一种环保保温涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于涂料技术领域，具体涉及一种环保保温涂料及其制备方法。本发明专利技术研制的产品包括水性成膜树脂乳液，隔热功能填料；所述隔热功能填料包括炭化植物纤维短纤；所述炭化植物纤维短纤长径比为3：1‑5：1；所述炭化植物纤维纤维短纤的长度分布范围为50‑60nm；所述炭化植物纤维短纤为中空结构。另外，还包括等电点为6.0‑6.5的明胶；所述明胶至少部分分散于炭化植物纤维中空结构内部；且所述环保保温涂料的pH为7.2‑7.5。其中炭化植物纤维是由含二氧化硅的植物纤维于惰性气体保护状态下，于温度为1500℃以上炭化得到，水性成膜树脂乳液为水性丙烯酸酯类乳液。本发明专利技术所得产品具有优异的保温隔热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种环保保温涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料
更具体地，涉及一种环保保温涂料及其制备方法。
技术介绍
隔热保温涂料可根据热量传递的三种不同方式，即对流(convection)、辐射(radiation)、传导(conduction)，基于不同的隔热保温机理进行相应设计。可将其分为反射型隔热保温涂料、辐射型隔热保温涂料和阻隔型隔热保温涂料。反射型隔热保温涂料可以高效反射可见光和近红外光辐射能量，减少涂层对的热量吸收；辐射型隔热保温涂料可将涂层吸收的热量以长波辐射形式穿过大气窗口发送到外部空间，通过改变热量吸收余量以及热量传递方向来阻碍热量向墙体内部传递以实现隔热保温目的。阻隔型隔热保温涂料通过阻止热量以传导方式传递至涂层内部被保护墙体来实现隔热保温目的；显而易见，综合以上三种隔热保温机理的复合型隔热保温涂料，可以多种隔热机理协同作用、优势互补，因而隔热效果优良。因此，需要从隔热保温机理出发，协调各项机理对应的性能参数，制备出隔热保温性能优异的涂料，使其最大限度地发挥隔热保温功效。建筑物的能源消耗绝大部分是由于冬季的供暖以及夏季的制冷通风，通过一系列措施对建筑物外墙进行有效地隔热保温，可以容易且低成本地实现建筑物节能减排。因此，隔热保温材料被广泛应用于建筑物的隔热保温。然而，传统的隔热保温材料多以厚层或者多层施用才可达到预期效果，这样往往会导致建筑细部构造愈加复杂，并且建筑物的净使用面积也会因此受到挤压，更有可能增加荷载从而导致建筑物有效承载力降低。另外，单纯地将封闭空气作为隔热保温层已经达到其理论性能的极限。基于上述原因，开发高性能隔热保温材料和研究隔热保温机理及解决方案就显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有保温涂料单纯地将封闭空气作为隔热保温层，无法进一步提升其保温隔热性能，且保温隔热层厚度无法进一步降低的缺陷和不足，提供一种环保保温涂料及其制备方法。本专利技术的目的是提供一种环保保温涂料。本专利技术另一目的是提供一种环保保温涂料的制备方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种环保保温涂料，包括水性成膜树脂乳液，隔热功能填料；所述隔热功能填料包括炭化植物纤维短纤；所述炭化植物纤维短纤长径比为3：1-5：1；所述炭化植物纤维纤维短纤的长度分布范围为50-60nm；所述炭化植物纤维短纤为中空结构。上述技术方案采用中空结构的植物纤维短纤作为隔热功能填料，并严格限定采用长度分布范围较窄的植物纤维短纤，植物纤维在炭化过程中，有机质炭化形成的中空结构孔壁亲水性下降，因此，在水性成膜树脂乳液中，水作为溶剂难以润湿其中空结构的孔壁，引起中空结构孔壁和水性成膜树脂之间存在界面，该界面可以作为良好的保温隔热层，阻隔热量的传递；同时，由于炭化植物纤维与水性成膜树脂乳液难以兼容，且由于采用尺寸较小的短纤，密度相对较小，因此在产品涂膜后，可以在涂膜干燥过程中，缓慢扩散渗透至涂料表层，并在涂料表面聚集形成隔热层，相比于传统涂料中，隔热功能填料在体系中均匀分散而言，在表面集中起到隔热保温作用的产品，相同隔热功能填料的添加量，可以起到更好的保温隔热效果，由此可以降低涂膜的厚度。进一步地，还包括等电点为6.0-6.5的明胶；所述明胶至少部分分散于炭化植物纤维中空结构内部；且所述环保保温涂料的pH为7.2-7.5。上述技术方案进一步在炭化植物纤维中空结构内部引入等电点为6.0-6.5的明胶分子，并将环保保温涂料产品pH调节至偏离其等电点的弱碱性环境，随着涂膜逐渐干燥，水分减少，体系中氢氧根离子浓度进一步增加，明胶等电点偏离的越来越远，在偏离过程中，氢氧根离子使得明胶分子结构中的羧基离子化，从而使其分子因为带有同种电荷而发生膨胀，膨胀过程中，引起炭化植物纤维中空建构的体积也随之膨胀，膨胀后体积增大，浮力也增大，更有利于炭化植物纤维向涂膜表面的扩散渗透。