專利名稱：一種阻燃型隔熱復(fù)合納米材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃型隔熱復(fù)合納米材料，具體為一種能屏蔽太陽(yáng)熱輻射及其他熱輻射、吸收紫外線具有隔熱功能和阻燃功能的復(fù)合納米無(wú)機(jī)材料及其制備方法和阻燃型隔熱涂料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
節(jié)能和環(huán)保是世界面臨的兩大課題。太陽(yáng)輻射能量主要集中在2. 5 μ m以下的波段，其中紫外光(λ<0·;35μπι)占5%;可見(jiàn)光(λ = 0.35-0. 76 μ m)占40%;近紅外(λ = 0. 76-2. 5 μ m)占50% ；其它波段熱能占5%。這些熱能通過(guò)輻射，對(duì)流和傳導(dǎo)，給地球環(huán)境吸收供熱；而地球環(huán)境也需要將熱釋散而消耗能量。以建筑為例，建筑的能耗占全社會(huì)能耗的 27%，城市室內(nèi)40%以上的能量消耗在空調(diào)或取暖上。由此引起的夏季隔熱保溫是建筑節(jié)能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。除了建筑物，工業(yè)油罐和管道、糧庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、冷庫(kù)、食品藥品廠房及交通運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施均需要采用隔熱保溫措施節(jié)能降耗。美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文認(rèn)為如果建筑屋頂使用隔熱涂料，空調(diào)能耗可降低50%。為了加快推進(jìn)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)，一種有效的方法是在建筑物外部涂覆具有高熱反射功能的節(jié)能隔熱涂層。保溫隔熱技術(shù)是一項(xiàng)通過(guò)降低熱導(dǎo)率來(lái)降低建筑物能耗的重要建筑節(jié)能技術(shù)，現(xiàn)在國(guó)際上普遍采用聚苯乙烯泡沫或聚氨酯硬質(zhì)泡沫作為保溫隔熱層，通過(guò)膠漿劑與墻體連接在一起。由于這些泡沫材料是難降解的高分子的聚合物，其本身就是污染，在施工現(xiàn)在往往造成污染，不易清理。而且由于使用壽命短，大量使用這種保溫體系，在日后必然會(huì)產(chǎn)生大量難以降解的環(huán)境污染物。更為嚴(yán)重的是，聚苯乙烯泡沫燃燒的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的劇毒氣體，事實(shí)證明，建筑物出現(xiàn)火災(zāi)后，大量的毒氣使人體中毒死亡是造成許多火災(zāi)傷亡的一個(gè)重要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，一是提供一種安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易長(zhǎng)期保存、隔熱阻燃性能穩(wěn)定的熱反射無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料；二是提供一種工藝簡(jiǎn)單、 成本低廉、節(jié)能環(huán)保及適合工業(yè)化生產(chǎn)的該材料的制備方法；三是提供一種阻燃型隔熱涂料的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料，是以硅酸鋁鹽為基質(zhì)，沉積氫氧化鎂的復(fù)合納米材料。上述阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料的制備方法，具體步驟如下
3a)稱取鎂的無(wú)機(jī)鹽，溶解于去離子水，強(qiáng)烈攪拌；
b)待鎂的無(wú)機(jī)鹽完全溶解后，按氫氧化鎂與硅酸鋁鹽的質(zhì)量比為19Γ99%，在溶液中加入硅鋁酸鹽粉體，繼續(xù)攪拌0. 5-lh ；
c)緩慢勻速滴加氨水，保持溶液體系的pH為8-13，滴加完畢后，反應(yīng)一段時(shí)間；離心、 洗滌、烘干，得到產(chǎn)物。 所述的鎂的無(wú)機(jī)鹽為無(wú)水氯化鎂。
所述氫氧化鎂沉積量為10%_50%。本發(fā)明的阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料配制的阻燃隔熱涂料，可以作為建筑外墻屋頂和外墻及內(nèi)墻的表面阻燃隔熱涂層、防止纖維的防水隔熱涂層、容器和管道的阻燃隔熱涂層、建筑物的阻燃隔熱涂層。阻燃型隔熱復(fù)合涂料，按重量百分比計(jì)，其組成和含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑 30 50%，去離子水5 15%，鈦白粉5% 10%，滑石粉5% 10%，阻燃型復(fù)合納米材料25% 50%，碳酸氫鈉5% 10%。本發(fā)明所述的阻燃型隔熱復(fù)合涂料的制備方法，其具體操作步驟如下
a)按配比準(zhǔn)確稱取制備的阻燃型隔熱復(fù)合納米材料、鈦白粉、滑石粉、碳酸氫鈉，研磨均勻后，分散到水中，同時(shí)強(qiáng)烈攪拌，配制顏填料水漿液；
b)按配比準(zhǔn)確稱取丙烯酸樹(shù)脂成膜劑，加入到水漿液中，強(qiáng)烈攪拌即得到阻燃型隔熱復(fù)合涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益結(jié)果
1)首次制得了以硅酸鋁鹽為基質(zhì)的阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合材料，其對(duì)熱射線的反射高達(dá)90%以上，能有效的防止太陽(yáng)的熱輻射及其他熱輻射源，且還能吸收紫外線，具有抗紫外線傷害功能，具有很好的阻燃作用，是多功能的環(huán)保型復(fù)合材料；
