氣凝膠隔熱涂料、保溫隔熱涂層及其在車輛壁體隔熱中的應用的制作方法

本發明屬于保溫隔熱涂層，具體涉及一種氣凝膠隔熱涂料、保溫隔熱涂層及其在車輛壁體隔熱中的應用。

背景技術：

1、裝甲戰車、坦克車身與內壁構件多為熱傳導性能很好的金屬材料，這些材料熱橋效應明顯。車輛運行在各種地理環境，艙內溫度受環境影響很大。夏季溫度、熱帶、亞熱帶地區最高會到五、六十度，艙內人員中暑的可能性很大；冬季在溫帶、高寒地帶溫度會低至零下幾十度，艙內人員存在凍傷的可能。另一方面，隨著科技的進步，這些戰車配備了越來越先進的電子設備，比如通訊、各種電控與偵察等。這些設備需要運行在適當的溫度范圍內，溫度過高或者過低可能會使得設備運行緩慢，更有導致設備失靈、系統崩潰，從而嚴重損害戰車的戰斗力，危及士兵的生命安全。

2、為了提高艙室的舒適性，以及為電子設備穩定運行提供適宜的溫度環境，現代裝甲戰車安裝有空調。不過，如果不對熱傳導性能良好的金屬材質艙室材料進行隔熱保溫處理，艙室內的溫度難以穩定維持，也將嚴重浪費戰車寶貴的油料用于空調制冷。

技術實現思路

1、為解決上述全部或者部分的技術問題，本發明提供以下的技術方案：

2、本發明的目的之一在于提供一種氣凝膠隔熱涂料，所述氣凝膠隔熱涂料包括：0.5～0.75wt％的潤濕分散劑、0.1～0.5wt％的防沉劑、0.1～0.5wt％的增稠劑、20～35wt％的高分子聚合物乳膠、15～20wt％的中空玻璃微珠、2.5～5wt％的硅系氣凝膠粉以及溶劑；其中所述防沉劑包括硅酸鎂鋰，所述潤濕分散劑包括含有顏料親和基團的共聚物、酸性聚合物胺鹽中的一種或者多種的組合。

3、中空玻璃微珠和氣凝膠的比重較輕，易上浮聚集在涂料上層，傳統的水性增稠劑不足以解決微珠和氣凝膠上浮的問題，因而在涂料使用時需要進行長時間攪拌，或者攪拌均勻的涂料在靜置一段時間后又會分層，導致使用時需要頻繁攪拌，造成施工的不便。本發明采用硅酸鎂鋰作為防沉劑，配合增稠劑一起使用，能夠使硅酸鎂鋰在溶劑中(例如水中)形成特有的“卡屋”結構，解決微珠和氣凝膠的上浮問題，涂料開蓋即可使用或者經過短時間的攪拌(3min以內)即可使用，能夠節約時間，提高工效。相比于現有的水性膨潤土作為防沉劑，硅酸鎂鋰形成的水凝膠顏色透明純凈，制備得到的涂層外觀較好；另外，相較于鈉基、鉀基等正一價硅酸鹽系膨潤土，鋰離子半徑更小，滲透性更強，涂層因而更加致密，機械強度和耐水、耐堿等性能更好。

4、本發明提供的氣凝膠隔熱涂料所形成的涂層具有較低的導熱系數、優異的隔熱保溫性能、良好的附著力與柔韌性。

5、在部分實施例中，所述含有顏料親和基團的共聚物包括丙烯酸酯共聚物。所述丙烯酸酯共聚物例如包括disperbyk-190和/或disperbyk-191，但不限于此。

