專利名稱：硅酸鋁納米復合保溫涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于保溫材料制備技術領域，具體涉及一種硅酸鋁納米復合保溫涂料及其 制備方法。
背景技術：
水性節(jié)能涂料是一種有機揮發(fā)物含量低、生產(chǎn)施工安全，不易燃、無毒性的綠色涂 料，符合涂料技術的現(xiàn)代發(fā)展方向，社會、環(huán)境及經(jīng)濟效益高。因此，水性節(jié)能涂料在設備及 建筑方面的推廣應用具有重要的意義。設備、建筑節(jié)能材料中因隔熱保溫材料使用方便、隔 熱效果好及經(jīng)濟可行等優(yōu)點而越來越受到人們的青睞，發(fā)展前景廣闊，將有望促進涂料市 場及隔熱材料應用領域的擴展。將納米技術及納米原料應用于涂料中，可以利用荷葉雙蔬原理以及“零對流”等 納米效應，提高涂料的保溫隔熱性、耐水性和抗霉性能。硅酸鋁是一種良好的耐高溫、隔熱 性能好的材料，而納米硅酸鋁由于粒徑小、粒徑分布窄、沒有沉淀分層現(xiàn)象，所以懸浮穩(wěn)定 性好，同時可提高涂料的分散性和細度指標，使得涂料外觀、光澤度、硬度和分散性都有良 好的效果。在涂料中采用納米硅酸鋁，可使涂料產(chǎn)生“零對流”等納米效應，極大地降低材 料的熱傳遞能力，可作為一種良好的隔熱保溫材料，彌補傳統(tǒng)的墻體保溫涂料中存在的吸 水性大、易老化、體積收縮大、容易造成產(chǎn)品后期強度低和空鼓開裂降低保溫涂料性能等現(xiàn) 象，同時又彌補了聚苯顆粒保溫涂料易燃，防火性差高溫產(chǎn)生有害氣體和耐侯低，反彈性大 等缺陷。另外，成型穩(wěn)固、粘結(jié)力強、施工方便快，可有效縮短工期，并且不受被保溫體幾何 形狀的限制，特別適用于建筑物的內(nèi)、外墻保溫，各種設備，如中央空調(diào)下送風系統(tǒng)及異型 表面保溫，可杜絕傳統(tǒng)材料縫隙泄露而損失能量，構(gòu)成整體密封。目前，大部分設備及建筑物保溫涂料中起保溫作用的主要是泡沫塑料、膨脹珍 珠巖和空心微珠等成分，利用顆粒內(nèi)部的孔隙與顆粒之間的空隙，阻止熱流的傳遞和輻 射傳熱，并取得了一定的保溫效果。但是隨著國家對設備及建筑物的節(jié)能要求，僅靠上 述幾種材料明顯不能滿足需求。中國發(fā)明專利“一種粉狀復合保溫涂料”(專利申請?zhí)?200810230718. 4)主要是以微米級的氧化硅、氧化鎂、氧化鋁為原料，原料需要粉碎研磨， 生產(chǎn)過程較復雜。中國發(fā)明專利“復合硅酸鹽隔熱保溫涂料及其生產(chǎn)方法”(專利號 87102864)采用的原料主要是含水的硅酸鎂鋁的纖維狀材料。也有人加入納米組分的方法 來提高涂料的質(zhì)量，如專利號為03118030. 2的發(fā)明專利，就以純丙乳液為基料，加入納米 級的氧化鋅、氧化硅及氧化鈦等，雖然具有較好的耐洗刷性能、抗菌自潔功能，但是保溫隔 熱效果較差，生產(chǎn)過程也較復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過選取成膜性能良好的基料，科學的選擇合理的助劑和填料， 并對原料組分進行優(yōu)化設計，引入功能性納米組分，提供一種生產(chǎn)工藝簡單，納米組分與乳 液、助劑和填料組分具有良好的相容性、分散性和穩(wěn)定性，并具有良好的保溫隔熱性、耐洗
3刷性及抗菌自潔功能的硅酸鋁納米復合保溫涂料及其制備方法。在建筑材料的表面涂抹 一層厚度低于Imm的涂料，相對于未涂抹涂料的建筑材料，在100°C時，其導熱系數(shù)可降低 0. 07ff/m · K。本發(fā)明所提供的硅酸鋁納米復合保溫涂料的組成及其質(zhì)量百分比如下納米硅酸鋁10-40%、醋丙乳液或苯丙乳液15-30%、水30_50%、納米二氧化硅 2-6 %、納米氧化鋁2-6 %、納米氧化鋅2-5 %、納米鈦白粉2-5 %、成膜助劑0. 1_2 %、消泡劑 0. 1_2%、潤濕分散劑0. 1-2%、防凍劑0. 5-2%、流平劑0. 1_2%。本發(fā)明的硅酸鋁納米復合保溫涂料的制備方法如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一半消泡劑高速攪拌1-3小時， 使之充分分散，在攪拌下加入無機納米粉體納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米 鈦白粉，在多功能分散機上高速攪拌1-3小時，通過高速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌 速度下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑低速攪拌3-10小 時，最后裝罐即得涂料成品。本發(fā)明所述無機納米粉體納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米鈦白粉 的尺寸低于100納米。本發(fā)明所述醋丙乳液或苯丙乳液的固含量大于40%、小于60%，最低成膜溫度 1-10°C。本發(fā)明所述潤濕分散劑為10%的六偏磷酸鈉水溶液。本發(fā)明所述成膜助劑為2，2，4_三甲基-1.3戊二醇單丁酸酯。本發(fā)明所述防凍劑為乙二醇。本發(fā)明所述消泡劑為磷酸三丁酯。