一种隔热保温粉末涂料及其制备方法和涂覆方法与流程

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种隔热保温粉末涂料及其制备方法和涂覆方法。

背景技术：

1、目前，我国建筑能耗占全国总能耗的28-30%，而门窗能耗又占建筑能耗的50%。因此，建筑节能的关键是门窗节能。采用新型节能门窗，并对现有建筑门窗进行节能改造，是我国能源形势的客观要求，也是市场发展的必然趋势。

2、建筑门窗市场上常见的有铝合金门窗、塑料门窗、钢门窗、木门窗和其它类门窗。由于铝合金门窗具有性能好、重量轻、美观、采光好、经久耐用、型材易回收和再利用率高、无环境污染等特点受到人们的喜爱。但是铝合金门窗与塑料门窗相比，存在一个致命的弱点就差在隔热上。铝合金型材有良好的导热性，隔热保温效果较差。因此，铝合金门窗技术发展的重点和方向就是提高隔热与保温性能。

3、目前提高铝合金门窗的隔热与保温性能主要是采用断桥（断热）铝合金型材，断桥铝合金型材就是在两根普通铝材中插入传热系数为0.3w/m2·k的非金属材料，使铝型材的传热系数大大降低。但是使用断桥铝合金型材的门窗存在三大问题：一是铝合金门窗型材截面积加大，增加了铝合金的消耗(断桥铝合金型材与非断桥铝合金型材的重量比为10.5：6.5)，加大了门窗的生产成本；二是两根铝材中间使用的非金属材料，大多数是塑料，时间长了要老化，影响门窗强度和安全性；三是年久回收，塑料会二次污染环境。

4、另外一种提高铝合金门窗隔热保温性能的方法是：在铝合金型材的金属基材上涂覆含有玻璃微珠的涂料。这种方法的涂覆工艺过程比较复杂，需要先涂覆含有玻璃微珠的涂料，因为在与涂料其他组分混合的过程中玻璃微珠会有很多破碎，所以还需要单独涂覆玻璃微珠涂层，然后再涂覆含有玻璃微珠的涂料。由于单独涂覆的玻璃微珠涂层是后添加的，所以融合性不够好，会产生分层，因此保温性能也会受到影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隔热保温粉末涂料及其制备方法，将其应用于金属设备表面，能够有效提高金属设备的隔热保温性能。

2、一种隔热保温粉末涂料，按质量百分比计，包含以下组分：70-80%聚酯树脂，5-8%异氰尿酸三缩水甘油酯（tgic）、7-12%环烷基异氰酸酯，2-5%改性二氧化硅气凝胶，2-5%颜填料和3.6-9%流平剂；其中，所述改性二氧化硅气凝胶中含有噁唑烷酮结构；所述流平剂为环氧大豆油。

3、在本发明的一些实施方式中，所述聚酯树脂的酸值为30-36mgkoh/g、玻璃化温度≥65℃、粘度4000-7000mpa·s（200℃）。具体的可采用黄山佳杰新材料科技有限公司生产的3900、3917、3905-1以及3996/3991等型号的产品。

4、在本发明的一些实施方式中，所述环烷基异氰酸酯为环戊基异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。