2)首次制得了阻燃型隔熱涂料，其對(duì)熱射線的反射高達(dá)90%以上，且與空白基片的隔熱溫差可達(dá)10°C以上，具有良好的阻燃性能；
3)本發(fā)明的產(chǎn)品具有安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于長(zhǎng)期保存、熱反射隔熱阻燃性能穩(wěn)定等有益效果；
4)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單易操作，原料價(jià)廉易得，反應(yīng)過(guò)程基本沒(méi)有工業(yè)三廢，具有綠色環(huán)保、低能耗、高效益等特點(diǎn)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為實(shí)施例2所制備的阻燃型隔熱復(fù)合納米材料的X射線衍射圖2為實(shí)施例2所制備的阻燃型隔熱復(fù)合納米材料的掃描電子顯微鏡圖；其中(a)硅酸鋁鹽掃描電子顯微鏡圖；(b)復(fù)合材料掃描電子顯微鏡圖
圖3為實(shí)施例2所制備的阻燃型隔熱復(fù)合納米材料的紫外-可見(jiàn)-近紅外反射光譜
圖4為實(shí)施例19所制備的阻燃型隔熱復(fù)合涂料的電子掃描顯微鏡圖； 圖5為實(shí)施例19所制備的阻燃型隔熱復(fù)合涂料的隔熱效果圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的阻燃型隔熱復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下
a)稱取鎂的無(wú)機(jī)鹽(按氫氧化鎂占硅酸鋁鹽質(zhì)量的10%)，溶解于去離子水，強(qiáng)烈攪
拌；
b)待鎂的無(wú)機(jī)鹽完全溶解后，在混合溶液中按質(zhì)量比加入的硅鋁酸鹽粉體，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間。c)緩慢勻速滴加氨水，保持溶液體系的pH為9，滴加完畢后，反應(yīng)一段時(shí)間。離心、洗滌、烘干，得到產(chǎn)物。實(shí)施例2
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處是在步驟a)稱取與硅酸鋁鹽質(zhì)量比20%的鎂鹽。實(shí)施例3
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處是在步驟a)稱取與硅酸鋁鹽質(zhì)量比30%的鎂鹽。實(shí)施例4
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處是在步驟a)稱取與硅酸鋁鹽質(zhì)量比40%的鎂鹽。實(shí)施例5
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處是在步驟a)稱取與硅酸鋁鹽質(zhì)量比50%的鎂鹽。實(shí)施例6
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例2所述相同，不同之處是滴加氨水保持溶液體系pH為9。實(shí)施例7
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例2所述相同，不同之處是滴加氨水保持溶液體系pH為10。實(shí)施例8
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例2所述相同，不同之處是滴加氨水保持溶液體系pH為11。實(shí)施例9
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例2所述相同，不同之處是滴加氨水保持溶液體系pH為12。實(shí)施例10
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例2所述相同，不同之處是滴加氨水保持溶液體系pH為13。實(shí)施例11本實(shí)施例提供的阻燃型隔熱復(fù)合涂料的制備方法，具體步驟如下 a)按配比準(zhǔn)確稱取阻燃型隔熱復(fù)合納米材料25%、鈦白粉10%、滑石粉5%、碳酸氫鈉 10%研磨均勻后，分散到水中，同時(shí)強(qiáng)烈攪拌，配制顏填料水漿液。b)按配比準(zhǔn)確稱取丙烯酸樹(shù)脂成膜劑50%，加入到水漿液中，強(qiáng)烈攪拌，得到阻燃型隔熱復(fù)合涂料。實(shí)施例12
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑30%，去離子水15%，鈦白粉10%，滑石粉10%，阻燃型復(fù)合納米材料30%，碳酸氫鈉5%。實(shí)施例13
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑40%，去離子水10%，鈦白粉5%，滑石粉5%，阻燃型復(fù)合納米材料35%，碳酸氫鈉5%。實(shí)施例14
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑30%，去離子水10%，鈦白粉5%，滑石粉5%，阻燃型復(fù)合納米材料40%，碳酸氫鈉 10%。實(shí)施例15
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑30%，去離子水5%，鈦白粉5%，滑石粉5%，阻燃型復(fù)合納米材料50%，碳酸氫鈉5%。實(shí)施例16
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑45%，去離子水10%，鈦白粉5%，滑石粉5%，阻燃型復(fù)合納米材料30%，碳酸氫鈉5%。實(shí)施例17