6、在部分實施例中，所述酸性聚合物銨鹽包括聚羧酸銨鹽。

7、在部分實施例中，所述聚羧酸銨鹽包括sn-5029，但不限于此。

8、在部分實施例中，所述增稠劑包括聚氨酯類增稠劑，所述聚氨酯類增稠劑包括脲改性聚氨酯類增稠劑中的一種或者多種的組合，但不限于此。

9、在部分實施例中，所述增稠劑包括vesmody?u604、acrysol?rm-8w或者byk-425中的一種或者多種的組合，但不限于此。

10、在部分實施例中，所述高分子聚合物乳膠包括乳液聚合得到的聚丙烯酸酯乳膠。硅系氣凝膠親油不親水，含有包括醇類助溶劑在內的非乳液型高分子聚合物，非乳液型的水可溶聚丙烯酸酯，會使得氣凝膠的空隙被樹脂完全填充而淪為普通超細粉體填料，失去隔熱保溫效果；采用乳膠能夠讓氣凝膠的空隙得以較完整保存，進而使涂料/涂層的隔熱保溫效果不受影響。

11、在部分實施例中，所述聚丙烯酸酯乳膠的固含量為48～52％，ph?7.0～9.0。

12、所述中空玻璃微珠可以采用現有隔熱涂料中采用的任意微珠，例如包括3m公司的k20、s15或k25中的一種或者多種的組合，但不限于此。

13、在部分實施例中，所述中空玻璃微珠的密度為0.15～0.3g/cm3。若采用的中空玻璃微珠的密度過低，則會導致微珠太輕太飄而投料和分散困難，若密度較高，則所得涂料隔熱保溫效果不理想。

14、在部分實施例中，所述中空玻璃微珠的粒徑為15～110μm。中空玻璃微珠合適的粒徑分布有利于涂膜完整不開裂。

15、所述硅系氣凝膠可以采用現有隔熱涂料中采用的任意氣凝膠，主要材質為二氧化硅。

16、在部分實施例中，所述硅系氣凝膠粉的孔隙率為90～95％，比表面積600～800m2/g。該合適孔隙率、比表面積范圍的氣凝膠能夠使氣凝膠的隔熱保溫性能得到充分發揮。

17、在部分實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料還包括0.1～0.5wt％的殺菌劑，所述殺菌劑至少用于使涂層具有殺菌功能，可以采用現有涂料中任意的具有殺菌功能的殺菌劑，例如包括異噻唑啉酮類殺菌劑，如卡松、cit/mit等，其外觀為淡黃綠色透明液體，但不限于此。

18、在部分實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料的溶劑包括水。例如在一個典型實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料包括所述質量百分比的潤濕分散劑、防沉劑、增稠劑、高分子聚合物乳膠、中空玻璃微珠、硅系氣凝膠粉、可選的殺菌劑以外，余量為水。

19、在部分實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料的配制方法包括：按照所述的質量百分比稱取原料；按照順序將所述的溶劑、潤濕劑分散劑、防沉劑、增稠劑、可選的殺菌劑加入至容器中，高速分散直至所述的防沉劑完全溶解，再加入所述硅系氣凝膠粉至分散均勻，然后開啟低速攪拌，接著加入所述的高分子聚合物乳膠、中空玻璃微珠，繼續分散至無顆粒，得到所述的氣凝膠隔熱涂料。配制完成后還可以對其進行檢測，檢測合格后過濾、包裝。

20、本發明的目的之二在于提供一種保溫隔熱涂層，所述保溫隔熱涂層包括上述任一項技術方案所述的氣凝膠隔熱涂料的固化物。

21、本發明的目的之三在于提供一種車輛壁體結構，包括車輛壁基體以及覆設在所述車輛壁基體上的涂層，所述涂層包括上述任一項技術方案所述的保溫隔熱涂層。

22、在部分實施例中，所述車輛壁基體的材質包括金屬，例如鋼材等。

23、在部分實施例中，所述涂層還包括防銹層，所述防銹層位于所述基體之表面和所述保溫隔熱涂層之下面。

24、在部分實施例中，所述保溫隔熱涂層的厚度為2～5mm之間。

25、本發明的目的之四在于提供上述任一項技術方案所述的氣凝膠隔熱涂料或者所述的保溫隔熱涂層在車輛壁體隔熱中的應用。本發明提供的氣凝膠隔熱涂料、保溫隔熱涂層特別適用于提高相對封閉的環境內壁的保溫隔熱效果，例如門吊駕駛室，裝甲車艙室等。

