氣凝膠防結(jié)露涂料、其制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣凝膠防結(jié)露涂料、其制備方法及應(yīng)用。該氣凝膠防結(jié)露涂料包含作為主要組分的氣凝膠粉體材料和水性粘結(jié)劑以及可選擇性添加或不添加的添加劑。其中，所述氣凝膠粉體材料的含量優(yōu)選為10-50wt%，并可選自二氧化硅氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠、石墨烯氣凝膠。由所述涂料形成的防結(jié)露涂層在溫度27℃，相對濕度85%的條件下，導(dǎo)熱系數(shù)約0.02~0.055W/m*K，密度約0.5~0.7g/ cm3，通過改變漿料的制備以及涂布工藝，可以調(diào)控涂層表面的親疏水性。本發(fā)明的涂料及由其形成的防結(jié)露涂層具有優(yōu)良的防結(jié)露性能和隔熱保溫性能，且在長期使用后無吸濕膨脹、粘附力降低等問題，亦不會霉變，生物安全性高，外形美觀。
【專利說明】氣凝膠防結(jié)露涂料、其制備方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明特別涉及一種氣凝膠防結(jié)露涂料、其制備方法及應(yīng)用，屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]結(jié)露是指物體表面溫度低于附近空氣露點溫度時表面出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象。在供排水管道、高層住宅地下室、住宅外飄窗、倉庫、電力、通訊設(shè)備、機房、儀表室、空調(diào)、機箱等表面，當(dāng)空氣達到一定的濕度，與濕空氣接觸的部位冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時，在其界面附近空氣中所含的水蒸氣會凝結(jié)成水而變成水滴，出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，這種結(jié)露現(xiàn)象長時間會帶來設(shè)備損壞、產(chǎn)品霉變或生銹等不良影響，嚴(yán)重的會引起惡性安全事故。
[0003]目前，防止結(jié)露產(chǎn)生的手段，主要是通過設(shè)備或房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，例如專利CN2881424和專利201801991U，公開了使用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止結(jié)露的產(chǎn)生；或者對系統(tǒng)進行調(diào)溫調(diào)濕控制，例如專利CN203734174U、專利CN201844138U和專利CN101975762A，公開了使用加熱控溫或除濕設(shè)計的方式，防止結(jié)露的產(chǎn)生。
[0004]除了以上兩種方法，通過使用防結(jié)露涂料，也能延緩或者防止結(jié)露的產(chǎn)生。一般而言，防結(jié)露涂料主要有三種，一種是通過涂層，改善表面的親水性，降低表面結(jié)露現(xiàn)象，如專利EP1845141通過添加納米材料來降低涂料表層的接觸角；第二種是利用涂層的吸水性，也就是說，當(dāng)涂層表面溫度在露點以下時，能快速吸收大量潮氣或結(jié)露水；當(dāng)涂層表面溫度在露點以上時，又能釋放出部分的吸附水，從而達到防結(jié)露的目的，如專利EP0908500公開了使用強吸水性的高分子涂層來降低光學(xué)鏡頭等表面的結(jié)露現(xiàn)象；又如專利CN101962505A公開了使用疏松多孔吸水性強的粉末材料、高吸水性的高分子材料和親水性高分子乳液的防結(jié)露涂料；第三種是集吸水、防霉和隔熱為一體的內(nèi)墻涂料，例如，專利CN101348630A，公開了使用吸濕材料、隔熱材料、防霉材料、無機填料的內(nèi)墻涂料，降低建筑物表面的結(jié)露和發(fā)霉現(xiàn)象。
[0005]采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計或者調(diào)溫調(diào)濕控制的防結(jié)露方式，不僅成本造價高，而且難以在已經(jīng)成型的設(shè)備或房屋中使用，因此，采用防結(jié)露涂料的方式，施工簡單，造價較低。然而，上述三種類型的防結(jié)露涂料主要基于吸濕或潤濕原理，存在結(jié)露隱患，譬如吸水飽和，降低防結(jié)露效果，并且由于涂層吸水膨脹，會使得涂層和基底之間的粘結(jié)力降低，無法長久有效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種氣凝膠防結(jié)露涂料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供所述氣凝膠防結(jié)露涂料的應(yīng)用。