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑40%，去離子水10%，鈦白粉5%，滑石粉5%，阻燃型復(fù)合納米材料30%，碳酸氫鈉 10%。實(shí)施例18
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑40%，去離子水5%，鈦白粉10%，滑石粉10%，阻燃型復(fù)合納米材料25%，碳酸氫鈉 10%。實(shí)施例19
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑50%，去離子水5%，鈦白粉5%，滑石粉10%，阻燃型復(fù)合納米材料25%，碳酸氫鈉5%。實(shí)施例20
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑35%，去離子水15%，鈦白粉8%，滑石粉7%，阻燃型復(fù)合納米材料25%，碳酸氫鈉 10%。實(shí)施例21
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例11所述相同，不同之處是在于稱取的原料含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑30%，去離子水5%，鈦白粉10%，滑石粉7%，阻燃型復(fù)合納米材料40%，碳酸氫鈉8%。由圖1可見(jiàn)所制的阻燃型復(fù)合納米材料的衍射峰能與硅酸鋁鹽和氫氧化鎂的衍射峰對(duì)的上，說(shuō)明所制樣品為氫氧化鎂包覆的硅酸鋁鹽復(fù)合材料。由圖2可見(jiàn)，圖2 (a)表示的原材料硅酸鹽粉體的掃描電子顯微鏡圖，圖2 (b)表示的是氫氧化鎂沉積的硅酸鋁鹽掃描電子顯微鏡圖。說(shuō)明此方法所制的樣品，氫氧化鎂可以很好的沉積在硅酸鋁鹽表面。由圖3可見(jiàn)，在250 2500nm波長(zhǎng)下，熱反射高達(dá)90%以上。由圖4可見(jiàn)，在250 2500nm波長(zhǎng)下，熱反射高達(dá)90%以上。由圖5可見(jiàn)，圖中顯示的空白玻璃和涂有復(fù)合涂料的玻璃隨著時(shí)間的變化，表面顯示的溫度變化。與空白玻璃相比，溫度可降低10°C以上。
權(quán)利要求
1.一種阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料，其特征在于是以硅酸鋁鹽為基質(zhì)，沉積氫氧化鎂的復(fù)合納米材料；其制備方法如下a)稱取鎂的無(wú)機(jī)鹽，溶解于去離子水，強(qiáng)烈攪拌；b)待鎂的無(wú)機(jī)鹽完全溶解后，按氫氧化鎂與硅酸鋁鹽的質(zhì)量比為19Γ99%，在溶液中加入硅鋁酸鹽粉體，繼續(xù)攪拌0. 5-lh ；c)緩慢勻速滴加氨水，保持溶液體系的pH為8-13，滴加完畢后，反應(yīng)一段時(shí)間；離心、 洗滌、烘干，得到產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料，其特征在于所述的鎂的無(wú)機(jī)鹽為無(wú)水氯化鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料，其特征在于所述氫氧化鎂沉積量為10%-50%。
4.權(quán)利要求1所述制備方法制備得到的阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料配制的阻燃隔熱涂料，作為建筑外墻屋頂和外墻及內(nèi)墻的表面阻燃隔熱涂層、防止纖維的防水隔熱涂層、 容器和管道的阻燃隔熱涂層、建筑物的阻燃隔熱涂層。
5.一種包含權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料的阻燃型隔熱復(fù)合涂料，其特征在于 按重量百分比計(jì)，其組成和含量為丙烯酸樹(shù)脂成膜劑3(Γ50%，去離子水5 15%，鈦白粉 5% 10%，滑石粉5% 10%，阻燃型復(fù)合納米材料25% 50%，碳酸氫鈉5% 10%。
6.權(quán)利要求1所述的阻燃型隔熱復(fù)合涂料的制備方法，其特征在于其具體操作步驟如下a)按配比準(zhǔn)確稱取制備的阻燃型隔熱復(fù)合納米材料、鈦白粉、滑石粉、碳酸氫鈉，研磨均勻后，分散到水中，同時(shí)強(qiáng)烈攪拌，配制顏填料水漿液；b)按配比準(zhǔn)確稱取丙烯酸樹(shù)脂成膜劑，加入到水漿液中，強(qiáng)烈攪拌即得到阻燃型隔熱復(fù)合涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料及其制備方法和應(yīng)用，阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料這種是以硅酸鋁鹽為基質(zhì)，沉積氫氧化鎂的復(fù)合納米材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益結(jié)果首次制得了以硅酸鋁鹽為基質(zhì)的阻燃型隔熱無(wú)機(jī)復(fù)合材料，其對(duì)熱射線的反射高達(dá)90%以上，能有效的防止太陽(yáng)的熱輻射及其他熱輻射源，且還能吸收紫外線，具有抗紫外線傷害功能，具有很好的阻燃作用，是多功能的環(huán)保型復(fù)合材料；首次制得了阻燃型隔熱涂料，其對(duì)熱射線的反射高達(dá)90%以上，且與空白基片的隔熱溫差可達(dá)10℃以上，具有良好的阻燃性能；本發(fā)明的產(chǎn)品具有安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于長(zhǎng)期保存、熱反射隔熱阻燃性能穩(wěn)定等有益效果。
文檔編號(hào)E04B1/76GK102303960SQ201110131389
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者余錫賓, 張坤, 彭穎杰, 杜孟娟, 羅宏德, 羅輝, 韓麗仙 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)