本發(fā)明屬于絕熱材料，具體為一種絕熱保溫有機硅涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、日常生活中對于民用建筑物、輸熱管道、工業(yè)熱力設(shè)施等一般會采取有效的隔熱保溫措施，而巖棉氈、無機保溫砂漿、聚苯泡沫板、發(fā)泡聚氨酯是較為常用的保溫材料，但其必須達到一定厚度才具有較優(yōu)異的保溫效果，施工較為復(fù)雜，且防水性能無法滿足實際需求；而絕熱涂料能夠克服施工復(fù)雜這一弊端，且厚度要求不高。
2、生產(chǎn)設(shè)備與運輸路線中廣泛應(yīng)用保溫系統(tǒng)，其中就包括了保溫涂層的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的隔熱保溫涂層多是有機隔熱保溫材料，其韌性較差，這就大大限制了傳統(tǒng)的建筑隔熱保溫材料在高端產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍。發(fā)展隔熱保溫優(yōu)異兼顧高韌性的水性納米隔熱保溫材料技術(shù)，將無機納米材料與隔熱保溫材料復(fù)合，制備成一種漿液狀、熱工性能可調(diào)的隔熱保溫材料。這種隔熱保溫節(jié)能材料，可以大大提高涂層的隔熱保溫效果，并具有優(yōu)異的韌性。
3、公告號為cn116376386b的中國專利公告了一種納米級二氧化硅復(fù)合絕熱材料及其制備工藝，該方案中公開了一種基于核殼二氧化硅絕熱填料、有機硅改性丙烯酸酯乳液，摻雜其他填料和助劑，以制得的保溫絕熱涂料，該涂料以有機硅改性丙烯酸酯乳液為主要成分，在線性丙烯酸樹脂的鏈段上接枝有機硅基團，以提高涂料的耐水防水性能，為提升涂料的保溫絕熱性能，該方案引入了核殼結(jié)構(gòu)二氧化硅與二氧化鈦等材料，并具備較好的環(huán)保性，然而該方案中，核殼二氧化硅因孔隙結(jié)構(gòu)單一，導(dǎo)致其實際絕熱效能不足。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種絕熱保溫有機硅涂料及其制備方法，通過在海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠表面包裹線狀水凝膠并以此為橋梁，為后續(xù)籠狀雜化納米球提供了均勻分散的錨定點，線狀水凝膠衍生的碳鏈形成大孔結(jié)構(gòu)，而籠狀球交聯(lián)點間會產(chǎn)生介孔結(jié)構(gòu)，核殼球內(nèi)部保留微孔結(jié)構(gòu)，通過多級階梯式孔隙結(jié)構(gòu)，達到更好的隔熱效果。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種絕熱保溫有機硅涂料的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟一：采用溶膠-凝膠法將海泡石纖維浸入氧化鋁溶膠中，冷凍干燥，得到海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠。
5、步驟二：以十六烷基三甲基溴化銨作為陽離子表面活性劑，在溶液中形成膠束，四乙氧基硅烷水解縮聚形成二氧化硅納米球，然后在酸性條件下，乙烯基三乙氧基硅烷縮聚生成si-o-si鍵，得到籠狀雜化納米球。
6、步驟三：通過n-異丙基丙烯酰胺為單體，在引發(fā)劑的作用下，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，形成線狀水凝膠附著在海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠上，得到氣凝膠負載線狀水凝膠。
7、步驟四：籠狀雜化納米球通過靜電吸附作用附著在氣凝膠負載線狀水凝膠表面，籠狀雜化納米球上表面存在乙烯基位點，作為n-異丙基丙烯酰胺的交聯(lián)劑，繼續(xù)聚合交聯(lián)并煅燒，得到多功能復(fù)合填料。
8、步驟五：將聚氨酯、丙烯酸酯和去離子水、分散劑sn-5040、消泡劑阿克蘇sf-208、潤濕劑烷基酚聚氧乙烯醚、成膜助劑oe-300、碳酸氫鈉和多功能復(fù)合填料攪拌混合，得到一種絕熱保溫有機硅涂料。
9、進一步地，聚氨酯、丙烯酸酯、去離子水、sn-5040、阿克蘇sf-208、烷基酚聚氧乙烯醚、oe-300、碳酸氫鈉和多功能復(fù)合填料的用量比為500-550g：300-340g：2-4l：5-6g：1-2g：2-3g：0.8-0.9g：0.5-0.7g：30-40g。
10、進一步地，海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠具體制備步驟如下：
11、將氧化鋁水溶膠和乙醇加入反應(yīng)釜中，在20-25℃和400-500r/min的條件下攪拌20-30min，然后加入引發(fā)劑硫酸銨，繼續(xù)攪拌40-60min，然后加入濃度5-6%的氨水溶液和海泡石纖維，促進凝膠縮聚，加熱至80-90℃，繼續(xù)攪拌48-50h，自然冷卻至室溫，液氮冷凍干燥12-14h，得到海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠。
12、進一步地，氧化鋁水溶膠、乙醇、硫酸銨、氨水溶液和海泡石纖維的用量比為100-120g：800-900ml：1-2g：26-28ml：40-50g。
