[发明专利]一种二氧化硅气凝胶水性涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，公开了一种二氧化硅气凝胶水性涂料及其制备方法和应用。该二氧化硅气凝胶水性涂料的制备原料包括丙烯酸乳液、二氧化硅气凝胶分散液和发泡剂；二氧化硅气凝胶分散液的制备原料包括疏水性二氧化硅气凝胶、分散剂、偶联剂、润湿剂和水。本发明二氧化硅气凝胶水性涂料固化后形成的涂层，不仅具有优异的隔热保温性能，且涂层附着力和耐水性良好；其中，在200℃条件下，5±0.1mm涂层的隔热温差高达113.5℃，附着力为1级，涂层置于水中浸泡10天后，涂层无变色、无起泡、未生锈、未脱落，干燥后的质量损失低至0.49％。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种二氧化硅气凝胶水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

无论是民用工业还是军事领域，隔热涂料都具有很大的应用价值，拥有绝热能力的隔热保温涂料一直是在被不断研究的热点和改进的重点。民用工业方面，可运用在高温管道或设备、墙体表面，不仅可以保护设备，还可以防止热量的散失，起到保温作用，如我国北方地区冬季采用地暖，通过管道来运输蒸汽，这就面临着热量损失的问题，利用隔热保温涂料可以大大减少运输过程中热量的散失，提高经济效益，同样的，还可用于建筑外墙、室内装修、汽车等民用工业的绝热应用。在军事领域，可用在作战设备的发动机、战车表面，以及军事墙、军事塔等表面，用以抵御军方炮弹带来的高温热量对军事设备的损害，对军事设备起到良好的隔热和保护作用。

传统的具有隔热保温效果的油性涂料，以苯、酯类作为溶剂，环保性差，对人体具有一定的危害。因此，有必要开发一种具有隔热保温效果，更环保的水性涂料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种二氧化硅气凝胶水性涂料及其制备方法和应用，该二氧化硅气凝胶水性涂料属于环保型水性涂料，具有优异的隔热保温效果。

本发明的第一方面提供一种二氧化硅气凝胶水性涂料，所述二氧化硅气凝胶水性涂料的制备原料包括：丙烯酸乳液、二氧化硅气凝胶分散液和发泡剂；所述二氧化硅气凝胶分散液的制备原料包括：疏水性二氧化硅气凝胶、分散剂、偶联剂和润湿剂。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯酸乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯酸乳液为苯丙乳液。苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得；苯丙乳液作为成膜物质，其附着力良好，可以涂在多种基材表面，如钢铁、塑料、混凝土等，涂层不会出现开裂收缩等现象。

根据本发明的一些实施方式，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、PVC微球、4,4'-氧代双苯磺酰肼、碳酸氢钠中的至少一种。发泡剂的主要作用是降低涂料体系的热导率，增强隔热能力，其隔热机理是，发泡剂在达到某一特定温度会发生分解，产生大量气体，气体的存在使涂层产生大量气孔，气孔结构有利于降低热量的传递，从而降低整个涂层的热导率，增强了隔热保温能力。具体的：偶氮二甲酰胺的发气量大，性能稳定，不易燃、不污染、无毒无味，发泡气孔结构理想，不同型号分解发泡温度不同，本发明选取型号为AY-220，分解温度为180℃开始分解，220℃达到峰值；购于佛山市捷恒新材料有限公司；PVC微球是一种微小的球状塑料颗粒，是由一种聚合物的壳体和它包裹的气体组成，当达到某个温度时(温度范围135-180℃)，热塑型壳体软化，壳体里气体膨胀，微球体积增大，可以增强孔隙结构；购于化工市场网上商城；4,4'-氧代双苯磺酰肼的热分解温度为158-164℃，是塑料和橡胶工业常用的低温发泡剂，不需要加分解助剂，毒性极低，甚至可以用于接触食品的包装材料，泡孔细密均匀，隔热效果良好；购于上海金锦乐实业有限公司；碳酸氢钠属于一种无机发泡剂，大约在50℃发生分解，产生CO₂，使涂层发生膨胀，增强隔热。

根据本发明的一些实施方式，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、PVC微球、4,4'-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠。采用不同分解温度的多种发泡剂，可以满足在不同工作温度(50-220℃)、不同材质表面的隔热应用，扩大了涂料的应用范围。