一种高性能保温纳米复合材料及其制备方法

申请号 CN201710651788.6 申请日 2017-08-02 公开(公告)号 CN107399925A 公开(公告)日 2017-11-28
申请人 合肥尚涵装饰工程有限公司; 发明人 俞克波;
摘要 本 发明 公开了一种高性能保温纳米 复合材料 ,包括以下重量份的原料:无机 纳米材料 16-20份、高强短 纤维 6-8份、负离子粉料3-5份、阻燃添加剂6-10份、玻璃微珠5-9份、 矿石 填料8-14份、加工助剂9-13份、复合乳液16-20份、 乙醇 7-9份、丙二醇1-3份、 水 9-11份。本发明的纳米复合材料具有优异的保温、 阻燃性 能,其粘结性能较好,抗压 抗拉强度 和抗裂性能优良,此外还有较好的负离子产生能 力 ,益身健体、安全环保;其制备工艺简明,具有较高的实用价值和良好的应用前景。
权利要求

1.一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:
无机纳米材料16-20份、高强短纤维6-8份、负离子粉料3-5份、阻燃添加剂6-10份、玻璃微珠5-9份、矿石填料8-14份、加工助剂9-13份、复合乳液16-20份、乙醇7-9份、丙二醇1-3份、9-11份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述高性能保温纳米复合材料包括以下重量份的原料:
无机纳米材料18份、高强短纤维7份、负离子粉料4份、阻燃添加剂8份、玻璃微珠7份、矿石填料10份、加工助剂11份、复合乳液18份、乙醇8份、丙二醇2份、水10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述无机纳米材料为纳米化锆、纳米二氧化、纳米氧化、纳米氧化锌、纳米白粉按照重量比1:
2:1:3:2组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述高强短纤维为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维按照重量比2:1:1组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述负离子粉料为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉按照重量比3:1:1组成的混合物;
所述复合乳液为丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液按照重量比3:4:1组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述阻燃添加剂为氢氧化铝、磷酸锌和氢氧化镁按照重量比2:3:1组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、灰按照重量比3:2:1组成的混合物,所述填料的粒径为过300目。
8.根据权利要求1或2所述的一种高性能保温纳米复合材料,其特征在于,所述加工助剂为憎水剂、引气剂、分散剂、消泡剂按照重量比2:1:1:0.5组成的混合物;所述憎水剂为硬脂酸盐类憎水剂,所述引气剂为烷基磺酸盐类引气剂,所述分散剂为六偏磷酸钠,所述消泡剂为磷酸三丁酯。
9.一种制备如权利要求1或2所述高性能保温纳米复合材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到30-40℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为350-450r/min,搅拌30-40分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为50-60℃,搅拌20-30分钟,搅拌转速200-300r/min,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间25-35分钟,搅拌转速5000-6000r/min,压为2.3-2.5MPa,温度为60-70℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种高性能保温纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤为:
步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到35℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为400r/min,搅拌35分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为55℃,搅拌25分钟,搅拌转速250r/min,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间30分钟,搅拌转速5500r/min,压力为
2.4MPa,温度为65℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。

说明书全文

一种高性能保温纳米复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环保纳米材料技术领域,具体涉及一种高性能保温纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 一方面建筑物的保温和隔热是建筑节能的需要,而建筑物能量损耗的30%~ 50%是通过屋顶和围护结构损失的。所以,有效地做好屋顶与围护结构的保温与隔热是建筑节能的关键环节。目前外墙保温材料主要有膨胀型聚苯板薄抹灰外墙保温系统、聚苯颗粒保温浆料、膨胀珍珠岩保温浆料、中空陶粒保温浆料等几种。虽然有机外墙保温材料保温隔热效果显著,但由于其造价较高、施工复杂、防火性能较差等特点,所以有机保温材料的应用不及无机保温材料。
[0003] 另一方面性节能涂料是一种有机挥发物含量低、生产施工安全,不易燃、无毒性的绿色涂料,符合涂料技术的现代发展方向,社会、环境及经济效益高。因此,水性节能涂料在设备及建筑方面的推广应用具有重要的意义。设备、建筑节能材料中因隔热保温材料使用方便、隔热效果好及经济可行等优点而越来越受到人们的青睐,发展前景广阔,将有望促进涂料市场及隔热材料应用领域的扩展。
[0004] 此外无机保温材料,例如岩矿棉玻璃棉泡沫混凝土、玻化微珠等,虽然燃烧性能达到A 级,但是导热系数较差,保温性能欠佳,甚至遇水失效,单独使用很难达到理想的隔热保温节能效果。发展隔热保温优异,防火安全、环保兼顾的环境友好型水性纳米隔热保温材料技术。

