气凝胶隔热涂料、保温隔热涂层及其在车辆壁体隔热中的应用的制作方法

本发明属于保温隔热涂层，具体涉及一种气凝胶隔热涂料、保温隔热涂层及其在车辆壁体隔热中的应用。

背景技术：

1、装甲战车、坦克车身与内壁构件多为热传导性能很好的金属材料，这些材料热桥效应明显。车辆运行在各种地理环境，舱内温度受环境影响很大。夏季温度、热带、亚热带地区最高会到五、六十度，舱内人员中暑的可能性很大；冬季在温带、高寒地带温度会低至零下几十度，舱内人员存在冻伤的可能。另一方面，随着科技的进步，这些战车配备了越来越先进的电子设备，比如通讯、各种电控与侦察等。这些设备需要运行在适当的温度范围内，温度过高或者过低可能会使得设备运行缓慢，更有导致设备失灵、系统崩溃，从而严重损害战车的战斗力，危及士兵的生命安全。

2、为了提高舱室的舒适性，以及为电子设备稳定运行提供适宜的温度环境，现代装甲战车安装有空调。不过，如果不对热传导性能良好的金属材质舱室材料进行隔热保温处理，舱室内的温度难以稳定维持，也将严重浪费战车宝贵的油料用于空调制冷。

技术实现思路

1、为解决上述全部或者部分的技术问题，本发明提供以下的技术方案：

2、本发明的目的之一在于提供一种气凝胶隔热涂料，所述气凝胶隔热涂料包括：0.5～0.75wt％的润湿分散剂、0.1～0.5wt％的防沉剂、0.1～0.5wt％的增稠剂、20～35wt％的高分子聚合物乳胶、15～20wt％的中空玻璃微珠、2.5～5wt％的硅系气凝胶粉以及溶剂；其中所述防沉剂包括硅酸镁锂，所述润湿分散剂包括含有颜料亲和基团的共聚物、酸性聚合物胺盐中的一种或者多种的组合。

3、中空玻璃微珠和气凝胶的比重较轻，易上浮聚集在涂料上层，传统的水性增稠剂不足以解决微珠和气凝胶上浮的问题，因而在涂料使用时需要进行长时间搅拌，或者搅拌均匀的涂料在静置一段时间后又会分层，导致使用时需要频繁搅拌，造成施工的不便。本发明采用硅酸镁锂作为防沉剂，配合增稠剂一起使用，能够使硅酸镁锂在溶剂中(例如水中)形成特有的“卡屋”结构，解决微珠和气凝胶的上浮问题，涂料开盖即可使用或者经过短时间的搅拌(3min以内)即可使用，能够节约时间，提高工效。相比于现有的水性膨润土作为防沉剂，硅酸镁锂形成的水凝胶颜色透明纯净，制备得到的涂层外观较好；另外，相较于钠基、钾基等正一价硅酸盐系膨润土，锂离子半径更小，渗透性更强，涂层因而更加致密，机械强度和耐水、耐碱等性能更好。

4、本发明提供的气凝胶隔热涂料所形成的涂层具有较低的导热系数、优异的隔热保温性能、良好的附着力与柔韧性。

5、在部分实施例中，所述含有颜料亲和基团的共聚物包括丙烯酸酯共聚物。所述丙烯酸酯共聚物例如包括disperbyk-190和/或disperbyk-191，但不限于此。

6、在部分实施例中，所述酸性聚合物铵盐包括聚羧酸铵盐。

7、在部分实施例中，所述聚羧酸铵盐包括sn-5029，但不限于此。

8、在部分实施例中，所述增稠剂包括聚氨酯类增稠剂，所述聚氨酯类增稠剂包括脲改性聚氨酯类增稠剂中的一种或者多种的组合，但不限于此。

9、在部分实施例中，所述增稠剂包括vesmody u604、acrysol rm-8w或者byk-425中的一种或者多种的组合，但不限于此。

10、在部分实施例中，所述高分子聚合物乳胶包括乳液聚合得到的聚丙烯酸酯乳胶。硅系气凝胶亲油不亲水，含有包括醇类助溶剂在内的非乳液型高分子聚合物，非乳液型的水可溶聚丙烯酸酯，会使得气凝胶的空隙被树脂完全填充而沦为普通超细粉体填料，失去隔热保温效果；采用乳胶能够让气凝胶的空隙得以较完整保存，进而使涂料/涂层的隔热保温效果不受影响。

11、在部分实施例中，所述聚丙烯酸酯乳胶的固含量为48～52％，ph 7.0～9.0。

12、所述中空玻璃微珠可以采用现有隔热涂料中采用的任意微珠，例如包括3m公司的k20、s15或k25中的一种或者多种的组合，但不限于此。

13、在部分实施例中，所述中空玻璃微珠的密度为0.15～0.3g/cm3。若采用的中空玻璃微珠的密度过低，则会导致微珠太轻太飘而投料和分散困难，若密度较高，则所得涂料隔热保温效果不理想。

14、在部分实施例中，所述中空玻璃微珠的粒径为15～110μm。中空玻璃微珠合适的粒径分布有利于涂膜完整不开裂。

15、所述硅系气凝胶可以采用现有隔热涂料中采用的任意气凝胶，主要材质为二氧化硅。

16、在部分实施例中，所述硅系气凝胶粉的孔隙率为90～95％，比表面积600～800m2/g。该合适孔隙率、比表面积范围的气凝胶能够使气凝胶的隔热保温性能得到充分发挥。