进一步地，所述炭化植物纤维是由含二氧化硅的植物纤维于惰性气体保护状态下，于温度为1500℃以上炭化得到。进一步地，所述植物纤维选自稻壳纤维、秸秆纤维、剑麻纤维、亚麻纤维中的任意一种。进一步地，所述水性成膜树脂乳液为水性丙烯酸酯类乳液；所述水性成膜树脂乳液中乳液颗粒为纳米颗粒，且纳米颗粒粒径分布范围为50-60nm。一种环保保温涂料的制备方法，具体制备步骤包括：将植物纤维和正硅酸乙酯混合后，加热回流反应，再经过滤后，用水浸泡，随后冷冻球磨，筛分，得包覆有二氧化硅的细化植物纤维；将包覆有二氧化硅的细化植物纤维于惰性气体保护状态下，以0.1-0.3℃缓慢升温至500-600℃，保温炭化后，以10-20℃/min速率快速升温至1500℃以上，保温炭化后，冷却，出料，筛分，得中空结构的炭化植物纤维短纤，即为隔热功能填料；所述炭化植物纤维短纤长径比为3：1-5：1；所述炭化植物纤维纤维短纤的长度分布范围为50-60nm；再将水性成膜树脂乳液，隔热功能填料，颜填料，助剂和水混合均匀，即得环保保温涂料。上述技术方案通过在植物纤维表面包覆水解产生的二氧化硅，并配合冷冻球磨，使得植物纤维细化并尽量不发生团聚，在后续缓慢升温过程中，外层包覆的二氧化硅层作为支撑结构层，内部有机质纤维炭化形成空心结构，并沿着纤维剪切力方向逐渐释放应力，随着升温速率的提升，应力增大，空心结构发生一定程度的扭曲，从而增大比表面积，后续在高温条件下，表层二氧化硅和内层炭质之间反应形成碳化硅，起到良好的补强效果，避免中空植物纤维结构塌陷。进一步地，所述具体制备步骤还包括：将隔热功能填料浸渍于明胶水溶液中，再经过滤，洗涤和干燥，得吸附有明胶的隔热功能填料；再将隔热功能填料，水性成膜树脂乳液，颜填料，助剂和水混合均匀后，调节pH至7.2-7.5；所述明胶选用等电点为6.0-6.5的明胶。进一步地，所述植物纤维选自稻壳纤维、秸秆纤维、剑麻纤维、亚麻纤维中的任意一种。进一步地，所述水性成膜树脂乳液为水性丙烯酸酯类乳液；所述水性成膜树脂乳液中乳液颗粒为纳米颗粒，且纳米颗粒粒径分布范围为50-60nm。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1将含水率为10％的植物纤维和正硅酸乙酯按照质量比为1：1混合倒入带有回流冷凝管的反应釜中，于温度为75℃条件下，加热回流反应4h后，过滤，收集滤饼，再将所得滤饼倒入水中，于室温条件下，持续浸泡6h后，于温度为-20℃条件下完全冷冻，得冷冻料，再将冷冻料转入球磨罐中，并按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为200r/min，公转转速为300r/min，温度为-8℃条件下，持续冷冻球磨混合4h后，筛分出长度分布范围为20-200nm的球磨料，即为包覆有二氧化硅的细化植本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保保温涂料，其特征在于，包括水性成膜树脂乳液，隔热功能填料；/n所述隔热功能填料包括炭化植物纤维短纤；/n所述炭化植物纤维短纤长径比为3：1-5：1；/n所述炭化植物纤维纤维短纤的长度分布范围为50-60nm；/n所述炭化植物纤维短纤为中空结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保保温涂料，其特征在于，包括水性成膜树脂乳液，隔热功能填料；
所述隔热功能填料包括炭化植物纤维短纤；
所述炭化植物纤维短纤长径比为3：1-5：1；
所述炭化植物纤维纤维短纤的长度分布范围为50-60nm；
所述炭化植物纤维短纤为中空结构。


2.根据权利要求1所述的一种环保保温涂料，其特征在于，还包括等电点为6.0-6.5的明胶；所述明胶至少部分分散于炭化植物纤维中空结构内部；且所述环保保温涂料的pH为7.2-7.5。


3.根据权利要求1所述的一种环保保温涂料，其特征在于，所述炭化植物纤维是由含二氧化硅的植物纤维于惰性气体保护状态下，于温度为1500℃以上炭化得到。


4.根据权利要求3所述的一种环保保温涂料，其特征在于，所述植物纤维选自稻壳纤维、秸秆纤维、剑麻纤维、亚麻纤维中的任意一种。


5.根据权利要求1所述的一种环保保温涂料，其特征在于，所述水性成膜树脂乳液为水性丙烯酸酯类乳液；所述水性成膜树脂乳液中乳液颗粒为纳米颗粒，且纳米颗粒粒径分布范围为50-60nm。


6.一种环保保温涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：
将植物纤维和正硅酸乙酯混合后，加热回流反应，再经过滤后，用水浸泡，随后冷冻球磨，筛分，得包覆有二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：田超群，
申请(专利权)人：田超群，
类型：发明
国别省市：河南;41