一种隔热纳米涂料及其制备方法

本发明涉及隔热涂料，具体涉及一种隔热纳米涂料及其制备方法。

背景技术：

1、

2、在这些灾害救援当中，存在火灾、爆炸、高温、电弧、熔融金属飞溅等复杂环境，会对救援人员造成严重损伤。

3、在救援过程当中，热防护复合材料是保障消防救援人员生命安全的重要保障。热防护复合材料能够有效阻隔或者反射高温热源产生的热量，使其背面仍保持较低的温度，从而保护人体或设备不受热侵害，是生产消防救援个体防护装备的重要材料，其隔热性能接影响消防员的生命安全和救援效率，因此，提高热防护复合材料的隔热性能十分必要。

4、本项目旨在开发一种隔热纳米涂料，用于提高应急救援个体防护装备的热防护性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隔热纳米涂料及其制备方法，隔热纳米涂料用于制备应急救援个体防护装备，提高应急救援个体防护装备的热防护性能，避免外部热源对救援人员造成的二次烧伤，增强救援过程中个体和集体的生命安全自我保障能力，对于提升救援效率具有积极的意义。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隔热纳米涂料，所使用原料按重量份数计包括：纳米稀土粉末80-100份、改性溶剂0.5-3份、端氨基超支化聚合物8-16份、亲水型纳米二氧化硅0.5-5份、阻燃剂10-30份、树脂30-50份、防沉剂0.5-3份、润湿分散剂1-5份、稀释剂2-8份、表面活性剂1-6份、去离子水2-8份。

3、优选的，所述纳米稀土粉末由纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末混合制成，且纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末的比例为1：1：1：1。

4、优选的，所述改性溶剂制备方法为：将质量比为9：1的乙醇与水充分搅拌成混合液，同时在混合液中缓慢滴入氨基硅氧烷，氨基硅氧烷与混合液质量比为1：160，然后调节溶液ph至2，然后将溶液加入装有回流装置的烧瓶中，加热磁力搅拌至90℃反应，得到改性溶剂；其中，氨基硅氧烷为γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷。

5、优选的，所述端氨基超支化聚合物为超支化聚酰胺，所述阻燃剂为硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝混合制成，且硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝的比例为1：1：1：1。

6、优选的，所述树脂为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂中的一种，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种，所述润湿分散剂为碳酸钙、滑石粉、氧化铝、氧化钙、氢氧化钠中的一种，所述稀释剂为丙酮、乙酸丁酯中的一种，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇缩丁醛中的一种。

7、本发明还包括隔热纳米涂料的制备方法，具体步骤如下：

8、s1：纳米稀土粉末表面改性：

9、s1.1：纳米稀土粉末表面敏化：

10、以纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末为原料，采用等离子处理机对原料进行表面处理，实现纳米稀土粉末表面敏化；

11、s1.2：纳米稀土粉末接枝：

12、将表面敏化后的纳米稀土粉末添加到改性溶剂中，氨基硅氧烷在水解作用下在纳米稀土粉末表面进行第一层包覆，然后再将纳米稀土粉末添加到加入端氨基超支化聚合物中，端氨基超支化聚合物对纳米稀土粉末进行第二层包覆，实现纳米稀土粉末的表面接枝；

13、s2、纳米稀土分散液制备：

14、将改性后的纳米稀土粉末、亲水型纳米二氧化硅、阻燃剂，添加到去离子水中，磁力搅拌，然后再用超声分散获得纳米稀土分散液；

15、s3、纳米稀土隔热涂料制备：

16、依次将纳米稀土分散液、树脂加入到搅拌机中，搅拌过程中添加防沉剂、润湿分散剂、稀释剂、表面活性剂，并搅拌均匀，制备得隔热纳米涂料。

17、优选的，在s1.1中，等离子处理的具体步骤为：将纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末置于等离子反应腔体中，抽真空至1.0×10-4pa后，通入气压为12-15pa、气流量为30-50ml/min的空气20-25min，在50-80w的功率下放电处理12-16min。

18、优选的，在s1.2中，氨基硅氧烷水解反应的温度为40-50℃、搅拌速度为500r/min，反应时间为20-60min；端氨基超支化聚合物接枝反应的温度为90-100℃，搅拌速度为100-120r/min，反应时间为6-8h。

19、优选的，在s2中磁力搅拌速度为500-1000r/min，搅拌时间为20-30min，超声分散的超声波功率为100-2000w，超声波频率为50-100khz，分散时间为0.5-2h，在s3中搅拌机搅拌速度为500-1300r/min，搅拌时间为10-15min。

