專利名稱：大壩表面無機(jī)保溫涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫涂料及其制備方法，尤其是涉及一種大壩表面無機(jī)保溫涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1958年后，全國(guó)形成了水利水電建設(shè)的高潮，幾十座大中型水利樞紐同時(shí)開工， 由于歷史和技術(shù)的原因，其中不少大壩混凝土出現(xiàn)了大量裂縫。研究表明氣溫驟降是引起大體積混凝土表面裂縫的主要成因，由于壩區(qū)氣溫年變化大、驟降頻繁，會(huì)給壩體表面帶來很大的溫降沖擊，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，極易導(dǎo)致壩體表面裂縫。因此，對(duì)混凝土表面溫度的控制，如選用合適的保溫材料對(duì)混凝土表面溫度進(jìn)行有效控制是避免裂縫產(chǎn)生的有效手段。傳統(tǒng)的保溫材料如聚苯乙烯板厚度大，需多塊拼裝，接縫處難以完全填封，造成保溫效果降低，從而導(dǎo)致局部溫差較大，當(dāng)養(yǎng)護(hù)期過后需要鏟除，鏟除時(shí)甚至?xí)茐牡酱髩伪砻娴幕炷?，留下的貼痕也嚴(yán)重影響大壩外觀。因此，具有良好的保溫功能并且只需涂刷施工的耐久保溫涂料是大壩表面最為理想的保溫涂料。由于大壩長(zhǎng)期處于雨淋日曬、氣溫驟變以及流水沖刷侵蝕等特殊的惡劣環(huán)境中， 因此，涂刷于大壩表面的保溫涂料要求抗老化能力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間暴露在自然環(huán)境下不會(huì)粉化， 具有良好的防水和抗沖刷能力，能有效降低溫度驟變引起的溫度應(yīng)力沖擊，保護(hù)大壩表面免受沖擊。目前，民用建筑物外墻保溫涂料大多采用有機(jī)或高分子材料作為基體，防水性能較好但其耐久性較差，在日光照射下易老化而出現(xiàn)粉化現(xiàn)象造成保溫涂料剝落失去保溫能力，因此不適合作為大壩混凝土表面保溫涂料。而采用無機(jī)材料作為基體的保溫涂料，雖然耐紫外光照射能力強(qiáng)，但其防水性能差，經(jīng)不起大壩表面雨水沖刷。因此，發(fā)明一種具有良好的保溫功能并且只需涂刷施工的耐久保溫涂料成為了一項(xiàng)重要而迫切的工作，同時(shí)也是大壩表面最為理想的保溫涂料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供一種既具有優(yōu)異保溫性能、耐候性能又具有優(yōu)秀力學(xué)性能和防水性能的大壩表面保溫涂料。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述大壩表面無機(jī)保溫涂料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的大壩表面無機(jī)保溫涂料，包括無機(jī)聚合物基體材料和空心玻璃微珠，所述無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為20 1 50 1;所述無機(jī)聚合物基體材料按照質(zhì)量份數(shù)包括如下組分工業(yè)廢棄物40 45份，水玻璃40 50份，強(qiáng)堿2 5份，水2 5份，納米金屬氧化物0 1份，無機(jī)添加劑0 2 份，表面活性劑0 1份；所述大壩表面無機(jī)保溫涂料按如下方法制備按照質(zhì)量份數(shù)，將強(qiáng)堿與水配成溶液冷至常溫后，將稱量好的水玻璃倒入其中，加入工業(yè)廢棄物并分散均勻， 使之充分反應(yīng)后，再加入納米金屬氧化物材料、表面活性劑和無機(jī)添加劑并分散均勻，制得無機(jī)聚合物基體材料；將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比混合，分散均勻，制得大壩表面無機(jī)保溫涂料。