[发明专利]二氧化硅中空微球及其制备方法与在隔热涂料中的应用

说明书

本发明公开了二氧化硅中空微球及其制备方法与在隔热涂料中的应用。制备的二氧化硅中空微球是通过以聚苯乙烯为模板，用无水乙醇作溶剂，加入正硅酸乙酯，在碱性条件下水解，控制反应温度在30±2℃，反应24±2h，离心洗涤干燥后得到的固体粉末在550±10℃下煅烧7～8h；得到的中空微球结构稳定，大小均一，粒径可控；本发明所获得的隔热涂料成膜性好，易于施工，具有良好的隔热效果，在隔热涂料工业发展中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种隔热涂料，特别是涉及一种二氧化硅中空微球及其制备方法与在隔热涂料中的应用。

背景技术

中国有着世界上最庞大的人口群，因此有着大量的现有建筑物以及在建的各类建筑物。到2020年底，全国的住房面积预计将会达到70亿m²左右，建筑能耗将会迅速增长到全国能源消费总量的30％以上。近年来，人们逐渐认识到隔热涂料对解决太阳辐射引起的问题有特别的效果。隔热涂料是借助阻隔、反射和辐射热量等机理，通过降低被涂物表面温度、减少被涂基底的热量吸收和增加被涂基底所获得热量的散失效率等途径，进而降低建筑物最终的热量积累，最终使得消耗较少能源的条件下，达到获得满足人类舒适生活和生产环境的一种功能性涂料。建筑隔热材料是建筑节能的物质基础。

目前，隔热材料正在经历一场由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的转变，这也是今后隔热保温材料的主要发展方向之一。作为一种新型的建筑隔热材料，建筑隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，发展前景乐观。

根据不同的热传导机理，目前隔热材料主要分为阻隔型型隔热涂料、反射型型隔热涂料、辐射型隔热涂料和复合型隔热涂料这四大类。

阻隔型隔热涂料一般是通过添加导热系数较低的填料来降低涂层间的传热，从而达到隔热的目的，其中隔热效果和填料的导热系数成反比。聚合物中空微球是一种具有特殊形态结构的功能材料，其空心部分可以是气体，也可以封装一些小分子物质，产生基于微观的“包裹”效应。聚合物中空微球与其他固体材料相比较，具有较小的密度、较大的表面积，可作为轻质填料使用，不仅能改善集体材料的性质，还能赋予材料新的性能，如隔音、阻燃、隔热等。阻隔型隔热涂料研制的基本方法是采用较低导热系数的功能材料，封闭状态下空气的导热系数是0.023w/(m·K)，远远低于其他固体的导热系数，因此中空的一些材料常被应用于阻隔型隔热涂料中。

中国发明专利申请CN106009808A公开了一种无机干粉隔热涂料使用方法，(1)按1:0.4～1:2的比例分别称取无机干粉隔热涂料与自来水；(2)按2～3次分批将水加入无机干粉隔热涂料，搅拌3～15分钟至均匀浆状涂料；(3)将浆状的涂料涂覆至建筑物表面，厚度为0.1～1.8mm；以空心微珠为主要隔热组分，配合热反射颜料达到隔热效果，该类涂料优点是成本低，易于施工，隔热效果好，但空心微珠直径在5～1000μm之间，作为填料加入到涂料中时，与涂料的相容性很差，涂层的表面粗糙不平整，容易产生气孔，影响涂膜外观。

中国发明专利申请CN104559537A公开了一种阻隔型隔热涂料，以丙烯酸树脂、溶剂、分散剂、纤维素、钛白粉、防冻剂为主要成分，涂料施工时涂装成一定厚度在5‐20mm之间，经过充分固化后，由于材料干燥成膜后热导率很小，因此涂层具有一定的减慢热流传递的能力。但是其保温层较厚，不符合未来隔热涂料纳米化、薄层化的发展趋势，所采用的树脂溶剂型树脂，存在环境污染问题，限制了这类涂料的使用范围。

中国发明专利申请CN101029206公开了一种纳米复合水性隔热外墙涂料及其制备方法，该申请以自来水、聚合物乳液、高折光指数颜料、填料、纳米氧化锡锑浆料、聚合物中空微球，纳米SiO2、润湿分散剂、成膜助剂、pH调节剂、增稠剂、消泡剂、防冻剂，防霉杀菌剂为主要组分，产品不含任何有机溶剂和重金属，环保性佳，并且避免了传统阻隔型隔热涂料多孔粗糙的问题，但该外墙涂料对基材的要求性较高，施工起来会很繁琐，并且该涂料成分复杂，既增加制备难度也增大成本。