專利名稱：硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隔熱保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料。
背景技術(shù)：
保溫涂料綜合了涂料及保溫材料的雙重特點(diǎn)，干燥后形成有一定強(qiáng)度及彈性的保 溫層。與傳統(tǒng)保溫材料相比，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、阻燃性好、質(zhì)輕、層薄、能耗低、施工簡(jiǎn)單、可 與基層全面黏結(jié)及整體性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別適用于其他保溫材料難以解決的異型設(shè)備保溫。 目前國內(nèi)外對(duì)絕熱保溫涂料的研究主要集中于無機(jī)隔熱反射墻體涂料、薄層隔熱反射涂 料、輻射隔熱材料、真空絕熱保溫涂料等數(shù)種，但仍存在制備工序復(fù)雜、涂層導(dǎo)熱系數(shù)較高 等問題，尤其是導(dǎo)熱系數(shù)還有很大的降低空間。納米孔超級(jí)絕熱材料是建立在低密度和超 級(jí)細(xì)孔(小于50nm)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的，從理論上說其導(dǎo)熱系數(shù)可趨近于零，所以采用可以形成 納米孔的原料獲得比靜止空氣導(dǎo)熱系數(shù)(0.023W/m*K)更小的涂層是完全可能的，采用納 米材料制成含有納米孔結(jié)構(gòu)的涂層將是保溫涂料發(fā)展的熱點(diǎn)之一。硅酸鈣呈白色，其結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體，為鏈狀結(jié)構(gòu)，具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，可廣 泛應(yīng)用于建筑、高溫裝置的保溫、絕熱技術(shù)中。一維納米材料由于尺寸小、表面積大等特點(diǎn)， 在絕熱保溫領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。將硅酸鈣制成一維硅酸鈣納米線，制成絕熱制品將 產(chǎn)生“零對(duì)流”、“無窮長路徑”等納米效應(yīng)，使材料的熱傳遞能力下降或接近最低極限，可作 為一種超級(jí)絕熱材料，具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，在太陽能熱 水器、工業(yè)及建筑保溫領(lǐng)域、軍事航天領(lǐng)域等方面有著很好的應(yīng)用前景。由硅酸鈣納米線構(gòu) 成的保溫材料內(nèi)的孔隙小于lOOnm，材料內(nèi)大部分氣孔的尺寸小于50nm，由于硅酸鈣納米 線宏觀為絮狀物質(zhì)，所以具有很低的體積密度，所以硅酸鈣納米線符合超級(jí)絕熱材料的要 求。利用硅酸鈣納米線互相交生、連生、纏繞形成納米孔結(jié)構(gòu)的涂層，可進(jìn)一步提高涂層的 絕熱保溫性能。目前，大部分設(shè)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，可取得一定的保溫效果。但是隨著國家對(duì)設(shè)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“復(fù)合硅酸鹽隔熱保溫涂料及其生產(chǎn)方法”(專利號(hào) 87102864)采用的原料主要是含水的硅酸鎂鋁的纖維狀材料。中國發(fā)明專利“多功能環(huán)保 型納米內(nèi)墻涂料及其制備方法”(專利號(hào)=03118030. 2)以純丙乳液為基料，加入納米級(jí)的 氧化鋅、氧化硅及氧化鈦粉末，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。國家發(fā)明專利“硬硅鈣石保溫涂料”(專利號(hào)93111990. 1)雖然有一定的保溫 性能，但是采用的是硬硅鈣石粉末。因此，目前還未有關(guān)于硅酸鈣納米線保溫涂料專利的報(bào) 道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供以導(dǎo)熱系數(shù)低的硅酸鈣納米線為主料，通過引入功能性納米組分，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，得到具有 良好的保溫隔熱性及耐洗刷性、使用溫度達(dá)到1000°c的新型硅酸鈣納米線復(fù)合隔熱保溫 涂料。在建筑材料的表面涂抹一層厚度約Irnm的涂料，相對(duì)于未涂抹涂料的建筑材料，在 100°C時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)可降低0. 15ff/m · K。本發(fā)明所提供的硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米線10-40%、醋丙乳液或苯丙乳液15-30%、水30_50%、納米二氧化硅 2-6%、納米氧化鋅2-6%、納米鈦白粉2-6%、成膜助劑0. 01-0. 1%、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)明所述硅酸鈣納米線的平均直徑低于100納米，長度數(shù)十微米，無機(jī)納米粉 體納米二氧化硅、納米氧化鋅、納米鈦白粉的尺寸低于100納米。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)明所述成膜助劑為醇酯-12。本發(fā)明所述防凍劑為乙二醇或者丙二醇。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)明所提供的硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的制備方法如下在低速攪拌下將水、硅酸鈣納米線、潤濕分散劑、一半消泡劑裝入球磨機(jī)的球罐 內(nèi)，球磨5小時(shí)，使之充分分散；然后將球磨后的物料轉(zhuǎn)入多功能分散機(jī)，在攪拌下加入無 機(jī)納米粉體納米二氧化硅、納米氧化鋅、納米鈦白粉。在多功能分散機(jī)上高速攪拌3小時(shí)， 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(shí)，最后裝罐即得涂料成品。由于硅酸鈣納米線宏觀為絮狀物質(zhì)，所以具有很低的體積密度，由硅酸鈣納米線 構(gòu)成的保溫材料內(nèi)的孔隙小于lOOnm，材料內(nèi)大部分氣孔的尺寸小于50nm，將產(chǎn)生“零對(duì) 流”、“無窮長路徑”等納米效應(yīng)，使材料的熱傳遞能力下降或接近最低極限，可作為一種超 級(jí)絕熱材料，具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，所以在該保溫涂料中 無需加入充氣劑、膨脹劑、懸浮劑等其他保溫材料中常用的添加劑，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降 低生產(chǎn)成本，在太陽能熱水器、工業(yè)及建筑保溫領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。此發(fā)明對(duì)生產(chǎn)新 型的高絕熱保溫材料，降低能耗、減輕保溫材料的自重具有重要意義，符合可持續(xù)發(fā)展的方 向和節(jié)能降耗的基本國策。