26、在部分實施例中，所述車輛包括裝甲戰車，例如坦克等。

27、在部分實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料形成的保溫隔熱涂層覆設在所述車輛壁體的內壁。

28、在部分實施例中，所述氣凝膠隔熱涂料在車輛壁體上的涂布工藝包括基層檢查與處理、防銹底漆施工、氣凝膠隔熱涂料施工的步驟，具體包括：

29、對車輛壁體基材進行清潔，保證基材表面無灰塵、無浮漿、無銹斑、無霉點；

30、在所述基材上覆設防銹底漆以形成防銹層，防銹底漆例如包括環氧類的底漆，但不限于此；

31、在防銹層表面覆設本發明所述的氣凝膠隔熱涂料以形成保溫隔熱涂層。

32、其中，所述在基材上覆設防銹底漆、在防銹層表面覆設氣凝膠隔熱涂料的方法可以采用涂布、噴涂或者其他能夠達到相當效果的方法，本發明對此不做特別限制。

33、在一個典型實施例中，所述在防銹層表面覆設氣凝膠隔熱涂料的方法采用噴涂法，噴涂次數例如為兩遍以上，單遍噴涂施工厚度為1mm以下，每遍噴涂完后，待涂層表面干后進行下一次噴涂施工。根據gb/t?1728-1979(1989)《漆膜、膩子膜干燥時間測定法》規定，表面干燥的判斷方法可以采用吹棉球法或指觸法，吹棉球法在漆膜表面上輕輕放上一個脫脂棉球，用嘴距棉球10-15厘米，沿水平方向輕吹棉球，如能吹走，膜面不留有面絲，即認為表面干燥；指觸法以手指輕觸漆膜表面，如感到有些發粘，但無漆粘在手指上，即認為表面干燥。

34、氣凝膠隔熱涂料施工完成至下一道工序施工的間隔時間一般不宜少于12h，但應根據施工現場的環境溫濕度情況決定。

35、所述的氣凝膠隔熱涂料開封后無需攪拌即可施工，當然也可以進行短時間的攪拌，例如采用手提式攪拌機攪拌2～3min即可。若涂料太粘稠不利于噴涂，可根據需求添加5％～10％的清水進行稀釋。

36、與現有技術相比，本發明至少具有以下的技術效果：

37、(1)本發明采用硅酸鎂鋰作為防沉劑，配合增稠劑一起使用，能夠使硅酸鎂鋰在溶劑中形成特有的“卡屋”結構，解決微珠和氣凝膠的上浮問題，涂料開蓋即可使用或者經過短時間的攪拌即可使用，能夠節約時間，提高工效；并且由于硅酸鎂鋰所含鋰離子半徑較小，滲透性更強，獲得的涂層更為致密，有利于進一步提高涂層機械強度、耐水和耐堿等性能；

38、(2)本發明提供的氣凝膠隔熱涂料所形成的涂層具有較低的導熱系數、優異的隔熱保溫性能、良好的附著力與柔韌性；

39、(3)本發明提供的氣凝膠隔熱涂料涂布于裝甲車艙室內壁，涂層有極低的導熱系數，隔熱保溫性能優良；極佳的附著力與柔韌性也使涂層極好的適應裝甲戰車在各種地形環境下的高強度顛簸運動；在冬季可以大幅提升艙室內的保暖性能、在夏季可以大幅降低空凋的制冷能耗，提升艙室內作戰人員的舒適感，維護艙室內各種電子儀器的靈敏性與穩定性，從而提高包括坦克在內的裝甲戰車的作戰性能。