发明内容

[0005] 针对现有技术缺陷,本发明的目的是提供一种高性能保温纳米复合材料,该纳米复合材料具有优异的保温、阻燃性能,其粘结性能较好,抗压抗拉强度和抗裂性能优良,此外还有较好的负离子产生能,益身健体、安全环保;其制备工艺简明,具有较高的实用价值和良好的应用前景。
[0006] 本发明解决技术问题采用如下技术方案:本发明提供了一种高性能保温纳米复合材料,包括以下重量份的原料:
无机纳米材料16-20份、高强短纤维6-8份、负离子粉料3-5份、阻燃添加剂6-10份、玻璃微珠5-9份、矿石填料8-14份、加工助剂9-13份、复合乳液16-20份、乙醇7-9份、丙二醇1-3份、水9-11份。
[0007] 优选地,所述高性能保温纳米复合材料包括以下重量份的原料:无机纳米材料18份、高强短纤维7份、负离子粉料4份、阻燃添加剂8份、玻璃微珠7份、矿石填料10份、加工助剂11份、复合乳液18份、乙醇8份、丙二醇2份、水10份。
[0008] 优选地,所述无机纳米材料为纳米化锆、纳米二氧化、纳米氧化、纳米氧化锌、纳米白粉按照重量比1:2:1:3:2组成的混合物。
[0009] 优选地,所述高强短纤维为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维按照重量比2:1:1组成的混合物。
[0010] 优选地,所述负离子粉料为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉按照重量比3:1:1组成的混合物;所述复合乳液为丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液按照重量比3:4:1组成的混合物。
[0011] 优选地,所述阻燃添加剂为氢氧化铝、磷酸锌和氢氧化镁按照重量比2:3:1组成的混合物。
[0012] 优选地,所述矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、灰按照重量比3:2:1组成的混合物,所述填料的粒径为过300目。
[0013] 优选地,所述加工助剂为憎水剂、引气剂、分散剂、消泡剂按照重量比2:1:1:0.5组成的混合物;所述憎水剂为硬脂酸盐类憎水剂,所述引气剂为烷基磺酸盐类引气剂,所述分散剂为六偏磷酸钠,所述消泡剂为磷酸三丁酯。
[0014] 本发明还提供一种高性能保温纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到30-40℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为350-450r/min,搅拌30-40分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为50-60℃,搅拌20-30分钟,搅拌转速200-300r/min,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间25-35分钟,搅拌转速5000-6000r/min,压力为2.3-2.5MPa,温度为60-70℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
[0015] 优选地,所述高性能保温纳米复合材料的制备步骤为:步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到35℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为400r/min,搅拌35分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为55℃,搅拌25分钟,搅拌转速250r/min,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间30分钟,搅拌转速5500r/min,压力为
2.4MPa,温度为65℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
[0016] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:(1)本发明的一种高性能保温纳米复合材料添加的高强短纤维,主要为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维,一方面其可以穿过连接材料中其他添加物的微孔,起到连接骨架的作用,能够有效防止材料的开裂现象,另一方面这些纤维交织其的网状物也可以起到一定的保温作用。
[0017] (2)本发明的一种高性能保温纳米复合材料采用的复合乳液,主要由丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液组合而成,几者复合作用具有优异的回弹性、柔韧性、粘接性、防水性、耐候性、耐沾污性和耐老化性等性能。
[0018] (3)本发明的一种高性能保温纳米复合材料添加的负离子粉料主要为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉,几者能够大大提高空气中负离子的含量,使得有益健康,环保安全;其次添加的矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、粉煤灰,其疏松多孔的性质能够有效吸收空气中的有害物质,达到了净化空气的效果。
[0019] (4)本发明的一种高性能保温纳米复合材料采用了大量的无机纳米材料,主要为纳米氧化锆、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米钛白粉,可以发挥出各纳米组分的协同作用和性能互补,减弱或避免了单一组分引起的不足,提高了材料的保温隔热特性、以及耐洗刷性及抗菌自洁性等综合性能。
[0020] (5)本发明的一种高性能保温纳米复合材料具有优异的保温、阻燃性能,其粘结性能较好,抗压抗拉强度和抗裂性能优良,此外还有较好的负离子产生能力,益身健体、安全环保;其制备工艺简明,具有较高的实用价值和良好的应用前景。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1.本实施例的一种高性能保温纳米复合材料,包括以下重量份的原料:
无机纳米材料16份、高强短纤维6份、负离子粉料3份、阻燃添加剂6份、玻璃微珠5份、矿石填料8份、加工助剂9份、复合乳液16份、乙醇7份、丙二醇1份、水9份。
[0023] 本实施例中的无机纳米材料为纳米氧化锆、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米钛白粉按照重量比1:2:1:3:2组成的混合物。
[0024] 本实施例中的高强短纤维为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维按照重量比2:1:1组成的混合物。
[0025] 本实施例中的负离子粉料为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉按照重量比3:1:1组成的混合物;所述复合乳液为丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液按照重量比3:4:1组成的混合物。
