一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料及其制备方法与流程

本发明涉及保温涂料，具体的说涉及一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料及其制备方法。

背景技术：

1、目前工业节能领域对高端节能产品的需求不断扩大，型材类保温新材料已经有气凝胶绝热毡、气凝胶绝热板、纳米微孔绝热板等制品，但是无机耐高温的绝热涂料类产品却很少有，在工业节能领域很多工况下无法包裹使用型材类保温材料，因此高性能的耐高温绝热涂料是非常迫切需求的。

2、以膨胀珍珠岩、粉煤灰漂珠或者中空玻璃微珠之类的微米级孔洞材料为主要隔热功能填料的隔热涂料导热系数较高，隔热性能一般。常见的氧化铝气凝胶或者无机杂化气凝胶粉体/颗粒直接作为隔热涂料的功能性填料，难以保持纳米级孔洞或者难以增加添加量，从而影响成品的隔热效果。纤维素气凝胶虽然具有较好的保温效果，同时具有更环保的，但是纤维素气凝胶吸湿问题严重，使用寿命低，同时纤维素气凝胶成本远高于氧化铝气凝胶。

3、因此，提供一种常温导热系数更低，耐高温，隔热效果更好的无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，包括以下质量分数原料：

4、纳米孔氧化铝气凝胶10-30％，纳米晶须5-25％，增强纤维3-25％，遮光剂2-33％，润湿剂0.1-5％，ph调节剂0.1-3％，消泡剂0.1-8％，增稠剂0.1-15％，基料10-55％，水20-60％，助剂0.5-18％。

5、进一步，所述纳米孔氧化铝气凝胶为纳米孔氧化铝气凝胶或氧化铝杂化二氧化硅气凝胶。

6、采用上述进一步方案的有益效果在于：本发明采用的纳米孔气凝胶可有效保证制备的保温涂料的结构力粘结性等性能。

7、进一步，所述纳米晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须、莫来石晶须、氮化硅晶须、氧化锌晶须和硫酸钙晶须中的任意一种或几种混合。

8、优选的，所述纳米晶须为氧化铝晶须和/或钛酸钾晶须。

9、进一步，所述增强纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维、pp纤维、木质纤维中的任意一种或几种混合。

10、优选的，所述增强纤维为硅酸铝纤维或玻璃纤维。

11、采用上述进一步方案的有益效果在于：本发明采用的纳米晶须及增强纤维的不仅可以增强制备的保温涂料的强度，其还能够提高保温涂料的隔热效果。

12、进一步，所述所述遮光剂为金红石型钛白粉；

13、所述润湿剂为pe-100水性润湿剂；

14、所述消泡剂为a10消泡剂；

15、所述增稠剂为聚丙烯酸钠、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的任意一种。

16、进一步，所述基料为硅酸锂溶液、硅酸钾溶液、硅酸钠溶液、硅溶胶和耐高温有机硅树脂中的任意一种或几种混合。

17、优选的，所述基料为硅酸锂溶液及硅酸钾溶液。

18、更进一步，所述硅酸锂溶液、硅酸钾溶液、硅酸钠溶液的质量溶度为30-60％。

19、采用上述进一步方案的有益效果在于：本发明采用的基料能够将会提高保温涂料的粘结性，同时还能够保证其隔热效果及阻燃效果。

20、进一步，所述助剂包括防冻剂和杀菌剂中的任意一种或多种。

21、更进一步，所述防冻剂为乙二醇、所述杀菌剂为卡松杀菌剂。

22、本发明还提供了上述无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料的制备方法，包括以下步骤：

23、(1)纳米孔氧化铝气凝胶前处理：将纳米孔氧化铝气凝胶与硅酸锂溶液同时混合喷吹入立式烘干塔中，得到硅酸锂包裹的纳米孔氧化铝气凝胶，备用；

24、(2)按权利要求1-7任一项所述质量分数称取各原料；

25、(3)将水、纳米晶须、增强纤维、增稠剂、遮光剂、润湿剂、ph调节剂、消泡剂和助剂混合，在高速分散机中分散，然后加入基料再次分散，得到混合料；

26、(4)将混合料投入卧式混合机中，混合搅拌10-20min，然后分2-3次加入硅酸锂包裹的纳米孔氧化铝气凝胶，再次混合搅拌1-1.5h，得到无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料。

27、进一步，步骤(2)中所述立式烘干塔温度为900-1100℃；所述纳米孔氧化铝气凝胶与硅酸锂溶液的质量比为1:1-3。

28、采用上述进一步方案的有益效果在于：通过高温立式烘干塔预处理，可以使纳米孔氧化铝气凝胶或者氧化铝杂化二氧化硅气凝胶颗粒表面预收缩提高耐温性及结构力，采用硅酸锂溶液高温包裹是为了保证防止后期分散过程中液态水进入影响孔隙率。采用此方式既保证气凝胶孔洞结构又可以增加涂料中气凝胶粉体/颗粒的高温稳定性，从而制备出高性能的无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料。

29、进一步，步骤(3)中所述高速分散机分散方法为：调整转速1000-1500r/min，分散1-1.5h，然后加入基料，调整转速至400-600r/min，分散20-40min。

30、进一步，步骤(4)中所述搅拌速率为20-35r/min。

31、本发明的有益效果在于：本发明的方案通过硅酸锂溶液高温包裹纳米孔氧化铝气凝胶，可以有效保证防止后期分散过程中液态水进入影响孔隙率。其既保证气凝胶孔洞结构又可以增加涂料中气凝胶粉体/颗粒的高温稳定性，可避免气凝胶微粒在水性介质中由于粒子表面原子或分子间的范德华力或库仑力而产生的纳米微粒团聚现象。从而制备出高性能的无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料。

技术特征：

1.一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，包括以下质量分数原料：

2.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述纳米孔氧化铝气凝胶为纳米孔氧化铝气凝胶或氧化铝杂化二氧化硅气凝胶。

3.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述纳米晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须、莫来石晶须、氮化硅晶须、氧化锌晶须和硫酸钙晶须中的任意一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、高硅氧纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维、pp纤维、木质纤维中的任意一种或几种混合。

5.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述所述遮光剂为金红石型钛白粉；

6.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述基料为硅酸锂溶液、硅酸钾溶液、硅酸钠溶液、硅溶胶和耐高温有机硅树脂中的任意一种或几种混合。

7.根据权利要求1所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料，其特征在于，所述助剂包括防冻剂和杀菌剂中的任意一种或多种。

8.一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述立式烘干塔温度为900-1100℃；所述纳米孔氧化铝气凝胶与硅酸锂溶液的质量比为1:1-3。

10.根据权利要求8所述一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述高速分散机分散方法为：调整转速1000-1500r/min，分散1-1.5h，然后加入基料，调整转速至400-600r/min，分散20-40min。

技术总结
本发明公开了一种无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料及其制备方法，包括纳米孔氧化铝气凝胶，纳米晶须，增强纤维，遮光剂，润湿剂，PH调节剂，消泡剂，增稠剂，基料，水和助剂。本发明的方案通过硅酸锂溶液高温包裹纳米孔氧化铝气凝胶，可以有效保证防止后期分散过程中液态水进入影响孔隙率。其既保证气凝胶孔洞结构又可以增加涂料中气凝胶粉体/颗粒的高温稳定性，可避免气凝胶微粒在水性介质中由于粒子表面原子或分子间的范德华力或库仑力而产生的纳米微粒团聚现象。从而制备出高性能的无机耐高温纳米孔气凝胶绝热涂料。

技术研发人员：刘永明,黎丽霞
受保护的技术使用者：赛纳特（广东）新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15