闭层、气凝胶保温装饰水性涂料层和自清洁透明反射层。
如此，本发明的一种应用气凝胶保温装饰水性涂料的节能墙体可以解决现有墙体保温板易脱落、不防火问题，墙体吸水导致的材料老化开裂、丧失保温性以及墙体易沾污不易清洁等技术问题。
作为优选，所述功能腻子层的厚度为3～10mm，渗透封固底漆层的厚度为0.15～0.25mm，所述气凝胶保温装饰水性涂料层的厚度为1～5mm，所述自清洁透明反射层的厚度为0.15～0.25mm。
本发明在不同组分中使用的同样名称的物质的优选选取方式为相同的方式。
本发明的技术效果在于：
本发明通过合理设置涂料的各个组分以及含量，使得本发明的水性涂料不仅绿色环保，还具有装饰性、隔热阻燃性能，一次施工即可获得多功能涂层，适合既有建筑改造和新建建筑内外墙，适用性广。本发明通过对组分进行具体选择以及对制备方法的参数进行具体限定，使得得到的水性涂料储存性能好，组分中合理设置了保护胶，保护胶与纤维素增稠剂具有协同空间位阻效应，使得密度远小于水的气凝胶粉末在多彩涂料分散相中均匀分散并稳定悬浮。
本发明通过合理设置连续相，通过选用具体纳米尺寸的气凝胶粉体，使得气凝胶与连续相水性涂料的折射率协同匹配，进而获得透明隔热的透明气凝胶涂料连续相。
本发明通过合理设置涂料的各个组分以及含量，同时合理设置制备方法中的各个参数，从而获得的涂膜的导热系数为0.022～0.047W/m·K，粘结强度＞0.6MPa；涂料储存时的状态表现为：不结块、不分层、并且均匀分散。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种气凝胶保温装饰水性涂料(本实施例的涂料添加了疏水气凝胶颗粒，为气凝胶颗粒型质感涂料)，所述气凝胶保温装饰水性涂料中气凝胶多彩涂料分散相：造粒液：透明气凝胶涂料连续相为3.1：2：1.9。所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性纯丙乳液(水性树脂)：39wt％、疏水SiO2气凝胶粉体A：6wt％、疏水SiO2气凝胶颗粒：11wt％、羟乙基纤维素增稠剂：0.2wt％、聚硅氧烷聚醚共聚物润湿剂：0.8wt％、聚硅氧烷消泡剂：0.1wt％、有机胺pH调节剂：0.15wt％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮杀菌剂：0.15wt％、硅酸镁锂保护胶：6wt％和水：36.6wt％；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为10～25μm的疏水气凝胶粉体，所述疏水气凝胶颗粒的粒径为2.0～2.5mm。所述造粒液包括硅酸镁锂保护胶的含量为5.2wt％，余量为水。所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性硅丙乳液：50wt％、疏水SiO2气凝胶粉体B：6.5wt％、不饱和烷烃消泡剂：0.2wt％、聚氧乙烯烷基醚润湿剂：0.1wt％、有机胺pH调节剂：0.1wt％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮杀菌剂：0.15wt％、碱溶胀型增稠剂：0.1wt％和余量的水，所述疏水SiO2气凝胶粉体B为粒径为500～3500nm的SiO2气凝胶粉体。本实施例的碱溶胀增稠剂选用陶氏化学的TT-935。所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂；所述pH调节剂为浓氨水；所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。本实施例获得涂膜的导热系数为0.030W/m·K，粘结强度0.8MPa。
对比例1
本对比例没有添加纤维素增稠剂，其它设置方式与实施例1相同，最终的分散相出现了渗色问题。
对比例2
本对比例没有添加保护胶，其它设置方式与实施例1相同，最终的分散相也出现了渗色问题。
对比例3
本对比例中疏水气凝胶粉末A的添加量为4.1wt％，其它设置方式与实施例1相同，获得的涂膜导热系数为0.58W/m·K，从而保温性能下降。
对比例4
本对比例中疏水气凝胶粉体B的粒径大于3500nm，其它设置方式与实施例1相同，最终的连续相透明度比较低，呈乳白色，影响涂膜的美观。
实施例2
一种气凝胶保温装饰水性涂料(本实施例的涂料为气凝胶颗粒型质感涂料)，所述气凝胶保温装饰水性涂料由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，且气凝胶多彩涂料分散相、造粒液、透明气凝胶涂料连续相质量比为2：2：2.5。所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：30wt％、多孔轻质填料：6wt％，聚氨酯型增稠剂：0.15wt％和阻燃剂：21wt％；疏水气凝胶粉体A：6wt％、疏水气凝胶颗粒：10wt％、纤维素增稠剂：0.2wt％、润湿剂：0.5wt％、消泡剂：0.15wt％、pH调节剂：0.2wt％、杀菌剂：0.2wt％、保护胶：5wt％和水：20.6wt％；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8～25μm的疏水气凝胶粉体，所述疏水气凝胶颗粒的粒径为0.5～1.0mm。本实施例的聚氨酯型增稠剂选用陶氏化学的RM-8W。所述多孔轻质填料的粒径为0.3～0.5mm；所述多孔轻质填料为闭孔膨胀珍珠岩和闭孔发泡玻璃颗粒的混合物。所述阻燃剂为磷酸三(2-乙基己基)酯。所述造粒液包括保护胶：6.5wt％，黄原胶：0.2wt％，纤维素类增稠剂：0:2wt％，杀菌剂：0:15wt％，余量为水；所述保护胶为硅酸锂镁铝皂和有机焦磷酸酯盐有机物；所述纤维素类增稠剂为羧甲基2-羧乙基纤维素钠和羟乙基纤维素。所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性树脂：55wt％、疏水气凝胶粉体B：6.5wt％、消泡剂：0.15wt％、润湿剂：0.15wt％、pH调节剂：0.2wt％、杀菌剂：0.1wt％、碱溶胀型增稠剂：0.15wt％和余量的水，所述疏水气凝胶粉体B为粒径为500～3500nm的疏水气凝胶粉体。所述水性树脂为水性纯丙乳液和水性聚氨酯树脂的混合物；所述润湿剂为蓖麻油硫酸化物和聚氧乙烯烷基醚的混合物；所述消泡剂为含疏水粒子的有机硅聚合物消泡剂；所述pH调节剂为浓氨水；所述杀菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。本实施例获得涂膜的导热系数为0.022W/m·K，粘结强度0.61MPa。
