本(ben)發明涉及(ji)新材料(liao)，具(ju)體涉及(ji)一種(zhong)低(di)成本(ben)低(di)導(dao)熱系數氣凝膠隔(ge)熱涂料(liao)及(ji)其制(zhi)備方法。
背景技術：
1、近年(nian)來，氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)隔(ge)(ge)熱涂(tu)(tu)料(liao)逐漸受(shou)到人們的(de)(de)關注，它是一種功能(neng)型水(shui)(shui)性(xing)涂(tu)(tu)料(liao)，在使(shi)用過(guo)程中，可通(tong)過(guo)多層結構設計(ji)，實現(xian)延(yan)緩(huan)熱量傳遞和輻射(she)熱量主動降溫的(de)(de)作(zuo)用，使(shi)得(de)工業和建(jian)筑材料(liao)能(neng)夠獲得(de)更好(hao)地(di)保(bao)溫隔(ge)(ge)熱效果。相比于傳統(tong)的(de)(de)隔(ge)(ge)熱材料(liao)，氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)隔(ge)(ge)熱涂(tu)(tu)料(liao)具有(you)更好(hao)地(di)粘接強度(du)(du)，防水(shui)(shui)防腐，耐酸堿(jian)性(xing)，防靜電(dian)，環(huan)保(bao)無(wu)毒(du)，施(shi)工便(bian)捷性(xing)，可實現(xian)施(shi)工不(bu)停產等特點。同時，氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)隔(ge)(ge)熱涂(tu)(tu)料(liao)可以(yi)進行(xing)大面(mian)積噴涂(tu)(tu)，單次噴涂(tu)(tu)厚度(du)(du)可達3mm。涂(tu)(tu)層干燥(zao)后與基體粘接強度(du)(du)高，表面(mian)無(wu)鼓包、無(wu)流掛、無(wu)水(shui)(shui)痕開裂(lie)。因而(er)，氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)保(bao)溫隔(ge)(ge)熱涂(tu)(tu)料(liao)是傳統(tong)隔(ge)(ge)熱材料(liao)的(de)(de)理想替代(dai)品，具有(you)很好(hao)的(de)(de)應用和研(yan)究前景。節能(neng)環(huan)保(bao)將(jiang)成為(wei)化工、能(neng)源、建(jian)筑行(xing)業未來的(de)(de)發展的(de)(de)主旋律，氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)隔(ge)(ge)熱涂(tu)(tu)料(liao)行(xing)業處于拐點向上的(de)(de)飛速發展階段(duan)。
2、近幾(ji)年國內市場(chang)也(ye)出(chu)現(xian)了較多的氣凝膠(jiao)隔熱涂料相關產品，通(tong)過對國內市場(chang)現(xian)狀和生產廠家進行(xing)調(diao)研后，發現(xian)目前用于(yu)氣凝膠(jiao)隔熱涂料存在以下(xia)不足，需要完善，包括：
3、1）國內市場上(shang)的(de)氣凝膠隔熱涂料導熱系(xi)數普遍高于(yu)0.06w/（m·k）；
4、2）低導熱(re)(re)系數氣(qi)凝膠隔熱(re)(re)涂料成本(ben)較高(gao)，難以(yi)推廣。
5、因(yin)此(ci)能(neng)否提(ti)供一種低成(cheng)本低導熱系數(shu)氣(qi)凝膠隔熱涂料(liao)來填補本領域的空(kong)白(bai)，成(cheng)為發明(ming)人研究的重點。
技術實現思路
1、為了解決現有(you)技術(shu)中(zhong)存在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)制備中(zhong)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)用量(liang)大、成本(ben)高(gao)(gao)，以及(ji)導熱(re)(re)系(xi)數偏高(gao)(gao)等(deng)問題，發(fa)明人(ren)針對車輛(liang)、石(shi)化(hua)(hua)(hua)和建筑領(ling)域對氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際需(xu)求(qiu)，分(fen)析(xi)目(mu)前國內外(wai)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)存在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)足，結(jie)合(he)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)性能測試(shi)(shi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、綜合(he)配方試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、平行(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、工(gong)藝試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、老(lao)化(hua)(hua)(hua)性能試(shi)(shi)驗(yan)(yan)等(deng)過程，研(yan)發(fa)了一種低(di)(di)(di)(di)成本(ben)低(di)(di)(di)(di)導熱(re)(re)系(xi)數氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)及(ji)其制備方法，該低(di)(di)(di)(di)成本(ben)低(di)(di)(di)(di)導熱(re)(re)系(xi)數氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)為80-100份(fen)有(you)