17、在部分实施例中，所述气凝胶隔热涂料还包括0.1～0.5wt％的杀菌剂，所述杀菌剂至少用于使涂层具有杀菌功能，可以采用现有涂料中任意的具有杀菌功能的杀菌剂，例如包括异噻唑啉酮类杀菌剂，如卡松、cit/mit等，其外观为淡黄绿色透明液体，但不限于此。

18、在部分实施例中，所述气凝胶隔热涂料的溶剂包括水。例如在一个典型实施例中，所述气凝胶隔热涂料包括所述质量百分比的润湿分散剂、防沉剂、增稠剂、高分子聚合物乳胶、中空玻璃微珠、硅系气凝胶粉、可选的杀菌剂以外，余量为水。

19、在部分实施例中，所述气凝胶隔热涂料的配制方法包括：按照所述的质量百分比称取原料；按照顺序将所述的溶剂、润湿剂分散剂、防沉剂、增稠剂、可选的杀菌剂加入至容器中，高速分散直至所述的防沉剂完全溶解，再加入所述硅系气凝胶粉至分散均匀，然后开启低速搅拌，接着加入所述的高分子聚合物乳胶、中空玻璃微珠，继续分散至无颗粒，得到所述的气凝胶隔热涂料。配制完成后还可以对其进行检测，检测合格后过滤、包装。

20、本发明的目的之二在于提供一种保温隔热涂层，所述保温隔热涂层包括上述任一项技术方案所述的气凝胶隔热涂料的固化物。

21、本发明的目的之三在于提供一种车辆壁体结构，包括车辆壁基体以及覆设在所述车辆壁基体上的涂层，所述涂层包括上述任一项技术方案所述的保温隔热涂层。

22、在部分实施例中，所述车辆壁基体的材质包括金属，例如钢材等。

23、在部分实施例中，所述涂层还包括防锈层，所述防锈层位于所述基体之表面和所述保温隔热涂层之下面。

24、在部分实施例中，所述保温隔热涂层的厚度为2～5mm之间。

25、本发明的目的之四在于提供上述任一项技术方案所述的气凝胶隔热涂料或者所述的保温隔热涂层在车辆壁体隔热中的应用。本发明提供的气凝胶隔热涂料、保温隔热涂层特别适用于提高相对封闭的环境内壁的保温隔热效果，例如门吊驾驶室，装甲车舱室等。

26、在部分实施例中，所述车辆包括装甲战车，例如坦克等。

27、在部分实施例中，所述气凝胶隔热涂料形成的保温隔热涂层覆设在所述车辆壁体的内壁。

28、在部分实施例中，所述气凝胶隔热涂料在车辆壁体上的涂布工艺包括基层检查与处理、防锈底漆施工、气凝胶隔热涂料施工的步骤，具体包括：

29、对车辆壁体基材进行清洁，保证基材表面无灰尘、无浮浆、无锈斑、无霉点；

30、在所述基材上覆设防锈底漆以形成防锈层，防锈底漆例如包括环氧类的底漆，但不限于此；

31、在防锈层表面覆设本发明所述的气凝胶隔热涂料以形成保温隔热涂层。

32、其中，所述在基材上覆设防锈底漆、在防锈层表面覆设气凝胶隔热涂料的方法可以采用涂布、喷涂或者其他能够达到相当效果的方法，本发明对此不做特别限制。

33、在一个典型实施例中，所述在防锈层表面覆设气凝胶隔热涂料的方法采用喷涂法，喷涂次数例如为两遍以上，单遍喷涂施工厚度为1mm以下，每遍喷涂完后，待涂层表面干后进行下一次喷涂施工。根据gb/t 1728-1979(1989)《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》规定，表面干燥的判断方法可以采用吹棉球法或指触法，吹棉球法在漆膜表面上轻轻放上一个脱脂棉球，用嘴距棉球10-15厘米，沿水平方向轻吹棉球，如能吹走，膜面不留有面丝，即认为表面干燥；指触法以手指轻触漆膜表面，如感到有些发粘，但无漆粘在手指上，即认为表面干燥。

34、气凝胶隔热涂料施工完成至下一道工序施工的间隔时间一般不宜少于12h，但应根据施工现场的环境温湿度情况决定。

35、所述的气凝胶隔热涂料开封后无需搅拌即可施工，当然也可以进行短时间的搅拌，例如采用手提式搅拌机搅拌2～3min即可。若涂料太粘稠不利于喷涂，可根据需求添加5％～10％的清水进行稀释。

36、与现有技术相比，本发明至少具有以下的技术效果：

37、(1)本发明采用硅酸镁锂作为防沉剂，配合增稠剂一起使用，能够使硅酸镁锂在溶剂中形成特有的“卡屋”结构，解决微珠和气凝胶的上浮问题，涂料开盖即可使用或者经过短时间的搅拌即可使用，能够节约时间，提高工效；并且由于硅酸镁锂所含锂离子半径较小，渗透性更强，获得的涂层更为致密，有利于进一步提高涂层机械强度、耐水和耐碱等性能；

38、(2)本发明提供的气凝胶隔热涂料所形成的涂层具有较低的导热系数、优异的隔热保温性能、良好的附着力与柔韧性；

39、(3)本发明提供的气凝胶隔热涂料涂布于装甲车舱室内壁，涂层有极低的导热系数，隔热保温性能优良；极佳的附着力与柔韧性也使涂层极好的适应装甲战车在各种地形环境下的高强度颠簸运动；在冬季可以大幅提升舱室内的保暖性能、在夏季可以大幅降低空凋的制冷能耗，提升舱室内作战人员的舒适感，维护舱室内各种电子仪器的灵敏性与稳定性，从而提高包括坦克在内的装甲战车的作战性能。