实施例3
一种气凝胶保温装饰水性涂料，所述气凝胶保温装饰水性涂料由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，且气凝胶多彩涂料分散相、造粒液、透明气凝胶涂料连续相质量比为2：2：2.5。所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：30wt％、闭孔玻化微珠粉体：6wt％，聚氨酯型增稠剂：0.15wt％和阻燃剂：21wt％；疏水气凝胶粉体A：16wt％、纤维素增稠剂：0.2wt％、润湿剂：0.5wt％、消泡剂：0.15wt％、pH调节剂：0.2wt％、杀菌剂：0.2wt％、保护胶：5wt％和水：20.6wt％；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8～25μm的疏水气凝胶粉体。本实施例的聚氨酯型增稠剂选用陶氏化学的RM-2020所述闭孔玻化微珠粉体的粒径为35～70μm。所述阻燃剂为磷酸三(2-乙基己基)酯。所述造粒液包括保护胶：6.5wt％，黄原胶：0.2wt％，纤维素类增稠剂：0:2wt％，杀菌剂：0:15wt％，余量为水；所述保护胶为硅酸锂镁铝皂和有机焦磷酸酯盐有机物的混合物；所述纤维素类增稠剂为羧甲基2-羧乙基纤维素钠和羟乙基纤维素。所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性树脂：55wt％、疏水气凝胶粉体B：6.5wt％、消泡剂：0.15wt％、润湿剂：0.15wt％、pH调节剂：0.2wt％、杀菌剂：0.1wt％、碱溶胀型增稠剂：0.15wt％和余量的水，所述疏水气凝胶粉体B为粒径为500～3500nm的疏水气凝胶粉体。所述水性树脂为水性纯丙乳液；所述润湿剂为烷基苯酚聚乙烯醚；所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂；所述pH调节剂为有机胺；所述杀菌剂为六氢-1,3,5-三乙基-三嗪。本实施例获得的涂膜的导热系数为0.029W/m·K，粘结强度为0.75MPa。
实施例4
一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，制备实施例3的涂料，包括以下步骤：
(1)多彩涂料分散相制备，在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌30min，转速为1000转/min，加入润湿剂、消泡剂总量的50wt％，继续搅拌10min，加入疏水气凝胶粉体A和阻燃剂，高速分散1h，搅拌速度为1200转/min，然后加入闭孔玻化微珠，搅拌30min，搅拌速度为700转/min，加入剩余的消泡剂、pH调节剂、杀菌剂、聚氨酯型增稠剂、水性树脂，混合均匀，最后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，备用；
(2)造粒，首先制备造粒液，将保护胶与水、黄原胶按比例混合，高速分散2h，加入杀菌剂，混合均匀后备用；然后将步骤(1)的多彩涂料分散相与造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
(3)透明气凝胶涂料连续相制备，在水中加入润湿剂、部分消泡剂、疏水气凝胶粉末B，高速分散2h，搅拌速度为2000转/min，球磨1h，然后加入剩余消泡剂、pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为700转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
(4)将步骤(2)的多彩涂料分散相彩粒和步骤(3)的透明气凝胶涂料连续相按比例低速混合均匀，转速为280转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
对比例5
本对比例在步骤(3)中没有进行球磨，其它的设置方式与实施例4相同，最终的连续相的透明度降低了，颜色呈乳白色，影响了涂膜的美观。
实施例5
一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，制备实施例1的涂料，包括以下步骤：
(1)多彩涂料分散相制备，在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌30min，转速为1000转/min，加入润湿剂、消泡剂总量的50wt％，继续搅拌10min，加入疏水气凝胶粉体A，高速分散20min，搅拌速度为1200转/min，然后加入剩余的消泡剂、pH调节剂、杀菌剂、水性树脂，混合均匀，然后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，备用；
(2)造粒，首先制备造粒液，将保护胶与水按比例混合，高速分散2h，备用；然后将步骤(1)的多彩涂料分散相与造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
