[發(fā)明專利]二氧化硅氣凝膠微球復(fù)合隔熱涂料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310277651.0
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103333542A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何方;吳菊英;黃渝鴻;鄭偉;張瑞珠;王宏雁;馬秋花;朱賀
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09D7/12
• 分類號: C09D7/12;C09D163/00;C09D133/04;C09D125/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以二氧化硅氣凝膠為功能填料的新型隔熱涂料。二氧化硅氣凝膠是一種具有獨特的納米孔和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型隔熱材料，這種材料導(dǎo)熱系數(shù)極低，隔熱效果優(yōu)異。二氧化硅氣凝膠作為隔熱填料的使用在隔熱領(lǐng)域是一個大膽的嘗試，它可以顯著提高現(xiàn)有隔熱涂料的隔熱性能，提高能源利用效率。二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱涂料不僅隔熱性好，且輕質(zhì)環(huán)保無公害，在包括建筑，軍事，航天等諸多領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價值。?

背景技術(shù)

隨著我國社會的發(fā)展，各地建筑物大量涌現(xiàn)，建筑物內(nèi)部外部的節(jié)能減排日益成為人們關(guān)注的焦點。由于陽光的照射，建筑物內(nèi)部的溫度會隨著時間的延長而升高，這樣必然導(dǎo)致空調(diào)的能耗增加。同時，工廠，活動房屋等臨時性建筑多采用金屬屋頂，在陽光照射下，溫度升高很快，采用空調(diào)降溫的效果不佳，為了改善這種狀況，采用一種高效的隔熱涂料來降低建筑物表面的溫度是一種切實可行的方法。?

基于以上原因，人們開始尋找一種新型高效的隔熱材料。目前應(yīng)用較為廣泛，隔熱效果最好的是一類中空結(jié)構(gòu)的微珠填充的隔熱涂料。?

中空微珠是內(nèi)含空腔，外壁成分為鋁鐵鈣等金屬氧化物的硅酸鹽的球體，由于球形具有最小的比表面積，球形間易滑動，因而可減小基料的用量，降低涂料的黏度，改善涂膜的流平性與平滑性。中空結(jié)構(gòu)降低了它的導(dǎo)熱系數(shù)，外壁材料具有遮光性。常用的中空微珠有玻璃微珠，陶瓷微珠和漂珠。?

中空玻璃微珠的價格低廉，制作工藝簡單，反射率高，因此成為應(yīng)用最多的一類中空微珠；陶瓷微珠空腔內(nèi)密封導(dǎo)熱系數(shù)較空氣小的N₂和CO₂等氣體，其外壁材料耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小，但是陶瓷微珠制備工藝十分復(fù)雜、成本高，價格昂貴，貯存穩(wěn)定性差；漂珠是火電廠的粉煤廢渣在空氣中冷卻過程中產(chǎn)生的一種空心結(jié)構(gòu)的微珠，它的價格較人造玻璃微珠和陶瓷微珠都要低。?

添加了中空微珠的隔熱涂料，較市場上現(xiàn)有的隔熱涂料，隔熱效果有很大提高，涂料最大熱導(dǎo)率可達(dá)到0.1?W/(m·k)左右。?

與以上三種隔熱材料相比，二氧化硅氣凝膠是一種新型的隔熱材料。二氧化硅氣凝膠具有納米多孔和三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，密度小，孔徑小，孔隙率高，比表面積大，導(dǎo)熱系數(shù)低，同時還擁有吸附性強，抗氧化，耐腐蝕等諸多優(yōu)點。其中導(dǎo)熱系數(shù)低是二氧化硅氣凝膠最顯著的特點。二氧化硅氣凝膠內(nèi)部大量的納米孔限制了氣體分子之間的碰撞，使得氣體分子近似吸附在納米孔壁上，從而降低了氣凝膠內(nèi)部的氣相導(dǎo)熱和對流傳熱，使得二氧化硅氣凝膠的導(dǎo)熱性大大下降。在這幾種材料中，二氧化硅氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)最低，隔熱性能最好。常用的幾種材料的導(dǎo)熱系數(shù)見表1。?

表1??????????常用隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)?

?[0009]?為了檢測二氧化硅氣凝膠隔熱涂料所能達(dá)到的最小熱導(dǎo)率，本發(fā)明對二氧化硅氣凝膠含量想隔熱涂料的熱導(dǎo)率進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果見附圖。由附圖1知，涂料的熱導(dǎo)率最小可達(dá)到0.05W/(m·k)左右。這表明二氧化硅氣凝膠隔熱涂料是一種高效的隔熱涂料。

??二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱涂料主要制備工藝分為兩個步驟：一方面通過溶膠-凝膠法和霧化法等工藝制備二氧化硅氣凝膠微球，另一方面將制得的二氧化硅氣凝膠微球與其他的乳液，填料，助劑混合，制備最終的復(fù)合隔熱涂料。由于塊體二氧化硅氣凝膠存在填充不充分，回收利用等的缺陷，因此使用時常將二氧化硅氣凝膠制備成微米級的粉體，以增加二氧化硅氣凝膠的應(yīng)用范圍。二氧化硅氣凝膠粉體的形態(tài)有多種，如薄片狀，棒狀，三角形狀等，這是由氣凝膠粉體的制備方法所決定的。本文采用霧化技術(shù)制備的二氧化硅氣凝膠粉體為圓球形，微米級，相比其他形態(tài)的二氧化硅氣凝膠粉體，分散性好，在涂料的填充性好，其填充率可高達(dá)70%。?

二氧化硅氣凝膠微球復(fù)合隔熱涂料是一種新型隔熱材料。與以往的隔熱涂料相比，二氧化硅氣凝膠微球作為隔熱填料具有以下幾個優(yōu)點：?

1.????二氧化硅氣凝膠本身導(dǎo)熱系數(shù)小，可以提高涂料的隔熱性能；

2.????二氧化硅氣凝膠屬于輕質(zhì)多孔材料，粒徑處于微米級，其在涂料中的填充率高，可極大地改善涂料的隔熱性；

3.????二氧化硅氣凝膠微球為納米孔材料，密度比中空微珠小得多，在涂料中不易沉降；

4.????二氧化硅材料，耐酸堿腐蝕，通過疏水改性，氣凝膠微球的耐水性提高，加入涂料中，耐候性好，使用壽命長。

發(fā)明內(nèi)容