[0026] 本实施例中的阻燃添加剂为氢氧化铝、磷酸锌和氢氧化镁按照重量比2:3:1组成的混合物。
[0027] 本实施例中的矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、粉煤灰按照重量比3:2:1组成的混合物,所述填料的粒径为过300目。
[0028] 本实施例中的加工助剂为憎水剂、引气剂、分散剂、消泡剂按照重量比2:1:1:0.5组成的混合物;所述憎水剂为硬脂酸盐类憎水剂,所述引气剂为烷基磺酸盐类引气剂,所述分散剂为六偏磷酸钠,所述消泡剂为磷酸三丁酯。
[0029] 本实施例的一种高性能保温纳米复合材料制备方法,包括以下步骤:步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到30℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为350r/min,搅拌30分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为50℃,搅拌20分钟,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间25分钟,搅拌转速5000r/min,压力为
2.3MPa,温度为60℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
[0030] 实施例2.本实施例的一种高性能保温纳米复合材料,包括以下重量份的原料:
无机纳米材料20份、高强短纤维8份、负离子粉料5份、阻燃添加剂10份、玻璃微珠9份、矿石填料14份、加工助剂13份、复合乳液20份、乙醇9份、丙二醇3份、水11份。
[0031] 本实施例中的无机纳米材料为纳米氧化锆、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米钛白粉按照重量比1:2:1:3:2组成的混合物。
[0032] 本实施例中的高强短纤维为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维按照重量比2:1:1组成的混合物。
[0033] 本实施例中的负离子粉料为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉按照重量比3:1:1组成的混合物;所述复合乳液为丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液按照重量比3:4:1组成的混合物。
[0034] 本实施例中的阻燃添加剂为氢氧化铝、磷酸锌和氢氧化镁按照重量比2:3:1组成的混合物。
[0035] 本实施例中的矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、粉煤灰按照重量比3:2:1组成的混合物,所述填料的粒径为过300目。
[0036] 本实施例中的加工助剂为憎水剂、引气剂、分散剂、消泡剂按照重量比2:1:1:0.5组成的混合物;所述憎水剂为硬脂酸盐类憎水剂,所述引气剂为烷基磺酸盐类引气剂,所述分散剂为六偏磷酸钠,所述消泡剂为磷酸三丁酯。
[0037] 本实施例的一种高性能保温纳米复合材料制备方法,包括以下步骤:步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到40℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为450r/min,搅拌40分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为60℃,搅拌30分钟,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间35分钟,搅拌转速6000r/min,压力为
2.5MPa,温度为70℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
[0038] 实施例3.本实施例的一种高性能保温纳米复合材料,包括以下重量份的原料:
无机纳米材料18份、高强短纤维7份、负离子粉料4份、阻燃添加剂8份、玻璃微珠7份、矿石填料10份、加工助剂11份、复合乳液18份、乙醇8份、丙二醇2份、水10份。
[0039] 本实施例中的无机纳米材料为纳米氧化锆、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米钛白粉按照重量比1:2:1:3:2组成的混合物。
[0040] 本实施例中的高强短纤维为玻璃纤维、莫来石晶体纤维和高铝纤维按照重量比2:1:1组成的混合物。
[0041] 本实施例中的负离子粉料为天然负离子粉、无机压电晶体矿石粉、电气石矿粉按照重量比3:1:1组成的混合物;所述复合乳液为丙烯酸乳液、聚乙烯醇乳液和醋丙乳液按照重量比3:4:1组成的混合物。
[0042] 本实施例中的阻燃添加剂为氢氧化铝、磷酸锌和氢氧化镁按照重量比2:3:1组成的混合物。
[0043] 本实施例中的矿石填料为海泡石粉末、膨胀珍珠岩粉末、粉煤灰按照重量比3:2:1组成的混合物,所述填料的粒径为过300目。
[0044] 本实施例中的加工助剂为憎水剂、引气剂、分散剂、消泡剂按照重量比2:1:1:0.5组成的混合物;所述憎水剂为硬脂酸盐类憎水剂,所述引气剂为烷基磺酸盐类引气剂,所述分散剂为六偏磷酸钠,所述消泡剂为磷酸三丁酯。
[0045] 本实施例的一种高性能保温纳米复合材料制备方法,包括以下步骤:步骤一,按要求称量准备各组分原料;
步骤二,将水加热到35℃,混合阻燃添加剂、无机纳米材料、负离子粉料矿石填料加入高速搅拌机中,搅拌转速为400r/min,搅拌35分钟,得到混合物A;
步骤三,将复合乳液、乙醇、丙二醇混合加入水浴锅中,在温度为55℃,搅拌25分钟,搅拌转速250r/min,得到混合物B;
步骤四,将步骤二制备的混合物A步骤三制备混合物B、高强短纤维、玻璃微珠、加工助剂加入密封的均质乳化机中进行搅拌混合,混合时间30分钟,搅拌转速5500r/min,压力为
2.4MPa,温度为65℃下,冷却灌装得到发明的高性能保温纳米复合材料。
[0046] 以上各实施例制备的高性能保温纳米复合材料的性能测试结果如下:  抗拉伸强度Mpa 导热系数mW/(m·k) 防火性能 干燥收缩率%
实施例1 0.37 31 B1 0.012
实施例2 0.34 28 B1 0.013
实施例3 0.35 29 B1 0.013
对比例 0.17 56 B2 0.06
本发明的一种高性能保温纳米复合材料具有优异的保温、阻燃性能,其粘结性能较好,抗压抗拉强度和抗裂性能优良,此外还有较好的负离子产生能力,益身健体、安全环保;其制备工艺简明,具有较高的实用价值和良好的应用前景。
[0047] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0048] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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