[0008]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0009]一種氣凝膠防結(jié)露涂料，其包含:作為主要組分的氣凝膠粉體材料和水性粘結(jié)劑，以及可選擇性添加或不添加的添加劑。
[0010]在較為優(yōu)選的實施方案中，所述氣凝膠防結(jié)露涂料包含10?50wt%氣凝膠粉體材料。
[0011]其中，當(dāng)氣凝膠粉體材料的含量低于10#%時，防結(jié)露涂料的隔熱性能略差，防結(jié)露效果欠佳，可以與吸濕性防結(jié)露涂料配合使用，而在氣凝膠粉體材料的含量高于50wt%時，雖然隔熱性能優(yōu)異，防結(jié)露效果優(yōu)異，但是涂膜的機械性能較差，并且外觀欠佳，可以作為防結(jié)露夾層材料使用。
[0012]其中，所述氣凝膠粉體材料為隔熱性能優(yōu)異的納米孔材，其密度在0.05g/ml到0.3g/ml之間，粒徑大小在0.1微米到2mm之間，比表面在500m2/g到1200m2/g之間，熱導(dǎo)率在0.01ff/m.k到0.04ff/m *k之間，并至少可選自二氧化娃氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠、石墨烯氣凝膠中的任一種，但不限于此。
[0013]在較為優(yōu)選的實施方案中，所述氣凝膠防結(jié)露涂料包含10?50wt%水性粘結(jié)劑。其中水性粘結(jié)劑系作為防結(jié)露涂料的主要成膜物質(zhì)。
[0014]所述水性粘結(jié)劑至少可選自水性純丙乳液、水性醋丙乳液、水性苯丙乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、水性環(huán)氧樹脂乳液、水性有機硅乳液中的任一種，但不限于此。
[0015]進一步的，所述添加劑包括無機填料和/或助劑。其中，無機填料主要系用以增強涂料的強度，使其具有良好的施工性能和抗污性能。助劑主要為了將疏水性的氣凝膠材料穩(wěn)定分散至水性基材中，并且通過添加助劑，可以進一步提升涂膜的施工性能和成膜性能。
[0016]在較為優(yōu)選的實施方案中，所述氣凝膠防結(jié)露涂料包含O?10wt%無機填料。
[0017]在較為優(yōu)選的實施方案中，所述氣凝膠防結(jié)露涂料包含O?1wt%助劑。
[0018]當(dāng)無機填料和/或助劑的含量大于10被％時，會嚴(yán)重影響氣凝膠防結(jié)露涂料的隔熱性能，使其防結(jié)露效果變差。
[0019]進一步的，所述無機填料至少可選自白炭黑、鈦白粉、重鈣粉、輕鈣、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉狀硅酸鹽類纖維中的任一種，但不限于此。
[0020]進一步的，所述助劑至少可選自消泡劑、分散劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑、成膜助劑、顏料中的任一種，但不限于此。
[0021]其中，所述消泡劑可選自但不限于壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂鹽、硅油、聚醚類、高級醇、礦物油、植物油中的一種或幾種。
[0022]其中，所述分散劑可以是陽離子表面活性劑，如十六烷基二甲基芐基氯化銨、烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨等，也可以是陰離子表面活性劑，如仲烷基磺酸鈉、仲烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鹽、仲烷基硫酸鈉與烷基苯磺酸鈉的混合物、仲烷基硫酸鈉等，也可以是非離子表面活性劑，如蔗糖單月桂酸酯、蔗糖單油酸酯、蔗糖單棕櫚酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙稀醚等之中的一種或幾種。
[0023]其中，所述流平劑可以是但不限于佛爾酮、二丙酮醇、純丙烯酸流平劑、氟改性丙烯酸流平劑、磷酸酯改性丙烯酸流平劑、氟碳化合物類流平劑、有機硅流平劑中的一種或幾種。
[0024]其中，所述增稠劑可以是但不限于二氧化硅、陶土、粘土、高嶺土、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、水溶性高分子合成增稠劑、締結(jié)性增稠劑中的一種或幾種。
[0025]其中，所述潤濕劑可以是但不限于碳氫化合物潤濕劑、有機硅聚醚潤濕劑、氟碳化合物潤濕劑中的一種或幾種。
[0026]其中，所述成膜助劑可以是但不限于醇類如苯甲醇，醇酯類如十二碳醇酯，醇醚類如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚，醇醚酯類如己二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。
