水性納米隔熱保溫涂料的制備與性能研究

郭金輝

深圳恒固納米科技有限公司

1 納米隔熱涂料的制備

1.1 主要原料及設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)所用原料如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑

主要實(shí)驗(yàn)儀器如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

1.2 水性納米保溫隔熱涂料制備過程

（1）先將乳液放入到蒸餾水中，進(jìn)行充分的溶解，攪拌材料使其混合均勻。然后向攪拌好的溶液中按配方加入分散劑、潤濕劑以及消泡劑（注：消泡劑加入少量，2/3 足以）。再次使用攪拌機(jī)對加入新材料后的溶液進(jìn)行攪拌，使其充分混合。

（2）在上述操作的基礎(chǔ)下加入SiO2氣凝膠粉末，使用分散機(jī)進(jìn)行高速攪拌（高速攪拌時間原則上持續(xù)45min以上），最終得到氣凝膠料漿。得到的氣凝膠漿料在超聲分散機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行分散，持續(xù)時間在30min左右。

（3）將填料和其他助劑按一定比例投入經(jīng)超聲分散的氣凝膠漿料中，再次使用高速分散機(jī)進(jìn)行攪拌分散（時間持續(xù)30min以上）。在合適轉(zhuǎn)速時，加入空心玻璃微珠及另外1/3消泡劑，第三次攪拌分散作業(yè)（20min以上）。最后邊滴加氨水，邊使用電子pH計進(jìn)行測量，使?jié){料pH=8-10。

2 涂料性能測試方法

（1）外觀檢查目測法檢查外觀。

（2）粘度測試 涂料粘度的具體測定方法按GB/T1723--19935《涂料粘度測定法》的規(guī)定進(jìn)行。

（3）涂膜厚度 目測或量去涂膜厚度。

（4）耐水性測試 把樣品板放在水中浸泡一段時間,觀察涂層的變化。

（5）涂層的耐堿性耐堿性測試配制0.5%的NaOH溶液,把樣品放在里邊浸泡，觀察涂層的變化。（6）干燥時間測試觀察涂料表干，完全干燥的時間。（7）附著力測定 按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求對其進(jìn)行測定。（8）鉛筆硬度測定 可用劃痕硬度法予以測定。

（9）耐候性 漆膜抵抗風(fēng)雨霜等氣候條件的破壞作用而保持原性能的能力稱為漆膜的耐候性。

（10）涂料的導(dǎo)熱系數(shù)測試 選用合適的導(dǎo)熱系數(shù)儀完成測試工作。

（11）涂料節(jié)能降溫實(shí)驗(yàn) 首先將涂料涂在所選的樣板上且厚度適宜，其次將涂覆材料面放置在高溫?zé)粝?，最后待高溫?zé)暨_(dá)到一定溫度時即可通過測量樣板溫度完成涂料的節(jié)能降溫實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 SiO2氣凝膠的用量對隔熱性能的影響

在影響涂料隔熱性能的因素中，SiO2氣凝膠的用量按理來說添加量越大制備出的涂料隔熱性能就越好。研究表明，雖然隨著SiO2氣凝膠使用量的增大，涂料的納米結(jié)構(gòu)增多，導(dǎo)熱系數(shù)下降，但是一味的增加SiO2氣凝膠的用量，可能會導(dǎo)致其他原料的性能發(fā)生改變，導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度降低，且附著力也隨著下降。因此需要通過實(shí)驗(yàn)尋找最合適的用量通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對比可得，當(dāng)SiO2氣凝膠添加量達(dá)到8%時，導(dǎo)熱系數(shù)的變化趨近平穩(wěn)，附著力開始有顯著變化。通過其他的一些隔熱試驗(yàn)，SiO2氣凝膠含量在4%時具有最好的隔熱效果，且附著力也相對較好。因此，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以認(rèn)為：在SiO2氣凝膠的添加量為4%時，可以制備出性能最好的納米絕熱材料。

3.2 填料對產(chǎn)品隔熱性能的影響

除了上述因素的影響外，填料也同樣會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生影響。金紅石型鈦白粉、碳化硅等填料可以將吸收的熱量發(fā)射出去（具有良好的紅外輻射率）。研究表明，加入填料后的產(chǎn)品，隔熱性能有明顯的提高。

3.3 產(chǎn)品制備過程中產(chǎn)生影響的因素

水性納米保溫材料，顯而易見溶劑為水，但一般的氣凝膠材料都具有疏水性，很難被均勻分散在水溶液中。因此在加入氣凝膠的過程中需要配合加入合適的分散劑、潤濕劑、消泡劑等表面活性劑進(jìn)行相關(guān)處理。

根據(jù)1.2 水性納米保溫隔熱涂料的制備過程可知：在加入表面活性劑后需要利用高速攪拌機(jī)及超聲分散機(jī)對其進(jìn)行一系列的操作處理才可使氣凝膠均勻得分散在水溶液中，形成氣凝膠漿料。同樣在1.2中可知分散劑、潤濕劑及消泡劑等表面活性劑的用量及添加時刻有著嚴(yán)格的要求，會對漿料的改性有著非常大的影響。例如，在分散劑、潤濕劑的添加量出現(xiàn)問題時，會導(dǎo)致漿料中氣凝膠粉末與水不相容的情況，粉末漂浮在溶劑上層，即使景經(jīng)過攪拌分散也無法使其相互融合，后續(xù)工作無法開展。而超過一定劑量，會破壞漿料結(jié)構(gòu)，無法達(dá)到理想的保溫隔熱狀態(tài)。就消泡劑而言，加入量不夠會造成漿料、產(chǎn)品中起泡較多，影響施工。

4 結(jié)語

水性納米隔熱涂料具有保溫隔熱、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到廣大人民群眾的青睞。由于其制備過程中生產(chǎn)成本高，影響因素較多，對設(shè)備的要求也比較高。因此，下一步的工作就要求相關(guān)工作人員做好新工藝的研發(fā)工作，努力提升水性納米隔熱涂料的相關(guān)性能。