一种防水绝热涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体为一种防水绝热涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料是人们身边隐形的重要存在，除开一些对人体的影响以外，涂料本身的性能也能影响到生活质量或者建筑寿命。一种性能优异的涂料可以同时兼顾多种功能，例如防水、隔热、耐磨等等的效果，不仅可以使得建筑环境更加安全卫生，还能对建筑本身产生一定的保护性。但现有技术中，涂料的绝热效果有待提升，因为添加了有机阻热剂导致涂料的防水性能有所减弱，不能顾此即彼。

2、二氧化硅气凝胶作为新型材料领域中研究的热点纳米材料，主要由90％以上的空气和低于10％的固体骨架组成，具有低密度、低导热系数、高孔隙率等的优异特性。对回收的秸秆进行废物利用，发展生物质材料向新领域扩展，可以将秸秆资源变废为宝，减少焚烧秸秆对环境造成的污染。利用秸秆制成高纯度的二氧化硅气凝胶是一个研究方向，并且可以利用其优异特性，对涂料进行改性。本发明结合了二氧化硅气凝胶、碳空心微球与水性丙烯酸树脂，制备出了一款防水绝热耐磨的涂料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防水绝热涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种防水绝热涂料，所述防水绝热涂料以梯度纳米二氧化硅气凝胶与改性微米碳空心微球为填料，以水性丙烯酸树脂为基材制得。

3、进一步的，所述梯度纳米二氧化硅气凝胶采用四级加热出的疏水化二氧化硅为原料，分别制备出两种浓度不同的二氧化硅水凝胶，再以高浓度二氧化硅水凝胶为骨架，化学结合低浓度二氧化硅水凝胶制得。

4、进一步的，所述四级加热包括：一级加热先加热一段时间后，再降温通入掺杂氯气和水蒸气的氮气，反应一段时间；二次加热利用真空负压辅助加热；三级加热为高温煅烧；四级加热降温喷入聚二甲基硅氧烷与尿素，继续反应一段时间；

5、进一步的，一种防水绝热涂料的制备方法，包括以下制备步骤：

6、(1)将2-3份秸秆浸泡在20份质量分数为6％的稀盐酸，60-70℃、微波功率为300-700w下加热1-2h，过滤，用去离子水洗涤滤物3次，在105℃烘箱中干燥2-3h后放入粉碎机中加工成秸秆碎料；

7、(2)将10-20份秸秆碎料放入四级加热炉进行加热；一级加热，温度为500-600℃，煅烧5-7h，再降温至50-60℃，通入含20％氯气20％水蒸气60％氮气的催化气体，气体压强为0.5-0.8mpa，时间为80-100min；二次加热温度为600-750℃，在-0.096mpa的负压真空中煅烧5-10h；三级加热为750-900℃，煅烧4-6h；四级加热为163-167℃，持续时间为6-8h，制得疏水化二氧化硅；

8、(3)将2-4份疏水化二氧化硅加入到8-16份质量分数为5％氢氧化钠溶液，升温至50-80℃，加热反应2-3h，冷却至25℃，抽滤，取滤液，再加入硫酸至滤液ph为1-2，再逐滴加入质量分数为10％氢氧化钠溶液，制成两种不同浓度的预制溶液，其中，高浓度预制溶液中滤液占质量分数为3.5-8.5％，低浓度预制溶液中滤液占质量分数为0.5-3.5％；先将4份高浓度预制溶液静置12h后，加入1-4份低浓度预制溶液，静置24h后，用去离子水清洗3次，得水凝胶；

9、(4)将水凝胶于-30℃、真空度为20pa冷冻干燥24h制成梯度二氧化硅气凝胶；将梯度二氧化硅气凝胶置于球磨机中，采用锆珠为磨球，500r/min下研磨时间5-10min，循环次数为1次，制得粒径为50-120nm的梯度纳米二氧化硅气凝胶；

10、(5)将酚醛树脂空心微球充分浸润在0.1mol/l的盐酸溶液中，洗涤50-80min，再置于箱式炉中，在空气氛围下，0.2℃/min升温到140-240℃，氧化处理20-40min后，再于800℃碳化2-3h，得到碳空心微球；

11、(6)将1-2份碳空心微球、0.1-0.3份分散剂和3-5份去离子水、30份的锆珠混合，以300-500r/min搅拌3min，再加入0.3-0.5份氨基硅油、2-4份梯度纳米二氧化硅气凝胶，调节转速至1800r/min，搅拌20min后，加入16-22份水性丙烯酸树脂，同时调低转速到700r/min，搅拌40min，制得防水绝热涂料。

12、进一步的，所述步骤(1)中秸秆碎料的大小为40-60目。

13、进一步的，所述步骤(2)在第四级加热过程中，将尿素与聚二甲基硅氧烷雾状喷入煅烧室，聚二甲基硅氧烷的喷入流量为2-6ml/min，尿素喷入流量为30-50ml/min。

