水性纳米隔热保温涂料的制备与性能研究

郭金辉

深圳恒固纳米科技有限公司

1 纳米隔热涂料的制备

1.1 主要原料及设备

本实验所用原料如表1所示。

表1 实验原料及试剂

主要实验仪器如表2所示。

表2 实验仪器及设备

1.2 水性纳米保温隔热涂料制备过程

（1）先将乳液放入到蒸馏水中，进行充分的溶解，搅拌材料使其混合均匀。然后向搅拌好的溶液中按配方加入分散剂、润湿剂以及消泡剂（注：消泡剂加入少量，2/3 足以）。再次使用搅拌机对加入新材料后的溶液进行搅拌，使其充分混合。

（2）在上述操作的基础下加入SiO2气凝胶粉末，使用分散机进行高速搅拌（高速搅拌时间原则上持续45min以上），最终得到气凝胶料浆。得到的气凝胶浆料在超声分散机高速运转下进行分散，持续时间在30min左右。

（3）将填料和其他助剂按一定比例投入经超声分散的气凝胶浆料中，再次使用高速分散机进行搅拌分散（时间持续30min以上）。在合适转速时，加入空心玻璃微珠及另外1/3消泡剂，第三次搅拌分散作业（20min以上）。最后边滴加氨水，边使用电子pH计进行测量，使浆料pH=8-10。

2 涂料性能测试方法

（1）外观检查目测法检查外观。

（2）粘度测试 涂料粘度的具体测定方法按GB/T1723--19935《涂料粘度测定法》的规定进行。

（3）涂膜厚度 目测或量去涂膜厚度。

（4）耐水性测试 把样品板放在水中浸泡一段时间,观察涂层的变化。

（5）涂层的耐碱性耐碱性测试配制0.5%的NaOH溶液,把样品放在里边浸泡，观察涂层的变化。（6）干燥时间测试观察涂料表干，完全干燥的时间。（7）附着力测定 按照国家标准要求对其进行测定。（8）铅笔硬度测定 可用划痕硬度法予以测定。

（9）耐候性 漆膜抵抗风雨霜等气候条件的破坏作用而保持原性能的能力称为漆膜的耐候性。

（10）涂料的导热系数测试 选用合适的导热系数仪完成测试工作。

（11）涂料节能降温实验 首先将涂料涂在所选的样板上且厚度适宜，其次将涂覆材料面放置在高温灯下，最后待高温灯达到一定温度时即可通过测量样板温度完成涂料的节能降温实验。

3 结果与讨论

3.1 SiO2气凝胶的用量对隔热性能的影响

在影响涂料隔热性能的因素中，SiO2气凝胶的用量按理来说添加量越大制备出的涂料隔热性能就越好。研究表明，虽然随着SiO2气凝胶使用量的增大，涂料的纳米结构增多，导热系数下降，但是一味的增加SiO2气凝胶的用量，可能会导致其他原料的性能发生改变，导致产品强度降低，且附着力也随着下降。因此需要通过实验寻找最合适的用量通过实验数据分析对比可得，当SiO2气凝胶添加量达到8%时，导热系数的变化趋近平稳，附着力开始有显著变化。通过其他的一些隔热试验，SiO2气凝胶含量在4%时具有最好的隔热效果，且附着力也相对较好。因此，结合试验数据可以认为：在SiO2气凝胶的添加量为4%时，可以制备出性能最好的纳米绝热材料。

3.2 填料对产品隔热性能的影响

除了上述因素的影响外，填料也同样会对产品的性能产生影响。金红石型钛白粉、碳化硅等填料可以将吸收的热量发射出去（具有良好的红外辐射率）。研究表明，加入填料后的产品，隔热性能有明显的提高。

3.3 产品制备过程中产生影响的因素

水性纳米保温材料，显而易见溶剂为水，但一般的气凝胶材料都具有疏水性，很难被均匀分散在水溶液中。因此在加入气凝胶的过程中需要配合加入合适的分散剂、润湿剂、消泡剂等表面活性剂进行相关处理。

根据1.2 水性纳米保温隔热涂料的制备过程可知：在加入表面活性剂后需要利用高速搅拌机及超声分散机对其进行一系列的操作处理才可使气凝胶均匀得分散在水溶液中，形成气凝胶浆料。同样在1.2中可知分散剂、润湿剂及消泡剂等表面活性剂的用量及添加时刻有着严格的要求，会对浆料的改性有着非常大的影响。例如，在分散剂、润湿剂的添加量出现问题时，会导致浆料中气凝胶粉末与水不相容的情况，粉末漂浮在溶剂上层，即使景经过搅拌分散也无法使其相互融合，后续工作无法开展。而超过一定剂量，会破坏浆料结构，无法达到理想的保温隔热状态。就消泡剂而言，加入量不够会造成浆料、产品中起泡较多，影响施工。

4 结语

水性纳米隔热涂料具有保温隔热、节能环保等优点，近年来得到广大人民群众的青睐。由于其制备过程中生产成本高，影响因素较多，对设备的要求也比较高。因此，下一步的工作就要求相关工作人员做好新工艺的研发工作，努力提升水性纳米隔热涂料的相关性能。