(3)透明气凝胶涂料连续相制备，在水中加入润湿剂、部分消泡剂、疏水气凝胶粉末B，高速分散2h，搅拌速度为2000转/min，球磨1h，然后加入剩余消泡剂、pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为700转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
(4)将步骤(2)的多彩涂料分散相彩粒和步骤(3)的透明气凝胶涂料连续相按比例低速混合均匀，转速为260转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气凝胶保温装饰水性涂料，其特征在于，所述气凝胶保温装饰水性涂料由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，且气凝胶多彩涂料分散相、造粒液、透明气凝胶涂料连续相质量比为(1.5~5)：2：(1.5~3)；
所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：23~43wt%、疏水气凝胶粉体A：5~8wt%、疏水气凝胶颗粒：5~15wt%、纤维素增稠剂：0.1~0.3 wt%、润湿剂：0.1~1wt%、消泡剂：0.05~0.3 wt%、pH调节剂：0.05~0.3 wt%、杀菌剂：0.05~0.3 wt%、保护胶：3~7wt%和余量的水；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8~25μm的疏水气凝胶粉体，所述疏水气凝胶颗粒的粒径为0.3~2.5mm，所述气凝胶保温装饰水性涂料具有颗粒型质感特性；
所述造粒液按质量百分比含量计包括保护胶：4.5~8.5wt%，黄原胶：0 wt%或0.1~0.4wt%，纤维素类增稠剂：0 wt%或0.1~0.3 wt%，杀菌剂：0 wt%或0.05~0.3 wt%，余量为水；所述保护胶为硅酸镁锂和硅酸锂镁铝皂中的一种、或硅酸镁锂、硅酸锂镁铝皂和有机焦磷酸酯盐有机物中的2种或3种；所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基2-羧乙基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素中的一种或多种混合物；
所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性树脂：40~60wt%、疏水气凝胶粉体B：5~8.5 wt%、消泡剂：0.05~0.3 wt%、润湿剂：0.05~0.3 wt%、pH调节剂：0.05~0.3wt%、杀菌剂：0.05~0.3wt%、碱溶胀型增稠剂：0.05~0.3 wt%和水：35~55 wt%，所述疏水气凝胶粉体B为粒径为500~3500nm的疏水气凝胶粉体；所述疏水气凝胶粉体B为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2-TiO2复合气凝胶、Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶中的一种或多种的复合物；
所述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌28~32min，转速为980~1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40~60wt%，继续搅拌8~12min，加入疏水气凝胶粉体A，高速分散18~23min，搅拌速度为1180~1230转/min，然后加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、疏水气凝胶颗粒、水性树脂，混合均匀，然后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用；
（2）造粒：首先制备造粒液，将4.5~8.5wt%的保护胶、0 wt%或0.1~0.4 wt%的黄原胶，0wt%或0.1~0.3 wt%的纤维素类增稠剂与余量的水混合，高速分散1.8~2.2h得到造粒液，备用；然后将步骤（1）得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
（3）透明气凝胶涂料连续相制备，在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40~60wt%，高速分散1.8~2.3h，搅拌速度为1980~2050转/min，球磨0.8~1.3h，然后加入剩余的消泡剂、以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680~720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
（4）将步骤（2）获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤（3）获得的透明气凝胶涂料连续相按（3.5~7.5）：（1.5~3）的质量比进行低速混合均匀，转速为250~300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
2.根据权利要求1所述的气凝胶保温装饰水性涂料，其特征在于，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计还包括多孔轻质填料：4~13 wt%，所述多孔轻质填料的粒径为0.3~3mm；所述多孔轻质填料为闭孔膨胀珍珠岩、闭孔发泡玻璃颗粒、闭孔聚苯乙烯发泡颗粒、闭孔发泡陶瓷颗粒中的一种或多种；所述疏水气凝胶颗粒为SiO2气凝胶颗粒。
