一种气凝胶无机纤维喷涂材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于无机纤维喷涂材料技术领域，具体涉及一种气凝胶无机纤维喷涂材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着城市现代化不断发展，各种高层建筑幕墙装饰工程逐渐增多，外墙保温施工工艺随着保温材料的变化不断更新换代，传统粘贴式外墙保温施工技术(挤塑板、岩棉板、聚氨酯板等传统保温材料)存在接缝多，密封性差，安装工序复杂，易脱落变形等诸多缺点。易破坏外墙保温的整体性、稳定性、耐久性，造成渗水通道，已达不到高效节能、低碳、环保的施工要求。为解决传统幕墙保温施工工艺存在的诸多缺点，目前施工中常采用无机矿物纤维喷涂保温施工技术。
3.传统的无机纤维喷涂具有轻质、防火、隔热保温和隔音等特点，目前产品主要用于建筑，在船舶上应用尚处于探索阶段。根据jc/t 909—2003，无机纤维喷涂的导热系数是在≤0.045w/(m
·
k)，目前国内无极纤维喷涂导热系数介于0.04～0.045w/(m
·
k)之间，仍偏高。另外，国内的防火性能较国外产品也差一些。所以目前在船体上应用都是国外产品，国内应用没有，急需一国产的产品可以进行推广和应用。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种气凝胶无机纤维喷涂材料及其制备方法和应用。本发明将隔热性能优异的气凝胶与无机纤维复合，得到气凝胶无机纤维喷涂材料。该材料具有普通厚质涂料的优点，也具备无机纤维喷涂的优点，其导热系数和强度都可以简单的调控。该材料制备方法简单，施工工期短。
5.本发明所提供的技术方案如下：
6.一种气凝胶无机纤维喷涂材料，包括纤维棉和胶水，所述纤维棉与所述胶水的重量比为1:(0.1～20)，其中，所述胶水包括以下重量份的各组分：水15～55份，粘结剂20～60份，质量分数为5％～15％的气凝胶浆料20～60份，阴离子分散剂0.1～1份，聚丙烯酰胺0.2～1份，海藻酸钠0～0.1份。
7.上述技术方案中：
8.1)气凝胶的加入，降低了纤维棉喷涂绝热层的导热系数，导热系数可低至0.030w/(m
·
k)以下，并提高了其防火性能，防火性能可达到a级，有利于无机纤维喷涂在船舶领域的应用、推广；
9.2)由于气凝胶本身为疏水结构，气凝胶的加入降低了喷涂保温层的含水率；
10.3)传统纤维喷涂喷的是纯胶水，对导热系数是起到反作用的；而发明所提供的胶水可起到粘结以及协助降低导热系数的作用；
11.4)由于将气凝胶配置成了胶水，通过喷涂方式即可得到材料，简化的制备条件；
12.5)传统的厚质涂料需要添加网格布加强，本发明的形式可以一次性喷涂成型，不
需要加强。
13.具体的，所述粘结剂选自pva胶水、707胶水、水玻璃、硅溶胶或水性无极a、b组分粘结剂中的任意一种或多种。
14.具体的，所述阴离子分散剂选自油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐或磺酸盐中的任意一种或多种。
15.具体的，所述气凝胶浆料可为中凝科技气凝胶浆料，等。
16.具体的，所述胶水的导热系数为0.023～0.035w/(m
·
k)。
17.进一步的，在所述气凝胶无机纤维喷涂材料表面还喷涂有疏水的气凝胶涂料层。
18.基于上述技术方案，可进一步的增强材料的防水性能，从而适用于潮湿环境。并且，气凝胶涂料层和含有气凝胶浆料的胶水结合力强。
19.本发明还提供了一种气凝胶无机纤维喷涂材料的制备方法，包括以下步骤：
20.1)按照配方的量，将所述气凝胶浆料与所述粘结剂相混合，再加入剩余的其他组分，搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到所述胶水；
21.2)将所述纤维棉放入碎布机中，打散；
22.3)将所述纤维棉与所述胶水装入喷涂机中进行喷涂施工；
23.4)使用整形工具进行表面整形，即得所述的气凝胶无机纤维喷涂材料。
24.基于上述方案，可以方便、快捷的制备得到该气凝胶无机纤维喷涂材料。并且，该制备方法不涉及特殊的场景，且工期短，因此，特别适合在现场进行配置，因此也十分便于在现场根据需求来调整，以适用更多的场景。
25.进一步的，还包括步骤5)：在步骤4)得到的所述气凝胶无机纤维喷涂材料表面，再喷涂一层疏水的气凝胶涂料层。
26.基于上述方案，可以方便、快捷的再形成一层疏水的气凝胶涂料层。
27.本发明还通过了上述材料的应用，作为外层材料。
28.本发明所提供的材料具有低的导热系数、良好的强度、良好的防火性能、和良好的防水性能，适用于各种建筑、设备、交通工具等作为外层材料。
