一种隔热保温全效凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种隔热保温凝胶，尤其是一种隔热保温全效凝胶及其制备方法。

背景技术

涂层(coating)是涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。依据所用涂料的种类而有不同的称呼，如底漆的涂层称为底漆层，面漆的涂层称为面漆层。一般涂料所得涂层较薄，约在20～50微米，厚浆型涂料则一次可得厚达1毫米以上的涂层。是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。依据美国F.N.LONGO对热喷涂涂层的分类方法,涂层按功能可分为:耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和浸渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、恢复尺寸涂层、机械部件间隙控制涂层和耐化学腐蚀涂层。

“隔热涂料”(heat insulating coating)：指最近发展起来的一种阻挡、反射、辐射太阳光近红外热量的功能性水性涂料，令屋面隔热降温，节能降耗。具有隔热、防水、防锈、防腐、工期短、见效快的特性，全面取代水喷淋系统，保温棉、发泡海绵、夹层铁皮等。隔热涂料从特性原理分类主要有三种，隔绝传导型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料。

但申请人在实现现有技术中的技术方案的过程中，发现现有技术的技术方案中存在如下技术问题：

隔热涂料不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去,降低物体的温度。

然而，涂层的材料强度影响着其隔热性能，如果涂层表面容易损坏，损坏前后的隔热性能会是天差地别。随着季节和日照的转变，涂层将会积聚内应力，在热胀冷缩之下，已经积聚的内应力会弱化涂料表面强度，时间长了会导致开裂。此外，一旦遇到渗水的情况，涂层的结构则会随之发生变化，从而导致涂层的材料强度和隔热效果均下降。

发明内容

本发明一方面要解决的技术问题是提供一种隔热保温全效凝胶，解决了现有技术中隔热涂层材料强度和隔热性能不理想的技术问题，达到了兼备优异的材料强度和隔热性能的技术效果。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种隔热保温全效凝胶，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1200-1500份，纤维素40-60份，分散剂10-30份，消泡剂5-15份，气凝胶800-1200份，3M纳米空心玻璃微珠600-900份，成膜助剂100-150份，硅酸铝纤维1000-1300份，闭合型玻化微珠1200-1500份，纳米陶瓷微珠800-1200份，纯丙弹性乳液1200-1500份，防水乳液800-1200份和碱溶胀增稠剂60-80份。

优选的，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1200-1350份，纤维素40-50份，分散剂10-20份，消泡剂5-10份，气凝胶800-1000份，3M纳米空心玻璃微珠600-750份，成膜助剂100-125份，硅酸铝纤维1000-1150份，闭合型玻化微珠1200-1350份，纳米陶瓷微珠800-1000份，纯丙弹性乳液1200-1350份，防水乳液800-1000份和碱溶胀增稠剂60-70份。

优选的，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1350-1500份，纤维素50-60份，分散剂20-30份，消泡剂10-15份，气凝胶1000-1200份，3M纳米空心玻璃微珠750-900份，成膜助剂125-150份，硅酸铝纤维1150-1300份，闭合型玻化微珠1350-1500份，纳米陶瓷微珠1000-1200份，纯丙弹性乳液1350-1500份，防水乳液1000-1200份和碱溶胀增稠剂70-80份。

更优选的，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1300-1400份，纤维素45-55份，分散剂15-25份，消泡剂8-12份，气凝胶900-1100份，3M纳米空心玻璃微珠700-800份，成膜助剂110-140份，硅酸铝纤维1100-1200份，闭合型玻化微珠1300-1400份，纳米陶瓷微珠850-1150份，纯丙弹性乳液1250-1450份，防水乳液900-1100份和碱溶胀增稠剂65-75份。

特别优选的，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1350份，纤维素50份，分散剂20份，消泡剂10份，气凝胶1000份，3M纳米空心玻璃微珠750份，成膜助剂125份，硅酸铝纤维1150份，闭合型玻化微珠1350份，纳米陶瓷微珠1000份，纯丙弹性乳液1350份，防水乳液1000份和碱溶胀增稠剂70份。

本发明另一方面要解决的技术问题是提供一种隔热保温全效凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(S1)首批原料加入：将去离子水、纤维素、分散剂和消泡剂依次投入分散缸，分散机转速调至500转/秒，分散20分钟，得初步分散混合液；

(S2)气凝胶加入：往初步分散混合液中加入气凝胶，并将转速提高至800转/秒，分散时间为15分钟，得气凝胶混合液；

(S3)微纳米原料加入：将转速调整至300转/秒，并将3M纳米空心玻璃微珠、成膜助剂、硅酸铝纤维、闭合型玻化微珠和纳米陶瓷微珠依次加入到气凝胶混合液中，分散时间为20分钟，至搅拌均匀得半成品混合液；

(S4)乳液加入：测试半成品混合液细度，并依次加入纯丙弹性乳液、防水乳液和碱溶胀增稠剂，将转速调至300转/秒，搅拌20分钟，测试产品各项指标达到预设值即得成品。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

上述技术方案，由于采用气凝胶结合3M纳米空心玻璃微珠、闭合型玻化微珠和纳米陶瓷微珠配合纤维素、硅酸铝纤维和防水乳液等一系列技术手段。使得涂料中所形成的超细微孔材料性能可以发挥作用，微珠大小越接近红外的波长，反射率就越高，隔热效果越好。此外，纤维和防水乳液增强了凝胶的强度和防水性能。有效解决了现有技术中的中隔热涂层材料强度和隔热性能不理想的技术问题，进而实现了兼备优异的材料强度和隔热性能的技术效果。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