3.一种气凝胶保温装饰水性涂料，其特征在于，所述气凝胶保温装饰水性涂料由气凝胶多彩涂料分散相、造粒液和透明气凝胶涂料连续相组成，且气凝胶多彩涂料分散相、造粒液、透明气凝胶涂料连续相质量比为(1.5~5)：2：(1.5~3)；所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计包括水性树脂：23~43wt%、疏水气凝胶粉体A：5~20wt%、纤维素增稠剂：0.1~0.3 wt%、润湿剂：0.1~1 wt%、消泡剂：0.05~0.3 wt%、pH调节剂：0.05~0.3 wt%、杀菌剂：0.05~0.3 wt%、保护胶：3~7 wt%，闭孔玻化微珠粉体：4~13 wt%和余量的水；其中所述疏水气凝胶粉体A为粒径为8~25μm的疏水气凝胶粉体，所述闭孔玻化微珠粉体的粒径为35~70μm；
所述造粒液按质量百分比含量计包括保护胶：4.5~8.5wt%，黄原胶：0 wt%或0.1~0.4wt%，纤维素类增稠剂：0 wt%或0.1~0.3 wt%，杀菌剂：0 wt%或0.05~0.3 wt%，余量为水；所述保护胶为硅酸镁锂和硅酸锂镁铝皂中的一种、或硅酸镁锂、硅酸锂镁铝皂和有机焦磷酸酯盐有机物中的2种或3种；所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基2-羧乙基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素中的一种或多种混合物；
所述透明气凝胶涂料连续相按质量百分比含量计包括水性树脂：40~60wt%、疏水气凝胶粉体B：5~8.5 wt%、消泡剂：0.05~0.3 wt%、润湿剂：0.05~0.3 wt%、pH调节剂：0.05~0.3wt%、杀菌剂：0.05~0.3wt%、碱溶胀型增稠剂：0.05~0.3 wt%和水：35~55 wt%，所述疏水气凝胶粉体B为粒径为500~3500nm的疏水气凝胶粉体；所述疏水气凝胶粉体B为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2-TiO2复合气凝胶、Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶中的一种或多种的复合物；
所述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌25~35min，转速为980~1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40~60wt%，继续搅拌8~12min，加入疏水气凝胶粉体A和阻燃剂，高速分散0.8~1.2h，搅拌速度为1180~1230转/min，然后加入闭孔玻化微珠，搅拌26~33min，搅拌速度为680~720转/min，加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、聚氨酯型增稠剂和水性树脂，混合均匀，最后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用；
（2）造粒：首先制备造粒液，将4.5~8.5wt%的保护胶与0 wt%或0.1~0.4wt%的黄原胶，0wt%或0.1~0.3 wt%的纤维素类增稠剂以及余量的水进行混合，并高速分散1.8~2.3h，加入杀菌剂，混合均匀后得到造粒液；然后将步骤（1）制备得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
（3）制备透明气凝胶涂料连续相：在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40~60wt%，高速分散1.8~2.3h，搅拌速度为1980~2050转/min，球磨0.8~1.3h，然后加入剩余的消泡剂，以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680~720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
（4）将步骤（2）获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤（3）获得的透明气凝胶涂料连续相按（3.5~7.5）：（1.5~3）的质量比进行低速混合均匀，转速为250~300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
4.根据权利要求1或2或3所述的气凝胶保温装饰水性涂料，其特征在于，所述气凝胶多彩涂料分散相按质量百分比含量计还包括聚氨酯型增稠剂：0.05~0.3 wt%和/或阻燃剂：15~35wt%；所述阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、二氯溴甲烷、八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、四溴双酚A中的一种或多种混合物；所述疏水气凝胶粉体A为 SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2-TiO2复合气凝胶、Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶中的一种或多种的复合物。
5.根据权利要求1或3所述的气凝胶保温装饰水性涂料，其特征在于，所述水性树脂为水性硅丙乳液、水性纯丙乳液、水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂中的一种或多种混合物；所述润湿剂为硫酸月桂酯、蓖麻油硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、乙炔乙二醇中的一种或多种混合物；所述消泡剂为不饱和烷烃消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、改性有机硅消泡剂、含疏水粒子的有机硅聚合物消泡剂、无硅非离子丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或多种混合物；所述pH调节剂为有机胺、浓氨水中的一种；所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种混合物。