20、本发明制备的隔热纳米涂料应用于制备应急救援个体防护装备。

21、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

22、稀土元素具有较高的原子序数和较大的离子半径，可以在材料中形成较强的化学键和晶格畸变，从而阻挡热传导，且可以吸收热辐射，具有较低的热传导率，因此隔热性能优异，再配合阻燃剂使得本发明制备的隔热纳米涂料具有优异的隔热性能，将本发明的隔热纳米涂料应用于制备应急救援个体防护装备，能够明显提高应急救援个体防护装备的热防护性能，避免外部热源对救援人员造成的二次烧伤，增强救援过程中个体和集体的生命安全自我保障能力，对于提升救援效率具有积极的意义。

技术特征：

1.一种隔热纳米涂料，其特征在于，所使用原料按重量份数计包括：纳米稀土粉末80-100份、改性溶剂0.5-3份、端氨基超支化聚合物8-16份、亲水型纳米二氧化硅0.5-5份、阻燃剂10-30份、树脂30-50份、防沉剂0.5-3份、润湿分散剂1-5份、稀释剂2-8份、表面活性剂1-6份、去离子水2-8份。

2.根据权利要求1所述的一种隔热纳米涂料，其特征在于，所述纳米稀土粉末由纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末混合制成，且纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末的比例为1：1：1：1。

3.根据权利要求1所述的一种隔热纳米涂料，其特征在于，所述改性溶剂制备方法为：将质量比为9：1的乙醇与水充分搅拌成混合液，同时在混合液中缓慢滴入氨基硅氧烷，氨基硅氧烷与混合液质量比为1：160，然后调节溶液ph至2，然后将溶液加入装有回流装置的烧瓶中，加热磁力搅拌至90℃反应，得到改性溶剂；

4.根据权利要求1所述的一种隔热纳米涂料，其特征在于，所述端氨基超支化聚合物为超支化聚酰胺，所述阻燃剂为硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝混合制成，且硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝的比例为1：1：1：1。

5.根据权利要求1所述的一种隔热纳米涂料，其特征在于，所述树脂为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂中的一种，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油中的一种，所述润湿分散剂为碳酸钙、滑石粉、氧化铝、氧化钙、氢氧化钠中的一种，所述稀释剂为丙酮、乙酸丁酯中的一种，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇缩丁醛中的一种。

6.制备权利要求1-5任一项所述的隔热纳米涂料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

7.根据权利要求6所述的隔热纳米涂料的制备方法，其特征在于，在s1.1中，等离子处理的具体步骤为：将纳米六硼化镧粉末、纳米氧化钆粉末、纳米氧化镧粉末和纳米氧化镝粉末置于等离子反应腔体中，抽真空至1.0×10-4pa后，通入气压为12-15pa、气流量为30-50ml/min的空气20-25min，在50-80w的功率下放电处理12-16min。

8.根据权利要求6所述的隔热纳米涂料的制备方法，其特征在于，在s1.2中，氨基硅氧烷水解反应的温度为40-50℃、搅拌速度为500r/min，反应时间为20-60min；端氨基超支化聚合物接枝反应的温度为90-100℃，搅拌速度为100-120r/min，反应时间为6-8h。

9.根据权利要求6所述的隔热纳米涂料的制备方法，其特征在于，在s2中磁力搅拌速度为500-1000r/min，搅拌时间为20-30min，超声分散的超声波功率为100-2000w，超声波频率为50-100khz，分散时间为0.5-2h，在s3中搅拌机搅拌速度为500-1300r/min，搅拌时间为10-15min。

10.权利要求1-5任一项所述的隔热纳米涂料的应用，其特征在于，隔热纳米涂料应用于制备应急救援个体防护装备。

技术总结本发明公开了一种隔热纳米涂料及其制备方法，具体涉及隔热涂料技术领域，隔热纳米涂料所使用原料按重量份数计包括：纳米稀土粉末80‑100份、改性溶剂0.5‑3份、端氨基超支化聚合物8‑16份、亲水型纳米二氧化硅0.5‑5份、阻燃剂10‑30份、树脂30‑50份、防沉剂0.5‑3份、润湿分散剂1‑5份、稀释剂2‑8份、表面活性剂1‑6份、去离子水2‑8份。本发明制备的隔热纳米涂料用于制备应急救援个体防护装备，提高应急救援个体防护装备的热防护性能，避免外部热源对救援人员造成的二次烧伤，增强救援过程中个体和集体的生命安全自我保障能力，对于提升救援效率具有积极的意义。技术研发人员：何丽芬,邓明月受保护的技术使用者：南通理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18