现有技术中，隔热涂层在实验期间隔热效果好的不少。然而，涂层的材料强度影响着其隔热性能，如果涂层表面容易损坏，损坏前后的隔热性能会是天差地别。表面受损的涂层的隔热效果常常大打折扣。随着季节和日照的转变，涂层将会积聚内应力，在热胀冷缩之下，已经积聚的内应力会弱化涂料表面强度，时间长了会导致开裂。此外，一旦遇到渗水的情况，涂层的结构则会随之发生变化，湿气的积聚会影响涂层的强度和绝热性能，从而导致涂层的材料强度和隔热效果均下降。

本申请实施方式的技术方案通过提供一种隔热保温全效凝胶，解决了现有技术中隔热涂层材料强度和隔热性能不理想的问题，在采用气凝胶结合3M纳米空心玻璃微珠、闭合型玻化微珠和纳米陶瓷微珠配合纤维素、硅酸铝纤维和防水乳液下，实现了兼备优异的材料强度和隔热性能的有益效果。

本发明为解决上述技术问题的实施方案的总体思路如下：

采用气凝胶结合3M纳米空心玻璃微珠、闭合型玻化微珠和纳米陶瓷微珠配合纤维素、硅酸铝纤维和防水乳液等一系列技术手段。使得涂料中所形成的超细微孔材料性能可以发挥作用，微珠大小越接近红外的波长，反射率就越高，隔热效果越好。微孔材料的密度越大，则可以更好的体现出涂料的隔热性能。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

一种隔热保温全效凝胶，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1200份，纤维素40份，分散剂10份，消泡剂5份，气凝胶800份，3M纳米空心玻璃微珠600份，成膜助剂100份，硅酸铝纤维1000份，闭合型玻化微珠1200份，纳米陶瓷微珠800份，纯丙弹性乳液1200份，防水乳液800份和碱溶胀增稠剂60份。

本实施例还提供一种隔热保温全效凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(S1)首批原料加入：将去离子水、纤维素、分散剂和消泡剂依次投入分散缸，分散机转速调至500转/秒，分散20分钟，得初步分散混合液；

(S2)气凝胶加入：往初步分散混合液中加入气凝胶，并将转速提高至800转/秒，分散时间为15分钟，得气凝胶混合液；

(S3)微纳米原料加入：将转速调整至300转/秒，并将3M纳米空心玻璃微珠、成膜助剂、硅酸铝纤维、闭合型玻化微珠和纳米陶瓷微珠依次加入到气凝胶混合液中，分散时间为20分钟，至搅拌均匀得半成品混合液；

(S4)乳液加入：测试半成品混合液细度，并依次加入纯丙弹性乳液、防水乳液和碱溶胀增稠剂，将转速调至300转/秒，搅拌20分钟，测试产品各项指标达到预设值即得成品。

实施例2

一种隔热保温全效凝胶，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1350份，纤维素50份，分散剂20份，消泡剂10份，气凝胶1000份，3M纳米空心玻璃微珠750份，成膜助剂125份，硅酸铝纤维1150份，闭合型玻化微珠1350份，纳米陶瓷微珠1000份，纯丙弹性乳液1350份，防水乳液1000份和碱溶胀增稠剂70份。

本实施例的种隔热保温全效凝胶的制备方法如实施例1。

实施例3

一种隔热保温全效凝胶，由以下重量份数的原料制备而成：

去离子水1500份，纤维素60份，分散剂30份，消泡剂15份，气凝胶1200份，3M纳米空心玻璃微珠900份，成膜助剂150份，硅酸铝纤维1300份，闭合型玻化微珠1500份，纳米陶瓷微珠1200份，纯丙弹性乳液1500份，防水乳液1200份和碱溶胀增稠剂80份。

本实施例的种隔热保温全效凝胶的制备方法如实施例1。

以上实施例提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

上述技术方案，使得涂料中所形成的超细微孔材料性能可以发挥作用，微珠大小越接近红外的波长，反射率就越高，隔热效果越好。此外，纤维和防水乳液增强了凝胶的强度和防水性能。有效解决了现有技术中的中隔热涂层材料强度和隔热性能不理想的技术问题，进而实现了兼备优异的材料强度和隔热性能的技术效果。

实施例1-3的产品检测结果(取平均值)：

导热系数0.035，储热系数：4.8，抗拉系数1.5Mpa,防水系数：1级，防水系数：A1级。

耐水性为96小时无异常，耐碱性为48小时无异常，耐酸性和48小时无异常。

检测结果基于石油和化学工业专用涂料颜料质量检测中心，报告编号为W202002057。

为了增加凝胶的材料强度，可以添加生蚝壳粉末10-20份作为原料。碳酸钙遇水会变得更硬，从而提高材料的强度。万一凝胶的防水功能因为人为的划损而退化后，湿气进入到凝胶内，如果没有添加生蚝壳粉末，湿气会破坏其绝热功能从而可能影响到其隔热效果。然而，当遇水变硬的生蚝壳粉末添加后，湿气的进入反而会将凝胶层变硬，从而提高凝胶的材料强度。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。