本發(fā)明所述流平劑為聚氨酯。本發(fā)明所述制備過程采用多功能分散機攪拌。本發(fā)明通過選擇合理的功能納米組分及填料，以納米硅酸鋁為基礎納米原料，對 納米組分進行成分優(yōu)化設計，采用多功能分散機對納米組分進行長時間的分散處理，可以 保證納米組分的充分分散，可使涂料中的納米組分與乳液、助劑及填料具有很好的相容性 和穩(wěn)定性。除了加入具有較好隔熱保溫性能的納米硅酸鋁外，還設計加入多種功能性的納 米組分，可以發(fā)揮出各納米組分的協(xié)同作用和性能互補，減弱或避免了單一組分引起的不 足，提高了涂料的保溫隔熱特性、耐洗刷性及抗菌自潔性等綜合性能。本發(fā)明的制備過程簡 單、所用原料都是常用、已批量生產(chǎn)的納米氧化物，原料來源豐富，原料及制備過程均對環(huán) 境無污染，符合環(huán)保要求的現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向，可實現(xiàn)硅酸鋁納米復合保溫涂料的低成 本批量化制備，是一種高性能和多功能的綠色保溫環(huán)保型涂料。


圖1為本發(fā)明制備的硅酸鋁納米復合保溫涂料的XRD衍射圖譜。經(jīng)檢索，可知本發(fā)明制備的硅酸鋁納米復合保溫涂料由多種物相構(gòu)成，主要包 括三斜結(jié)構(gòu)的硅酸鋁(JCPDS卡，卡號25-0021)、菱形結(jié)構(gòu)的氧化鋁(JCPDS卡，卡號 46-1212)、斜方結(jié)構(gòu)的二氧化硅(JCPDS卡，卡號42_1401)、四方結(jié)構(gòu)的二氧化鈦(JCPDS 卡，卡號65-1118)、六方結(jié)構(gòu)的氧化鋅(JCPDS卡，卡號36_1451)。
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圖2為本發(fā)明制備的苯丙乳液硅酸鋁納米復合保溫涂料的SEM圖像。從圖2 (a)可看出苯丙乳液硅酸鋁納米復合保溫涂料的表面致密，更高倍數(shù)的SEM 圖像(圖2(b))顯示顆粒尺寸為納米級。圖3為本發(fā)明制備的醋丙乳液硅酸鋁納米復合保溫涂料的SEM圖像。從圖3(a)可看出類似于苯丙乳液硅酸鋁納米復合保溫涂料，醋丙乳液硅酸鋁納 米保溫涂料的表面致密，更高倍數(shù)的SEM圖像(圖3(b))顯示顆粒的尺寸為納米級。
具體實施例方式實施例1 確定硅酸鋁納米復合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下納米硅酸鋁 15%,醋丙乳液25%、水41 %、納米二氧化硅6%、納米氧化鋁3%、納米氧化鋅3%、納米氧 化鈦3%、成膜助劑0.5%、消泡劑1%、潤濕分散劑1%、防凍劑1%、流平劑0.5%。制備 過程如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一半消泡劑高速攪拌2小時，使 之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分散機上高速攪拌3小時，通過高 速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助 劑、防凍劑、流平劑低速攪拌3小時，最后裝罐即得涂料成品。實施例2 確定硅酸鋁納米復合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下納米硅酸鋁 20 %、苯丙乳液25 %、水38 %、納米二氧化硅5 %、納米氧化鋁2 %、納米氧化鋅3 %、納米氧 化鈦3%、成膜助劑0.5%、消泡劑1%、潤濕分散劑1%、防凍劑1%、流平劑0.5%。制備 過程如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一半消泡劑高速攪拌2小時，使 之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分散機上高速攪拌2小時，通過高 速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助 劑、防凍劑、流平劑低速攪拌4小時，最后裝罐即得涂料成品。實施例3 納米硅酸鋁25%、醋丙乳液23%、水38%、納米二氧化硅4%、納米氧化 鋁2 %、納米氧化鋅2 %、納米氧化鈦2%、成膜助劑0.5%、消泡劑1 %、潤濕分散劑1 %、防 凍劑1%、流平劑0. 5%。制備過程如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一 半消泡劑高速攪拌2小時，使之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分散 機上高速攪拌3小時，通過高速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨 后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑低速攪拌6小時，最后裝罐即得涂料成品。實施例4 納米硅酸鋁10 %、苯丙乳液25%、水42%、納米二氧化硅5%、納米氧化 鋁4 %、納米氧化鋅5 %、納米氧化鈦5 %、成膜助劑0.5%、消泡劑1 %、潤濕分散劑1 %、防 凍劑1%、流平劑0. 