5、在本发明的一些实施方式中，所述环烷基异氰酸酯与环氧大豆油的质量比为2-3：1。

6、在本发明的一些实施方式中，所述改性二氧化硅气凝胶的制备方法包含以下步骤：

7、s1、将无机硅源、去离子水和酸性催化剂按照质量比1：5-10：0.3-1.2混合均匀，进行凝胶，制得湿凝胶；

8、s2、将s1所得湿凝胶老化、无水乙醇置换后，加入占所述湿凝胶质量的20-35%的噁唑烷酮衍生物，60-70℃保温6-10h，获得改性凝胶；

9、s3、将表面活性剂、醇类助溶剂和非极性溶剂按照质量比1-3：5-17：80-150混合均匀，得到反胶束萃取溶液；

10、s4、将s2所得改性凝胶与s3得到的反胶束萃取溶液按照体积比1：12-25混合浸泡，静置离心，得到萃取凝胶；

11、s5、将s4所得萃取凝胶常压干燥：60-70℃下干燥1-2h，100-120℃干燥1-2h；得到所述改性二氧化硅气凝胶。

12、进一步地，所述s1中，无机硅源为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸镁、硅酸钙中的至少一种；所述酸性催化剂为质量浓度为10-20wt%的盐酸；所述s2中，噁唑烷酮衍生物为4-异丙基-2-噁唑烷酮、4-异丙基-5,5-二甲基-2-噁唑烷酮中的一种或两种。

13、进一步地，所述s3中，表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十四烷基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述醇类助溶剂为甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇中的至少一种；所述非极性溶剂为苯、甲苯、正戊烷、正己烷、正庚烷中的至少一种。

14、在本发明的一些实施方式中，所述隔热保温粉末涂料的原料还可以包含其他助剂，比如消泡剂、消光剂、光稳定剂、金属氧化物、矿物填料等。

15、以上所述隔热保温粉末涂料的制备方法，包含以下步骤：

16、ss1：将聚酯树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯与环烷基异氰酸酯、改性二氧化硅气凝胶、颜填料和流平剂混合均匀；

17、ss2：将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、压片、冷却至室温；

18、ss3：将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎、分级过筛，粉碎粒度180-200目，得到所述粉末涂料。

19、进一步地，ss1中，所述流平剂与聚酯树脂按照5-10：90-95的质量比进行混合后，得到含有环氧大豆油的聚酯树脂，再与异氰尿酸三缩水甘油酯、环烷基异氰酸酯、改性二氧化硅气凝胶和颜填料混合。

20、以上所述隔热保温粉末涂料的涂覆方法，包含以下步骤：将所述隔热保温粉末涂料通过喷涂的方式涂覆至金属基材上，在150-200℃下固化10-20min。

21、因为本发明所述隔热保温粉末涂料中既包含了由噁唑烷酮衍生物改性的改性二氧化硅气凝胶，也包含了能够在固化温度下反应形成噁唑烷酮结构的环氧大豆油和环烷基异氰酸酯。而噁唑烷酮结构的含氮杂环在适量的条件下，能够提升所述粉末涂料在金属基材上的附着力，并且缓解因高温高湿造成的老化问题以及环境造成的化学腐蚀问题。但发明人通过实验发现，由于环氧大豆油中相邻环氧基的间距较近，当其与所述环烷基异氰酸酯反应形成噁唑烷酮结构时，由于改性二氧化硅气凝胶中的噁唑烷酮结构与环氧大豆油和环烷基异氰酸酯的产物之间的共轭效应以及氢键的存在，改性二氧化硅气凝胶会吸引着环烷基异氰酸酯与环氧大豆油的产物在所述粉末涂料中集中分布，导致涂料在固化阶段成分分布不均，最终形成的涂层会出现褶皱，从而影响所得涂层的性能表现。因此，在本发明中，优选的，所述环烷基异氰酸酯与环氧大豆油的质量比为2-3：1。

22、有益效果：与现有技术相比，本发明创造性地在粉末涂料中添加了由特殊的噁唑烷酮衍生物改性的改性二氧化硅气凝胶，以及能够在固化温度下反应形成噁唑烷酮结构的环烷基异氰酸酯和环氧大豆油。借助这三者的存在，本发明所述粉末涂料在固化阶段能够围绕二氧化硅气凝胶粒子产生微小孔隙，提高涂层的孔隙率，能够大幅提升所得涂层的隔热保温性能；加上噁唑烷酮结构的存在，所得涂层与金属基材的耐热性以及耐化学腐蚀性也表现良好，适用于各种金属设备的表面隔热保温处理。