機(ji)乳(ru)液、15-25份(fen)復(fu)配氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)、0.5-1份(fen)纖維、0.5-1份(fen)分(fen)散劑；其中(zhong)所述復(fu)配氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)為通(tong)過篩(shai)分(fen)獲(huo)得(de)(de)多種不(bu)同(tong)粒(li)徑范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)，并將(jiang)至少(shao)兩種粒(li)徑范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)復(fu)配得(de)(de)到，所述氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)為二氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)；通(tong)過不(bu)同(tong)目(mu)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)級配，顯著降低(di)(di)(di)(di)了所得(de)(de)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導熱(re)(re)系(xi)數，并減少(shao)了氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用量(liang)，降低(di)(di)(di)(di)了生產成本(ben)；可以滿足車輛(liang)、石(shi)化(hua)(hua)(hua)和建筑等(deng)領(ling)域對氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔(ge)熱(re)(re)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用要求(qiu)。。
2、本(ben)發明(ming)的(de)發明(ming)構思是：通(tong)過(guo)級(ji)配(pei)(pei)降低氣凝(ning)(ning)膠(jiao)顆粒(li)(li)用(yong)量，降低成(cheng)本(ben)，降低涂料導熱系數(shu)，良好的(de)級(ji)配(pei)(pei)可(ke)以將大顆粒(li)(li)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)顆粒(li)(li)的(de)空隙恰好由(you)中(zhong)(zhong)顆粒(li)(li)的(de)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)顆粒(li)(li)填(tian)充，中(zhong)(zhong)顆粒(li)(li)的(de)空隙由(you)小顆粒(li)(li)的(de)填(tian)充，如此(ci)逐級(ji)填(tian)充使氣凝(ning)(ning)膠(jiao)顆粒(li)(li)形成(cheng)最(zui)(zui)致(zhi)密的(de)堆積(ji)狀態，孔(kong)隙率達(da)到最(zui)(zui)小值(zhi)。從而能鎖住更多靜止的(de)空氣，使導熱系數(shu)達(da)到最(zui)(zui)低值(zhi)。但是，氣凝(ning)(ning)膠(jiao)顆粒(li)(li)級(ji)配(pei)(pei)并非想象中(zhong)(zhong)密實狀態，表(biao)面松散不可(ke)避免，因此(ci)在后期成(cheng)膜過(guo)程中(zhong)(zhong)可(ke)能會出現表(biao)面開裂的(de)嚴重問題(ti)，從而形成(cheng)熱橋，影響其(qi)保(bao)溫隔熱性能。對此(ci)發明(ming)人又采(cai)用(yong)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)隔熱涂料與基(ji)材(cai)(cai)各層材(cai)(cai)料彈性模量變化(hua)指標相匹(pi)配(pei)(pei)的(de)方法，有效地防止裂縫的(de)產(chan)生(sheng)。
3、氣(qi)(qi)凝(ning)膠顆粒級(ji)配優選目(mu)(mu)數低(di)的(de)氣(qi)(qi)凝(ning)膠顆粒，因(yin)為目(mu)(mu)數越(yue)(yue)低(di)，顆粒本身之間的(de)間隙越(yue)(yue)小，相比(bi)較大顆粒級(ji)配會更(geng)(geng)加致密，從而(er)使孔隙率達到(dao)最小值，便能(neng)得到(dao)更(geng)(geng)低(di)導熱(re)(re)系數的(de)氣(qi)(qi)凝(ning)膠隔熱(re)(re)涂(tu)料(liao)。但是(shi)氣(qi)(qi)凝(ning)膠顆粒的(de)目(mu)(mu)數并(bing)不是(shi)越(yue)(yue)低(di)越(yue)(yue)好，因(yin)為目(mu)(mu)數越(yue)(yue)低(di)，其(qi)比(bi)表面積越(yue)(yue)大，越(yue)(yue)難分(fen)散到(dao)有機乳液中去(qu)。
4、在(zai)上(shang)述基(ji)礎(chu)上(shang)，本發明首先提(ti)供了一種低成本低導(dao)熱系數(shu)氣(qi)凝膠隔熱涂料(liao)，按(an)重量份計，包括80-100份有機乳液、15-25份復配氣(qi)凝膠顆粒(li)、0.5-1份纖維、0.5-1份分散劑(ji)。
5、其中，所述復配氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)(li)(li)為通過篩分(fen)獲得多種不(bu)同粒(li)(li)(li)徑(jing)范圍的(de)氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)(li)(li)，并(bing)將至少兩種粒(li)(li)(li)徑(jing)范圍的(de)氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)(li)(li)復配得到。所述氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)(li)(li)為二氧(yang)化硅(gui)氣(qi)(qi)凝膠。