5%。制備過程如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一 半消泡劑高速攪拌2小時，使之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分散 機上高速攪拌2小時，通過高速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨 后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑低速攪拌8小時，最后裝罐即得涂料成品。實施例5 納米硅酸鋁30%、苯丙乳液18%、水40%、納米二氧化硅2%、納米氧化 鋁2 %、納米氧化鋅2 %、納米氧化鈦2%、成膜助劑0.5%、消泡劑1 %、潤濕分散劑1 %、防 凍劑1%、流平劑0. 5%。制備過程如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、 一半消泡劑高速攪拌1小時，使之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分 散機上高速攪拌2小時，通過高速剪切將其分散均勻。然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑低速攪拌10小時，最后裝罐即得涂料成
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權利要求
硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于該硅酸鋁納米復合保溫涂料的組分及質(zhì)量百分比如下納米硅酸鋁10 40％、醋丙乳液或苯丙乳液15 30％、水30 50％、納米二氧化硅2 6％、納米氧化鋁2 6％、納米氧化鋅2 5％、納米氧化鈦或鈦白粉2 5％、成膜助劑0.1 2％、消泡劑0.1 2％、潤濕分散劑0.1 2％、防凍劑0.5 2％、流平劑0.1 2％。
2.如權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料的制備方法，其特征在于該制備方法具 體如下在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一半消泡劑高速攪拌1-3小時，使之 充分分散，在攪拌下加入無機納米粉體納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米鈦白 粉，在多功能分散機上高速攪拌1-3小時，通過高速剪切將其分散均勻，然后在低攪拌速度 下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑，低速攪拌3-10小時， 最后裝罐即得涂料成品。
3.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述醋丙乳液或苯丙乳 液的固含量大于40%、小于60%，最低成膜溫度1-10°C。
4.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述納米二氧化硅、納 米氧化鋁、納米氧化鋅、納米鈦白粉的尺寸低于100納米。
5.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述潤濕分散劑為10% 的六偏磷酸鈉水溶液。
6.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述成膜助劑為2，2， 4-三甲基-1. 3戊二醇單丁酸酯。
7.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料及其制備方法，其特征在于所述防 凍劑為乙二醇。
8.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述消泡劑為磷酸三丁
9.根據(jù)權利要求1所述硅酸鋁納米復合保溫涂料，其特征在于所述流平劑為聚氨酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅酸鋁納米復合保溫涂料及其制備方法。其組成如下納米硅酸鋁10-40％、醋丙乳液或苯丙乳液15-30％、水30-50％、納米二氧化硅2-6％、納米氧化鋁2-6％、納米氧化鋅2-5％、納米氧化鈦或鈦白粉2-5％、成膜助劑0.1-2％、消泡劑0.1-2％、潤濕分散劑0.1-2％、防凍劑0.5-2％、流平劑0.1-2％。其制備方法在低速攪拌下先將水、納米硅酸鋁、潤濕分散劑、一半消泡劑高速攪拌，使之充分分散，在攪拌下加入其他無機納米粉體，在多功能分散機上高速攪拌，然后在低攪拌速度下緩慢滴加乳液，隨后加入剩余的消泡劑、成膜助劑、防凍劑、流平劑低速攪拌最后裝罐即得涂料成品。在建筑材料的表面涂抹一層厚度低于1mm的涂料，相對于未涂抹涂料的建筑材料，在100℃時，其導熱系數(shù)可降低0.07W/m·K。
文檔編號C09D125/14GK101948651SQ20101028826
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者喬軍, 尹萬云, 張千峰, 裴立宅, 金仁才, 陳均, 陶新秀 申請人:中國十七冶集團有限公司