[发明专利]一种气凝胶保温隔热水性涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种气凝胶保温隔热水性涂料，采用如下步骤制备得到：将乳化剂和分散剂混合均匀后加入水和SiO₂气凝胶粉末，在搅拌的条件下缓慢加入表面活性剂后持续搅拌，得到SiO₂气凝胶浆料；再与水性聚丙烯酸乳液混合后并进行持续搅拌；再依次加入消泡剂、成膜助剂和阻燃剂后进行持续搅拌；最后同颜填料、增稠剂一起加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨，得到气凝胶保温隔热水性涂料。本发明还公开了其制备方法和应用。本发明水性涂料的制备工艺简单，过程绿色环保，成本低廉；所有原料均无毒无害、绿色环保，易保存，不存在安全隐患，制备过程中也不会对人体和环境产生任何危害；且各项性能优异。

技术领域

本发明涉及保温隔热涂料技术领域，特别涉及一种气凝胶保温隔热水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

在能源匮乏和环境污染问题日益突出的今天，节能降耗、提高能源的有效利用率是当前社会发展的趋势。我国的能耗，包括建筑、石油化工、冶金、热电、汽车等领域因保温隔热材料的落后而损失的能量巨大。因此，研发高性能的保温隔热水性涂料具有较大的经济效益和社会效益。SiO₂气凝胶由于具有独特的结构，显示出低热导率、低密度等特性，在保温隔热水性涂料领域有着极其广泛的应用。因此，制备SiO₂气凝胶保温隔热水性涂料可以有效节约能源、提升能源的有效利用率。

中国专利CN111117421A(公开日期2020.05.08)公开了一种气凝胶复合涂料及其在井下油管的应用，该发明申请主要将SiO₂气凝胶粉末、水性环氧树脂、空心玻璃微珠、表面改性剂、成膜助剂、流平剂和消泡剂按质量比10：50～100：10～20：5～10：3～5：0.1～1.0：1～2进行混合制备得到气凝胶保温复合涂料。该发明申请的优点是由此制备得到的涂料保温性能出众，能明显降低油管结蜡现象，着力强且能长期适应井下油水环境；该方法的缺点是工艺复杂，其使用的原料(如甲基环氧氯丙烷等)会对人体和环境产生一定的危害。

中国专利CN109913007A(公开日期2019.06.21)公开了水溶性SiO₂气凝胶外墙反射隔热涂料的制备方法及其应用，该发明主要包括以下两个步骤：(1)SiO₂气凝胶浆料的制备，其中包含到SiO₂气凝胶改性和气凝胶浆料的制备；(2)SiO₂气凝胶涂料的制备。该发明申请的优点是解决了疏水型SiO₂气凝胶在水溶性保温涂料中的限制；该方法的缺点是制备工艺繁琐，且在SiO₂气凝胶改性过程中使用的助溶剂为有机物，这不仅对人体和环境产生一定的危害且在操作过程中存在安全隐患，与此同时还会使涂料的VOC含量过高。

发明内容

本发明的目的是提供一种气凝胶保温隔热水性涂料及其制备方法和应用，以解决现有技术的不足。

本发明采用以下技术方案：

一种气凝胶保温隔热水性涂料，所述气凝胶保温隔热水性涂料采用如下步骤制备得到：

(1)将乳化剂和分散剂混合均匀后加入水和SiO₂气凝胶粉末，在搅拌的条件下缓慢加入表面活性剂后持续搅拌，得到SiO₂气凝胶浆料；其中，SiO₂气凝胶粉末为疏水性SiO₂气凝胶粉末，乳化剂为吐温60、司盘60、高分子量聚乙二醇中的一种或几种，分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，表面活性剂为氨基官能团硅烷偶联剂；

(2)将步骤(1)中SiO₂气凝胶浆料与水性聚丙烯酸乳液混合后并进行持续搅拌，得到聚丙烯酸—气凝胶混合液体；

(3)向步骤(2)中聚丙烯酸—气凝胶混合液体依次加入消泡剂、成膜助剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶保温隔热水性涂料中间体；其中，消泡剂为矿物油消泡剂，成膜助剂为醇酯12，阻燃剂为聚磷酸铵；