13、進一步地，籠狀雜化納米球具體制備步驟如下：
14、將無水乙醇和去離子水加入反應(yīng)釜中，在20-25℃和400-500r/min的條件下攪拌20-30min，然后十六烷基三甲基溴化銨和氨水，繼續(xù)攪拌15-20min，然后加入四乙氧基硅烷，繼續(xù)攪拌2-3h，形成二氧化硅納米球，然后加入濃度為1mol/l的冰醋酸溶液、乙烯基三乙氧基硅烷和丙酮，繼續(xù)攪拌2-3h，過濾，將濾餅用去離子水和無水乙醇分別洗滌2-4次，60-70℃真空干燥1-2h，得到籠狀雜化納米球。
15、進一步地，無水乙醇、去離子水、十六烷基三甲基溴化銨、氨水、四乙氧基硅烷、冰醋酸溶液、乙烯基三乙氧基硅烷和丙酮的用量比為400-500ml：600-700ml：12-14g：8-10ml：36-45ml：4-5ml：45-55ml：80-90ml。
16、進一步地，氣凝膠負載線狀水凝膠具體制備步驟如下：
17、將n-異丙基丙烯酰胺、海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠、十二烷基硫酸鈉和去離子水加入反應(yīng)釜中，在20-25℃和400-500r/min的條件下攪拌20-30min，在10-12min/l的流量下通入氨氣30-40min，加熱至70-80℃，加入過硫酸銨，在氮氣氛圍下，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6-7h，過濾，將濾餅用石油醚和離子水分別洗滌2-4次，60-70℃真空干燥1-2h，得到氣凝膠負載線狀水凝膠。
18、進一步地，n-異丙基丙烯酰胺、海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠、十二烷基硫酸鈉、去離子水和過硫酸銨的用量比為80-90ml：40-50g：4-5g：1-2l：12-14g。
19、進一步地，多功能復(fù)合填料具體制備步驟如下：
20、將氣凝膠負載線狀水凝膠、籠狀雜化納米球、n-異丙基丙烯酰胺和去離子水加入反應(yīng)釜中，在20-25℃和400-500r/min的條件下攪拌20-30min，然后加入十二烷基硫酸鈉，加熱至40-50℃，繼續(xù)攪拌20-30min，在10-12min/l的流量下通入氨氣30-40min，加熱至70-80℃，加入過硫酸銨，在氮氣氛圍下，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6-7h，過濾，將濾餅用石油醚和離子水分別洗滌2-3次，60-80℃真空干燥1-2h，將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，在氮氣保護下，在500-550℃下煅燒2-3h，得到多功能復(fù)合填料。
21、進一步地，氣凝膠負載線狀水凝膠、籠狀雜化納米球、n-異丙基丙烯酰胺、去離子水、十二烷基硫酸鈉和過硫酸銨的用量比為80-90g：40-50g：50-60ml：1-2l：6-7g：12-14g。
22、本發(fā)明的有益效果：
23、1.本發(fā)明制備的絕熱保溫有機硅涂料，通過海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠作為基體，表面覆蓋階梯式三維網(wǎng)狀水凝膜層，并在水凝膜層內(nèi)部嵌入籠狀雜化納米球，得到多功能復(fù)合填料，使絕熱保溫有機硅涂料具備優(yōu)異的絕熱保溫性，強度高，附著力高不易剝離，并且不易吸水。
24、2.本發(fā)明的多功能復(fù)合填料，通過在海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠先覆蓋一層線狀氣凝膠，以n-異丙基丙烯酰胺為單體，在無交聯(lián)劑的存在下，得到的水凝膠為線狀存在，得到氣凝膠負載線狀水凝膠，再在表面以籠狀雜化納米球為交聯(lián)劑，籠狀雜化納米球表面存在可交聯(lián)的雙鍵，從而以原有的線狀水凝膠為基礎(chǔ)，形成球-鏈復(fù)合單元結(jié)構(gòu)，類似“葡萄串”的二級多孔結(jié)構(gòu)，并聚合交聯(lián)成網(wǎng)狀，使得籠狀雜化納米球固定入水凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，煅燒后，在海泡石纖維/氧化鋁氣凝膠表面的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔碳層，并且內(nèi)部的籠狀雜化納米球轉(zhuǎn)變?yōu)楹藲ば图{米碳球，此復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)用到涂層中，一方面，核殼型納米球可以通過在多孔碳層內(nèi)部產(chǎn)生相對滑移分散應(yīng)力，抑制裂紋擴展，顯著提升涂層抗沖擊性。
25、3.以線狀水凝膠為橋梁，為后續(xù)籠狀雜化納米球提供了均勻分散的錨定點，避免傳統(tǒng)直接添加方式導(dǎo)致的團聚問題，線狀水凝膠衍生的碳鏈形成大孔結(jié)構(gòu)，而籠狀球交聯(lián)點間會產(chǎn)生介孔結(jié)構(gòu)，核殼球內(nèi)部保留微孔結(jié)構(gòu)。這種階梯式孔隙，通過多級結(jié)構(gòu)更好地分散應(yīng)力，并且具備更好的隔熱效果。