6.一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为制备权利要求3所述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌25~35min，转速为980~1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40~60wt%，继续搅拌8~12min，加入疏水气凝胶粉体A和阻燃剂，高速分散0.8~1.2h，搅拌速度为1180~1230转/min，然后加入闭孔玻化微珠，搅拌26~33min，搅拌速度为680~720转/min，加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、聚氨酯型增稠剂和水性树脂，混合均匀，最后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用；
（2）造粒：首先制备造粒液，将4.5~8.5wt%的保护胶与0 wt%或0.1~0.4wt%的黄原胶，0wt%或0.1~0.3 wt%的纤维素类增稠剂以及余量的水进行混合，并高速分散1.8~2.3h，加入杀菌剂，混合均匀后得到造粒液；然后将步骤（1）制备得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
（3）制备透明气凝胶涂料连续相：在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40~60wt%，高速分散1.8~2.3h，搅拌速度为1980~2050转/min，球磨0.8~1.3h，然后加入剩余的消泡剂，以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680~720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
（4）将步骤（2）获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤（3）获得的透明气凝胶涂料连续相按（3.5~7.5）：（1.5~3）的质量比进行低速混合均匀，转速为250~300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
7.一种气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为制备权利要求1所述气凝胶保温装饰水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备气凝胶多彩涂料分散相：在水中添加纤维素增稠剂，高速搅拌28~32min，转速为980~1050转/min，加入润湿剂、以及消泡剂的40~60wt%，继续搅拌8~12min，加入疏水气凝胶粉体A，高速分散18~23min，搅拌速度为1180~1230转/min，然后加入剩余的消泡剂以及pH调节剂、杀菌剂、疏水气凝胶颗粒、水性树脂，混合均匀，然后加入保护胶，继续混合均匀，分成多份并分别使用水性颜料调色，得到气凝胶多彩涂料分散相，备用；
（2）造粒：首先制备造粒液，将4.5~8.5wt%的保护胶、0 wt%或0.1~0.4 wt%的黄原胶，0wt%或0.1~0.3 wt%的纤维素类增稠剂与余量的水混合，高速分散1.8~2.2h得到造粒液，备用；然后将步骤（1）得到的气凝胶多彩涂料分散相与得到的造粒液混合，利用造粒设备造粒，获得多彩涂料分散相彩粒；
（3）透明气凝胶涂料连续相制备，在水中加入润湿剂和疏水气凝胶粉末B以及消泡剂的40~60wt%，高速分散1.8~2.3h，搅拌速度为1980~2050转/min，球磨0.8~1.3h，然后加入剩余的消泡剂、以及pH调节剂、杀菌剂、碱溶胀型增稠剂和水性树脂，低速混合均匀，转速为680~720转/min，获得透明气凝胶涂料连续相；
（4）将步骤（2）获得的多彩涂料分散相彩粒和步骤（3）获得的透明气凝胶涂料连续相按（3.5~7.5）：（1.5~3）的质量比进行低速混合均匀，转速为250~300转/min，获得气凝胶保温装饰水性涂料。
8.一种气凝胶保温装饰水性涂料在内墙或外墙保温装饰中的应用，其特征在于，所述气凝胶保温装饰水性涂料为权利要求1~5任一项所述的气凝胶保温装饰水性涂料或权利要求6或7所述制备方法制备得到的气凝胶保温装饰水性涂料。
9.一种应用气凝胶保温装饰水性涂料的节能墙体，其特征在于，所述节能墙体包括墙体基层、设置在墙体基层内表面的内功能层和设置在墙体基层外表面的外功能层，所述内功能层包括在墙体基层的内表面由内至外依次层叠设置的功能腻子层、抗碱封闭层和气凝胶保温装饰水性涂料层，所述外功能层包括在墙体基层的外表面由内至外依次层叠设置的功能腻子层、抗碱封闭层、气凝胶保温装饰水性涂料层和自清洁透明反射层，所述气凝胶保温装饰水性涂料为权利要求1~5任一项所述的气凝胶保温装饰水性涂料或权利要求6或7所述制备方法制备得到的气凝胶保温装饰水性涂料。
10.根据权利要求9所述的应用气凝胶保温装饰水性涂料的节能墙体，其特征在于，所述功能腻子层的厚度为3~10mm，抗碱封闭层的厚度为0.15~0.25mm，所述气凝胶保温装饰水性涂料层的厚度为1~5mm，所述自清洁透明反射层的厚度为0.15~0.25mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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