14、进一步的，所述步骤(3)中硫酸质量分数为8％。

15、进一步的，所述步骤(4)中球料比为100:1。

16、进一步的，所述步骤(5)中酚醛树脂空心微球粒径为20-180μm。

17、进一步的，所述步骤(6)中分散剂为聚氧化乙烯，甲基纤维素、羧甲基纤维素其中的一种。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

19、本发明以四级加热出的梯度纳米二氧化硅气凝胶与改性微米碳空心微球为填料，以水性丙烯酸树脂为基材制备涂料，以实现防水、绝热、耐磨的效果。

20、首先，以秸秆为原料，经微波酸解后，先进行粗糙粉碎，再进行四级加热：一级加热使秸秆碳化，形成灰分，灰分中含有重金属和硅酸钠，然后降温通入掺杂氯气和水蒸气的氮气，氯气和水蒸气受热形成c1，置换出重金属，形成金属氯化物，二次加热，使金属赢化物挥发，从而提高二氧化硅纯度，同时硅酸钠进一步分解形成二氧化硅，并且利用真空负压使二氧化硅扩孔，且孔洞更加牢固；三级加热时，通过高温煅烧出高纯度二氧化硅，四级加热时，降温喷入聚二甲基硅氧烷与尿素，尿素受热分解成氨气，实现熏氨气相催化，二氧化硅表面的孔洞吸附容纳雾状聚二甲基硅氧烷改性剂，赋予二氧化硅疏水性，从而提高涂料防水效果；将二氧化硅与氢氧化钠溶液加热反应，冷却过滤得到水玻璃溶液，再经过稀释，获得两种不同浓度的二氧化硅水凝胶；以高浓度水凝胶为骨架，与低浓度水凝胶有机结合，制得梯度二氧化硅水凝胶，再经冷冻干燥，形成双层结构气凝胶，通过球磨制成纳米级粉体，作为填料加入水性丙烯酸树脂，赋予涂料更好的耐磨、绝热效果。

21、其次，将酚醛树脂空心微球制备成微米碳空心微球，并利用氨基硅油进行改性，在氨基硅油的作用下，能与水性丙烯酸树脂以化学键结合，从而使得微米碳空心微球均匀分散在涂料中，提高涂料的耐磨稳定性，同时微米级的碳空心微球给纳米二氧化硅气凝胶提供了结合位点，在搅拌过程中，受到力的影响，使得纳米二氧化硅气凝胶嵌入于碳空心微球表面的多孔结构内，从而在涂料表面形成微纳米粗糙结构，进一步提高涂料的耐磨与疏水的效果。

技术特征：

1.一种防水绝热涂料，其特征在于，所述防水绝热涂料以梯度纳米二氧化硅气凝胶与改性微米碳空心微球为填料，以水性丙烯酸树脂为基材制得。

2.根据权利要求1所述的一种防水绝热涂料，其特征在于，所述梯度纳米二氧化硅气凝胶采用四级加热出的疏水化二氧化硅为原料，分别制备出两种浓度不同的二氧化硅水凝胶，再以高浓度二氧化硅水凝胶为骨架，化学结合低浓度二氧化硅水凝胶制得。

3.根据权利要求2所述的一种防水绝热涂料，其特征在于，所述四级加热包括：一级加热先加热一段时间后，再降温通入掺杂氯气和水蒸气的氮气，反应一段时间；二次加热利用真空负压辅助加热；三级加热为高温煅烧；四级加热降温喷入聚二甲基硅氧烷与尿素，继续反应一段时间。

4.一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

5.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中秸秆碎料的大小为40-60目。

6.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)在第四级加热过程中，将尿素与聚二甲基硅氧烷喷入煅烧室，聚二甲基硅氧烷的喷入流量为2-6ml/min，尿素喷入流量为30-50ml/min。

7.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中硫酸质量分数为8％。

8.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中球料比为100:1。

9.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中酚醛树脂空心微球粒径为20-180μm。

10.根据权利要求4所述的一种防水绝热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中分散剂为聚氧化乙烯，甲基纤维素、羧甲基纤维素其中的一种。

技术总结本发明公开了一种防水绝热涂料及其制备方法，涉及涂料技术领域。本发明将秸秆经微波酸解后，进行四级加热，并在加热过程中喷入改性剂，以获得疏水化的高纯度二氧化硅，从而提高涂层防水效果，再以此为原料，形成不同浓度的水凝胶预制溶液，然后以高浓度水凝胶为骨架，与低浓度水凝胶有机结合，制得梯度二氧化硅水凝胶，经冷冻干燥、球磨制成纳米级粉体，赋予涂料更好的耐磨、绝热效果；将酚醛树脂空心微球炭化后，利用氨基硅油进行改性，使其与水性丙烯酸树脂化学键结合，并通过搅拌，使梯度纳米二氧化硅气凝胶附着镶嵌在改性微米碳空心微球，进一步提高涂料的耐磨与疏水的效果。本发明制备的涂料具有防水、绝热、耐磨的效果。技术研发人员：李鹏飞受保护的技术使用者：常州冉宇防水工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12