[发明专利]一种隔热保温无机涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及隔热保温涂料及其制备方法，具体涉及一种气凝胶粉体和磷酸镁胶结材料（MPC）相结合的无机水性隔热保温涂料及其制备方法。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种以纳米量级粒子相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，因其具有纳米多孔结构、低密度、低介电常数、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用价值，被称为“改变世界的神奇材料”。

气凝胶作为一种新型的隔热保温材料，受到了极大的关注。气凝胶独特的网络结构及高孔隙率和低密度等特点导致气凝胶本身强度低、脆性大等特点，在外在压力下很容易被破坏、力学强度低。因此，在很多领域，气凝胶很难作为隔热材料单独使用。目前工业化生产的气凝胶产品多为粉体，这也给气凝胶的应用带来了局限性。为了克服气凝胶这些缺点，研究者将气凝胶与其他材料复合，制造出既具有优良绝热性能又具有一定强度的复合型纳米孔超级绝热材料。 

将气凝胶粉体和涂料混合制备复合隔热涂料时，可以不受空间、面积和隔热对象的限制，只需将该隔热涂料涂在隔热对象上。气凝胶作为一种高性能添加剂，在少量添加后，即可显著提升涂料的隔热性能，同时可具有隔音等特殊性能。将气凝胶粉体与涂料材料复合在一起，可充分利用涂料施工的方便和气凝胶隔热性能优良两个方面的特点。专利CN201010601347、CN201210023962、CN201210230531、CN201210559548和CN201310242852等专利公开了将气凝胶粉体（或颗粒）与高分子水性乳液（或胶乳）相结合，制备出气凝胶有机复合型涂料，获得较好的隔热性能，但气凝胶有机复合型涂料体系中含有较多的有机成分，造成整个涂料不耐高温，阻燃性较差；在专利CN201310228556有提到将气凝胶粉体与无机硅酸盐（硅酸钾，硅酸钠）结合制备成涂料，但无机硅酸盐体系不耐水，限制其应用。

磷酸镁胶结材料（MPC）主要由氧化镁与可溶性磷酸盐和缓凝剂等按照一定比例，在常温条件下通过酸碱化学反应及物理作用而变化生成以磷酸盐为黏结相的新型反应固化型无机胶黏剂，它聚集了水泥、陶瓷和耐火材料的主要优点，属于化学键结合的胶结材料。与有机高分子和普通硅酸盐相比，MPC具有耐水性好、低温凝结快、耐久性强、粘结强度高、干缩小、耐磨性、抗冻性良好和阻燃耐火性等优点。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种以气凝胶作为隔热填料的新型无机水性涂料，这种涂料主要以气凝胶粉体和磷酸镁胶结材料（MPC）混合反应制备而成，具有热导率低、耐水性好、阻燃耐火性好、环保节能的特点。

本发明的目的通过以下方式来完成：

   一种隔热保温无机涂料，含有以下组分：氧化镁：100质量份；可溶性磷酸盐：15~40质量份；缓凝剂：1~10质量份；气凝胶水性浆料：5~100质量份；分散剂：0.1~5质量份；填料：0~30质量份；短纤维：4~20质量份；消泡剂：0.1~5质量份；硅烷偶联剂：0.5~5质量份；去离子水：20~200质量份；

所述的可溶性磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的至少一种；所述的缓凝剂为硼砂；所述的分散剂聚丙烯酰胺、聚乙二醇、三硬脂酸甘油酯、吐温-60和吐温-80中的至少一种；所述的填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化铝中的至少一种；所述的短纤维为莫来石短纤维、玻璃纤维中的至少一种；所述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷、甲醇、乙醇、丙二醇中的至少一种；所述的硅烷偶联剂为烷基烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷、氨烷基烷氧基硅烷中的至少一种。

所述隔热保温无机涂料的制备包括下述步骤：

（1）气凝胶水性浆料的制备

取1~5质量份的表面活性剂溶于100质量份的水中，加入25质量份的气凝胶粉体，在400~2000 r/min高速搅拌下分散0.5~3h，得到气凝胶水性浆料；

（2）隔热保温无机涂料的配制和涂覆

按照常规的涂料制作方式将各物料混合，经搅拌分散均匀、即制备出隔热保温无机涂料；将所制备的隔热保温无机涂料涂覆在基材表面，常温干燥7天，得到具有隔热保温性能的涂层表面。