29.进一步的，作为船舶的外层材料。
30.本发明所提供的材料因其突出的防水性能，特别适合作为船舶的外层材料。
具体实施方式
31.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
32.实施例1
33.所用胶水中气凝胶浆料含量约为30wt％的气凝胶无机纤维喷涂材料制备，其包括以下步骤：
34.1)将30份的质量分数为15％的气凝胶浆料与55份的粘结剂相混合，再加入15份的水、0.3份的阴离子分散剂、0.4份的聚丙烯酰胺和0.03份的海藻酸钠，搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到胶水；
35.2)将纤维棉放入碎布机中，打散；
36.3)将1份的纤维棉与10份的胶水装入喷涂机中进行喷涂施工；
37.4)使用整形工具进行表面整形，即得气凝胶无机纤维喷涂材料。
38.其中：
39.粘结剂为pva胶水；阴离子分散剂为油酸钠；气凝胶无机纤维喷涂材料的厚度为30mm。
40.实施例2
41.所用胶水中气凝胶浆料含量约为50wt％的气凝胶无机纤维喷涂材料制备，其包括以下步骤：
42.1)将50份质量分数为15％的气凝胶浆料与35份的粘结剂相混合，再加入15份的水、0.6份的阴离子分散剂、0.8份的聚丙烯酰胺和0.04份的海藻酸钠，搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到胶水；
43.2)将纤维棉放入碎布机中，打散；
44.3)将1份的纤维棉与10份的胶水装入喷涂机中进行喷涂施工；
45.4)使用整形工具进行表面整形，即得气凝胶无机纤维喷涂材料。
46.其中：
47.粘结剂为707胶水；阴离子分散剂为；气凝胶无机纤维喷涂材料的厚度与实施例1相同。
48.实施例3
49.所用胶水中气凝胶浆料含量约为60wt％的气凝胶无机纤维喷涂材料制备，其包括以下步骤：
50.1)将20份质量分数为15％的气凝胶浆料与10份的粘结剂相混合，再加入3份的水、0.6份的阴离子分散剂、0.6份的聚丙烯酰胺和0.3份的海藻酸钠，搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到胶水；
51.2)将纤维棉放入碎布机中，打散；
52.3)将1份的纤维棉与15份的胶水装入喷涂机中进行喷涂施工；
53.4)使用整形工具进行表面整形，即得气凝胶无机纤维喷涂材料。
54.其中：
55.粘结剂为水玻璃；阴离子分散剂为磺酸钠；气凝胶无机纤维喷涂材料的厚度与实施例1相同。
56.实施例4
57.所用胶水中气凝胶含量约为70wt％的气凝胶无机纤维喷涂材料制备，其包括以下步骤：
58.1)将60份质量分数为15％的气凝胶浆料与10份的粘结剂相混合，再加入6份的水、0.4份的阴离子分散剂、0.5份的聚丙烯酰胺和0.05份的海藻酸钠，搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到胶水；
59.2)将纤维棉放入碎布机中，打散；
60.3)将1份的纤维棉与9份的胶水装入喷涂机中进行喷涂施工；
61.4)使用整形工具进行表面整形，即得气凝胶无机纤维喷涂材料。
62.其中：
63.粘结剂为硅溶胶；阴离子分散剂为醇醚硫酸盐；气凝胶无机纤维喷涂材料的厚度
与实施例1相同。
64.实施例1到4所用的质量分数为15％气凝胶浆料均选自中凝科技气凝胶浆料。
65.对比例1
66.不添加本发明所提供的胶水的喷涂材料的制备。
67.1)将纤维棉放入碎布机中，打散；
68.2)参考实施例3中纤维棉与胶水的用量配比，将同样的1份的纤维棉与15份的粘结剂装入喷涂机中进行喷涂施工；
69.3)使用整形工具进行表面整形，即得喷涂材料；
70.其中：
71.粘结剂为水玻璃；喷涂材料厚度与实施例1相同。
72.采用通常gb/t 10294-2008防护热板法的方法测试导热系数，采用拉力实验进行了拉拔力测试，此外还进行了密度测试，具体结果如下：
[0073][0074][0075]
对于现有的材料，在建筑领域应用时，一般要求拉拔力在7～20mpa之间，小于7mpa强度太弱，不满足使用要求，而大于20mp，其中的粘结剂过量，导致密度增大，导热系数过大。根据上表可以看出，本发明在达到较高的拉拔力数值时，仍然具有低的导热系数和密度，性能优于现有的建筑外层材料。
[0076]
对于现有的材料，在应用到船舶等材料时，导热系数过高，且易吸水。而本发明所提供的材料在具有较低导热系数的同时，还具有吸水率低，阻燃等特性，性能优于现有的船舶材料。
[0077]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。