圖1為本發(fā)明制備的硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的XRD衍射圖譜。經(jīng)檢索，可知本發(fā)明制備的硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料由多種物相構(gòu)成，主要 包括單斜結(jié)構(gòu)的硅酸鈣(JCPDS卡，卡號(hào)27-0088)、菱形結(jié)構(gòu)的氧化鋁(JCPDS卡，卡號(hào) 46-1212)、斜方結(jié)構(gòu)的二氧化硅(JCPDS卡，卡號(hào)42-1401)、四方結(jié)構(gòu)的二氧化鈦(JCPDS 卡，卡號(hào)65-1118)、六方結(jié)構(gòu)的氧化鋅(JCPDS卡，卡號(hào)36_1451)。圖2為本發(fā)明制備的苯丙乳液硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的SEM圖像。從圖2(a)可看出苯丙乳液硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的表面致密，顆粒中較均 勻的分散著線狀結(jié)構(gòu)。更高倍數(shù)的SEM圖像(圖2(b))顯示顆粒及線狀結(jié)構(gòu)的尺寸為納米級(jí)。圖3為本發(fā)明制備的醋丙乳液硅酸鈣納米線復(fù)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鈣納米線復(fù)合保溫涂料，醋丙乳液硅酸鈣 納米線復(fù)合保溫涂料的表面致密，顆粒中分散著線狀結(jié)構(gòu)。更高倍數(shù)的SEM圖像(圖3(b)) 顯示顆粒及線狀結(jié)構(gòu)的尺寸為納米級(jí)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 確定硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米 線15 %、醋丙乳液25 %、水44. 45 %、納米二氧化硅6 %、納米氧化鋅3 %、納米氧化鈦3 %、 成膜助劑0. 05%、消泡劑1%、潤濕分散劑1%、防凍劑1%、流平劑0.5%。實(shí)施例2 確定硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米 線10%、苯丙乳液30%、水41. 45%、納米二氧化硅6%、納米氧化鋅5%、納米氧化鈦5%、 成膜助劑0. 05 %、消泡劑0. 5 %、潤濕分散劑0.5%、防凍劑1 %、流平劑0. 5 %。實(shí)施例3 確定硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米 線20 %、醋丙乳液25 %、水40. 45 %、納米二氧化硅6 %、納米氧化鋅3 %、納米氧化鈦3 %、 成膜助劑0. 05 %、消泡劑0. 5 %、潤濕分散劑0. 5 %、防凍劑1 %、流平劑0. 5 %。實(shí)施例4 確定硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米 線25 %、醋丙乳液20 %、水40. 45 %、納米二氧化硅6 %、納米氧化鋅3 %、納米氧化鈦3 %、 成膜助劑0. 05 %、消泡劑0. 5 %、潤濕分散劑0. 5 %、防凍劑1 %、流平劑0. 5 %。實(shí)施例5 確定硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米 線30 %、苯丙乳液20 %、水35. 55 %、納米二氧化硅4%、納米氧化鋅4%、納米氧化鈦4%、 成膜助劑0. 05 %、消泡劑0. 5 %、潤濕分散劑0. 5 %、防凍劑1 %、流平劑0. 5 %。
權(quán)利要求
硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述硅酸鈣納米復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米線10 40％、醋丙乳液或苯丙乳液15 30％、水30 50％、納米二氧化硅2 6％、納米氧化鋅2 6％、納米氧化鈦或鈦白粉2 6％、成膜助劑0.01 0.1％、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.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述硅酸鈣納米線 的平均直徑低于100納米，長度數(shù)十微米，所述納米二氧化硅、納米氧化鋅、納米鈦白粉的 尺寸低于100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述成膜助劑為醇 酯-12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述防凍劑為乙二醇或者丙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述消泡劑為磷酸三丁酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料，其特征在于所述流平劑為聚氨
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料。該硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的質(zhì)量百分比組成如下硅酸鈣納米線10-40％、醋丙乳液或苯丙乳液15-30％、水30-50％、納米二氧化硅2-6％、納米氧化鋅2-6％、納米氧化鈦或鈦白粉2-6％、成膜助劑0.01-0.1％、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)明所提供的硅酸鈣納米線復(fù)合保溫涂料的使用溫度可達(dá)到1000℃，節(jié)能效果好，性能穩(wěn)定，使用安全，施工方便。
文檔編號(hào)C09D7/12GK101948649SQ201010288248
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:中國十七冶集團(tuán)有限公司