[0027]其中，所述顏料可以是但不限于金屬的氧化物、硫化物、硫酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽、偶氮顏料、酞青顏料、雜環(huán)顏料、色淀顏料、染料、熒光增白劑和熒光顏料中的一種或幾種。
[0028]進一步的，所述氣凝膠防結(jié)露涂料的粘度為3500mPa/s?4500mPa/s。
[0029]一種制備所述氣凝膠防結(jié)露涂料的方法，其包括:至少將氣凝膠粉體材料與水性粘結(jié)劑均勻混合，獲得所述氣凝膠防結(jié)露涂料。
[0030]進一步的，該制備方法具體還可包括:將水性粘結(jié)劑、助劑和無機填料混合預(yù)拌，再加入氣凝膠粉末繼續(xù)混合，直至混合均勻。
[0031 ] 本發(fā)明的制備工藝中，物料混合方法可以是球磨、機械攪拌、砂磨、三輥研磨等混合方法中的任一種或多種，且不限于此。
[0032]由所述氣凝膠防結(jié)露涂料形成的防結(jié)露涂層。
[0033]進一步的，所述防結(jié)露涂層厚度為0.01?10mm，在溫度為27°C，相對濕度為85%的條件下，導(dǎo)熱系數(shù)為0.02?0.055ff/m.K，密度為0.15?0.7g/cm3。
[0034]一種裝置，包含所述的氣凝膠防結(jié)露涂料或所述的防結(jié)露涂層。
[0035]本發(fā)明氣凝膠防結(jié)露涂料主要是利用涂料中氣凝膠材料極為優(yōu)異的隔熱性能實現(xiàn)防結(jié)露，而非是基于吸濕原理，換言之，也就是通過涂層的優(yōu)異隔熱性能提高物體表面的溫度，使之不低于濕空氣的飽和溫度，從而防止結(jié)露的產(chǎn)生。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:
[0037]I)該防結(jié)露涂料不會發(fā)生吸濕膨脹、粘附力降低的現(xiàn)象，提升防結(jié)露涂料的長期使用效果，降低由于吸濕膨脹所帶來的安全隱患。
[0038]2)由該防結(jié)露涂料形成的防結(jié)露涂層內(nèi)部基本上不含水分，可以有效的抑制霉菌等微生物的生長，使涂層不發(fā)生霉變，提高涂層的美觀效果和生物安全性。
[0039]3)由該防結(jié)露涂料形成的防結(jié)露涂層不僅具有優(yōu)良的防結(jié)露性能，同時也具有很好的隔熱性能。在某些場合的應(yīng)用，如建筑領(lǐng)域，除了具有防結(jié)露之外，還能夠有效的起到隔熱保溫的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明實施例1中一種涂層防結(jié)露測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為本發(fā)明實施例1所制備的氣凝膠防結(jié)露涂層的防結(jié)露效果的照片。

【具體實施方式】
[0042]以下結(jié)合若干較佳實施例及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的解釋說明。
[0043]實施例1:將20g水性苯丙乳液(固含量為50% )、2g十二烷基磺酸鈉、2g白炭黑使用機械攪拌器混合，攪拌速度10rpm，攪拌時間5分鐘，得到均勻混合液，在此混合液中加入3.5g 二氧化硅氣凝膠粉體，該粉體密度為0.07g/cc,平均粒徑為50微米，比表面積在500m2/g到1200m2/g之間，攪拌速度為500rpm，攪拌時間為30分鐘，可得到乳白色穩(wěn)定的楽料，漿料粘度為4000mPa/s。將此氣凝膠防結(jié)露涂料刷涂到所需基底表面，在室溫下干燥24小時后，便可得到防結(jié)露涂層，涂層的熱導(dǎo)率為0.045ff/m.k，密度為0.65g/cc。該涂層平整美觀，與基板結(jié)合牢固，即使長時間在低溫、高濕度環(huán)境中，涂層表面結(jié)露很少，且經(jīng)長期使用后無膨脹、霉變現(xiàn)象，并保持良好隔熱、保溫、防結(jié)露效果。通過圖1所示裝置，測試溫度為15°C，相對濕度為85%，七個小時后，無氣凝膠涂層結(jié)露滴到量筒中的體積為14mL，相同條件下有氣凝膠涂層的結(jié)露體積為4mL。
[0044]實施例2將20g水性聚氨酯乳液(固含量為35% )、3g壬基酚聚氧乙烯醚、Ig輕質(zhì)碳酸鈣使用機械攪拌器混合，攪拌速度10rpm，攪拌時間5分鐘，得到均勻混合液，在此混合液中加入2.5g 二氧化鈦氣凝膠粉體，該粉體密度為0.07g/cc,平均粒徑為50微米，攪拌速度為500rpm，攪拌時間為30分鐘，可得到乳白色穩(wěn)定的漿料，漿料粘度為3500mPa/s。將此氣凝膠防結(jié)露涂料刷涂到所需基底表面，在室溫下干燥24小時后，便可得到防結(jié)露涂層，涂層的熱導(dǎo)率為0.055ff/m.k，密度為0.6g/cco該涂層平整美觀，與基板結(jié)合牢固，即使長時間在低溫、高濕度環(huán)境中，涂層表面結(jié)露很少，且具有抗菌防霉效果，經(jīng)長期使用后無膨脹、霉變現(xiàn)象，并保持良好隔熱、保溫、防結(jié)露效果。