6、具體的，氣凝膠(jiao)顆粒(li)選(xuan)自10目(mu)(mu)（1.7-2mm）、14目(mu)(mu)（1.18-1.4mm）、18目(mu)(mu)（0.85mm-1.00mm）、24目(mu)(mu)（0.71mm-0.77mm）和30目(mu)(mu)（0.55mm-0.60mm）的氣凝膠(jiao)顆粒(li)；使用時(shi)選(xuan)取上述不同目(mu)(mu)數的氣凝膠(jiao)顆粒(li)中的2-4種復配得到復配氣凝膠(jiao)顆粒(li)。
7、優選的(de)，使用時(shi)選取不同(tong)目數(shu)的(de)氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)中的(de)三(san)(san)或(huo)四(si)種復配得到復配氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)；其中任(ren)選三(san)(san)種時(shi)，三(san)(san)種不同(tong)目數(shu)的(de)氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)重量(liang)比為(wei)1:1:1或(huo)1:2:4；任(ren)選四(si)種時(shi)，四(si)種不同(tong)目數(shu)的(de)氣(qi)(qi)凝膠顆(ke)粒(li)重量(liang)比為(wei)1:2:4:8。
8、優選(xuan)的(de)(de)(de)，所述有(you)機(ji)乳(ru)液選(xuan)自(zi)(zi)丙(bing)烯(xi)酸乳(ru)液、丙(bing)烯(xi)酸酯(zhi)乳(ru)液中的(de)(de)(de)一種(zhong)或兩(liang)種(zhong)；具體(ti)可選(xuan)自(zi)(zi)廣(guang)州(zhou)冠志或國聯化工的(de)(de)(de)乳(ru)液產品。
9、所(suo)述纖(xian)(xian)維(wei)為無機纖(xian)(xian)維(wei)、陶瓷纖(xian)(xian)維(wei)、丙(bing)(bing)烯腈纖(xian)(xian)維(wei)中的(de)一種(zhong)或(huo)兩種(zhong)；更具體的(de)選自河北金基利納無機纖(xian)(xian)維(wei)或(huo)嘉(jia)碩建(jian)材陶瓷纖(xian)(xian)維(wei)或(huo)常州天怡丙(bing)(bing)烯腈纖(xian)(xian)維(wei)。
10、所述分散劑為陶氏化學orotan-731a、巴(ba)斯夫dispex?aa4140中的一(yi)種。
11、本發(fa)明的(de)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔熱(re)涂料由有機乳液(ye)、復配(pei)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆粒(li)、纖維(wei)和分(fen)散(san)(san)劑共同制備組成。其(qi)中，復配(pei)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆粒(li)的(de)加(jia)(jia)入，使得(de)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)隔熱(re)涂料的(de)保溫(wen)隔熱(re)性(xing)能效果得(de)到提高，復配(pei)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顆粒(li)添(tian)加(jia)(jia)量(liang)過(guo)少，則(ze)達不到良好的(de)保溫(wen)隔熱(re)效果；添(tian)加(jia)(jia)過(guo)多(duo)，可(ke)(ke)(ke)能會因為氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)比(bi)表面積(ji)大，體系(xi)相容性(xing)差或者后期(qi)在使用過(guo)程中，導致涂層開裂(lie)，形成熱(re)橋，降低(di)保溫(wen)隔熱(re)效果。纖維(wei)的(de)加(jia)(jia)入可(ke)(ke)(ke)有效防止(zhi)裂(lie)縫的(de)產生(sheng)，纖維(wei)添(tian)加(jia)(jia)量(liang)過(guo)少可(ke)(ke)(ke)能導致無法完全(quan)防止(zhi)開裂(lie)，添(tian)加(jia)(jia)量(liang)過(guo)多(duo)，可(ke)(ke)(ke)能影響其(qi)導熱(re)系(xi)數(shu)。分(fen)散(san)(san)劑的(de)加(jia)(jia)入，可(ke)(ke)(ke)使氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)更有效地分(fen)散(san)(san)于(yu)水性(xing)乳液(ye)中。
12、所選(xuan)的丙烯酸乳(ru)液(ye)或(huo)丙烯酸酯乳(ru)液(ye)是氣凝膠涂(tu)料常(chang)用乳(ru)液(ye)，作為成膜(mo)劑使(shi)用；上(shang)述(shu)纖維相比(bi)其他纖維能更好(hao)地防(fang)止(zhi)裂(lie)縫的產生；分(fen)散劑是經過篩選(xuan)，得(de)到(dao)的能使(shi)無機填料更好(hao)地均勻分(fen)散到(dao)有機乳(ru)液(ye)里的分(fen)散劑。
13、本(ben)發明(ming)進一步還提供了上述低成本(ben)低導熱系數氣凝(ning)膠隔(ge)熱涂料的制備(bei)方法(fa)，具體步驟為：將有機乳(ru)液、纖(xian)維(wei)和分散劑按配比混(hun)合(he)(he)后，在300-500rpm下混(hun)合(he)(he)分散均勻(yun)后，加入(ru)氣凝(ning)膠顆粒，在500-600rpm的轉速下混(hun)合(he)(he)即得。