[0045]實施例3將20g水性純丙乳液(固含量為50% )、3.5g十六烷基氯化吡啶、3g醇酯十二使用機械攪拌器混合，攪拌速度10rpm，攪拌時間5分鐘，得到均勻混合液，在此混合液中加入5g石墨稀氣凝膠粉體，該粉體密度為0.07g/cc，平均粒徑為50微米，攪拌速度為500rpm，攪拌時間為30分鐘，可得到乳白色穩(wěn)定的漿料，漿料粘度為4500mPa/s。將此氣凝膠防結(jié)露涂料噴涂到所需基底表面，在室溫下干燥8小時后，便可得到防結(jié)露涂層，涂層的熱導(dǎo)率為0.035ff/m.k，密度為0.62g/cc。該涂層平整美觀，與基板結(jié)合牢固，即使長時間在低溫、高濕度環(huán)境中，涂層表面結(jié)露很少，且經(jīng)長期使用后無膨脹、霉變現(xiàn)象，并保持良好隔熱、保溫、防結(jié)露效果。例如，請參閱圖2所示，在溫度為27°C，相對濕度為85%的條件下，基底表面未被該涂層防護的區(qū)域大量結(jié)露，而有該涂層防護的區(qū)域表面完全未出現(xiàn)結(jié)Mo
[0046]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所揭示的乃較佳實施例的一種或多種，凡是局部的變更或修飾而源于本發(fā)明的技術(shù)思想而為熟習(xí)該項技術(shù)的人所易于推知的，俱不脫離本發(fā)明的專利權(quán)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于包含:作為主要組分的氣凝膠粉體材料和水性粘結(jié)劑，以及可選擇性添加或不添加的添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于包含10?50#%氣凝膠粉體材料，所述氣凝膠粉體材料的密度為0.05g/ml?0.3g/ml，粒徑為0.1微米?2mm，比表面為500m2/g?1200m2/g，熱導(dǎo)率為0.01ff/m.k?0.04ff/m.k，并至少選自二氧化娃氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠、石墨烯氣凝膠中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于包含10?50#%水性粘結(jié)劑，所述水性粘結(jié)劑至少選自水性純丙乳液、水性醋丙乳液、水性苯丙乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、水性環(huán)氧樹脂乳液、水性有機硅乳液中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于所述添加劑包括無機填料和/或助劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于包含O?10wt%無機填料，所述無機填料至少選自白炭黑、鈦白粉、重鈣粉、輕鈣、煅燒高嶺土、重晶石、滑石粉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、硅藻土、海泡石粉、粉狀硅酸鹽類纖維中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣凝膠防結(jié)露涂料，其特征在于包含O?1wt%助劑，所述助劑至少選自消泡劑、分散劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑、成膜助劑、顏料中的任一種。
7.權(quán)利要求1-6中任一項所述氣凝膠防結(jié)露涂料的制備方法，其特征在于包括:至少將氣凝膠粉體材料與水性粘結(jié)劑均勻混合，獲得所述氣凝膠防結(jié)露涂料。
8.由權(quán)利要求1-6中任一項所述氣凝膠防結(jié)露涂料形成的防結(jié)露涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防結(jié)露涂層，其特征在于所述涂層的厚度為0.01?10mm，在溫度為27°C，相對濕度為85%的條件下，導(dǎo)熱系數(shù)為0.02?0.055ff/m.K，密度為0.15?0.7g/cm3。
10.一種裝置，其特征在于包含權(quán)利要求1-6中任一項所述的氣凝膠防結(jié)露涂料或權(quán)利要求8-9中任一項所述的防結(jié)露涂層。
【文檔編號】C09D5/16GK104497729SQ201410771503
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】王璇, 張格豐, 王雙 申請人:蘇州同玄新材料有限公司