14、優選的(de)，加入(ru)氣凝膠顆粒后，在(zai)500-600rpm下(xia)混合30min。
15、本(ben)發明所給出的(de)低(di)成(cheng)本(ben)低(di)導(dao)熱(re)系數氣(qi)凝(ning)膠(jiao)隔熱(re)涂料，通(tong)過不同(tong)目數的(de)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)顆粒的(de)級配，顯著降(jiang)低(di)了(le)所得隔熱(re)涂料的(de)導(dao)熱(re)系數，并減(jian)少了(le)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)的(de)用(yong)量，降(jiang)低(di)了(le)生產(chan)成(cheng)本(ben)；可以滿足(zu)車輛(liang)、石化和(he)建筑等領域對氣(qi)凝(ning)膠(jiao)隔熱(re)涂料的(de)使用(yong)要求。
1.一種(zhong)(zhong)(zhong)低(di)成本低(di)導熱系數氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)隔熱涂料，其特征(zheng)在(zai)于，按重量份計(ji)，包括80-100份有機乳液、15-25份復(fu)配氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)、0.5-1份纖維、0.5-1份分(fen)散劑；其中所述復(fu)配氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)為通過篩分(fen)獲得(de)多種(zhong)(zhong)(zhong)不同粒(li)(li)(li)徑范圍的氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)，并將(jiang)至少兩種(zhong)(zhong)(zhong)粒(li)(li)(li)徑范圍的氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)復(fu)配得(de)到，所述氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)為二氧化硅氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)。
2.根據權利要求1所述低(di)成(cheng)本低(di)導(dao)熱(re)系數氣凝(ning)膠(jiao)隔熱(re)涂料，其(qi)特征在于，氣凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒(li)目(mu)(mu)數選自10目(mu)(mu)、14目(mu)(mu)、18目(mu)(mu)、24目(mu)(mu)或30目(mu)(mu)；使(shi)用時(shi)選取上述不同(tong)目(mu)(mu)數的(de)氣凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒(li)中(zhong)的(de)2-4種(zhong)復配得到復配氣凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒(li)。
3.根據權利要求2所述低(di)成本低(di)導熱系數氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)隔(ge)熱涂(tu)料(liao)，其特征(zheng)在于，使用(yong)時選取(qu)不(bu)同(tong)目(mu)數的氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒中(zhong)的三(san)或(huo)四種復(fu)配得到復(fu)配氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒；其中(zhong)其中(zhong)任(ren)選三(san)種時，三(san)種不(bu)同(tong)目(mu)數的氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒重量比為(wei)1:1:1或(huo)1:2:4；任(ren)選四種時，四種不(bu)同(tong)目(mu)數的氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)顆(ke)粒重量比為(wei)1:2:4:8。
4.根據權利要求1所述低(di)成本低(di)導(dao)熱(re)系數(shu)氣(qi)凝膠隔熱(re)涂料，其特(te)征在(zai)于，所述有機乳(ru)液選自丙(bing)烯(xi)酸乳(ru)液、丙(bing)烯(xi)酸酯乳(ru)液中(zhong)的一(yi)種(zhong)或兩種(zhong)。
5.根據權利要求1所(suo)述(shu)低(di)(di)成本低(di)(di)導熱(re)系數氣(qi)凝膠隔(ge)熱(re)涂(tu)料，其特征在于，所(suo)述(shu)纖維為無機纖維、陶瓷(ci)纖維、丙烯腈纖維中的一種(zhong)或兩種(zhong)。
6.根據權利(li)要求1所(suo)述(shu)低成本低導熱系數氣凝膠隔(ge)熱涂(tu)料，其特(te)征(zheng)在于，所(suo)述(shu)分散劑(ji)為陶氏化學orotan-731a、巴斯(si)夫dispex?aa4140中的一(yi)種。
7.權利(li)要求1所述低(di)成本(ben)低(di)導熱系數(shu)氣(qi)凝膠隔熱涂料的制備方(fang)法，其(qi)特(te)征(zheng)在(zai)于，具體步驟為(wei)：將有機乳(ru)液、纖維和分(fen)散(san)劑按配比混合(he)后，在(zai)300-500rpm下混合(he)分(fen)散(san)均勻后，加(jia)入氣(qi)凝膠顆粒，在(zai)500-600rpm的轉(zhuan)速下混合(he)即(ji)得。
8.根據(ju)權利要(yao)求(qiu)7所述低(di)成本低(di)導熱系數氣(qi)(qi)凝(ning)膠隔熱涂料的制備方法，其特征在(zai)于，加(jia)入氣(qi)(qi)凝(ning)膠顆(ke)粒后，在(zai)500-600rpm下混(hun)合30min。