本發(fā)明中，所述工業(yè)廢棄物為偏高嶺土、高嶺土、粉煤灰、爐渣、煤渣中的任一種或幾種，且該原料中所含的Si02、Al203分別為53士 10%和44士 10%。所述水玻璃選用的模數(shù)為1.5 2. 7的鈉水玻璃或鉀水玻璃。所述強(qiáng)堿選用氫氧化鈉、氫氧化鉀或消石灰。所述水選用蒸餾水或可安全飲用的自來水。本發(fā)明中所述納米金屬氧化物選用納米狗203、納米MnO2、納米Co2O3和納米CuO中的一種或幾種，平均粒徑50nm，純度99. 5% 100%。所述無機(jī)添加劑選用硅灰石、硅微粉、 蛭石和云母粉中的一種或幾種。所述表面活性劑選用硅烷偶聯(lián)劑、吐溫60、吐溫80和司盤中的一種或幾種。本發(fā)明所提供的上述大壩表面無機(jī)保溫涂料的制備方法，具體步驟為按照質(zhì)量份數(shù)，將強(qiáng)堿與水配成溶液冷至常溫后，將稱量好的水玻璃倒入其中，加入工業(yè)廢棄物并分散均勻，使之充分反應(yīng)后，再加入納米金屬氧化物材料、表面活性劑和無機(jī)添加劑并分散均勻，制得無機(jī)聚合物基體材料；將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比混合，分散均勻，制得大壩表面無機(jī)保溫涂料。優(yōu)選地，在使原料分散均勻的過程中，采用攪拌或研磨的方式混合均勻。本發(fā)明以工業(yè)廢棄物及水玻璃為主要原料，通過強(qiáng)堿的水溶液激發(fā)使偏高嶺土等工業(yè)廢棄物發(fā)生聚合成為具有較長(zhǎng)分子鏈段的無機(jī)聚合物；加入表面活性劑降低無機(jī)聚合物的表面能，使基體表面光滑；加入無機(jī)添加劑增強(qiáng)無機(jī)聚合物的流變性，使其具有優(yōu)良的涂抹性能；通過調(diào)整強(qiáng)堿與水的比例，改變強(qiáng)堿溶液的濃度調(diào)節(jié)無機(jī)聚合物的表干及固化時(shí)間；加入納米金屬氧化物賦予保溫涂料吸熱和熱輻射能力，最后按照比例加入空心玻璃微珠混合均勻涂刷于大壩混凝土表面，最終得到成本低廉、保溫性能、耐候性、防水性及綜合力學(xué)性能優(yōu)異的壩面保溫涂料，用于對(duì)大壩進(jìn)行保溫防止溫度驟降產(chǎn)生裂紋。大壩表面無機(jī)保溫涂料的施工用高壓水槍對(duì)大壩表面沖洗，清理掉表面的浮灰、 浮漿、浮砂等，經(jīng)充分干燥后將本發(fā)明制備的無機(jī)保溫涂料涂刷于大壩混凝土表面約5mm， 表干后覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)14天。所用的無機(jī)聚合物基體由Si04、AlO4四面體組成，結(jié)構(gòu)上具有空間三維網(wǎng)狀鍵接結(jié)構(gòu)，因此，制得的大壩表面無機(jī)保溫涂料具有優(yōu)異的耐候性、防水性和綜合力學(xué)性能。其優(yōu)異的保溫性能避免大壩表面溫度驟降引起壩面裂紋的產(chǎn)生，優(yōu)異的耐候性能承受陽光照射、溫度驟變、干濕交替和凍融循環(huán)，而其優(yōu)秀力學(xué)性能和防水性，能抵抗水流沖刷，避免保溫涂料脫落及破壞。因而，在日光照射下也不易老化，不會(huì)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，不會(huì)造成保溫涂料剝落而失去保溫能力，能很好的保護(hù)大壩表面混凝土免受外界環(huán)境的侵蝕破壞。本發(fā)明的有益效果是(1)無機(jī)保溫涂料的導(dǎo)熱系數(shù)低，達(dá)到一定厚度可有效對(duì)大壩表面保溫，免受溫度驟降沖擊，避免因溫度驟降引起的大壩表面產(chǎn)生裂紋，保證大壩安全運(yùn)行；( 利用偏高嶺土等工業(yè)廢棄物制備保溫涂料，原料易得，有利于資源的循環(huán)利用；( 大壩表面無機(jī)保溫涂料與混凝土間的粘接強(qiáng)度高達(dá)5. OOMPa以上，保證了保溫涂料在大壩表面粘接牢固，不會(huì)脫落；(4)本發(fā)明制得的大壩表面無機(jī)保溫涂料不僅具有良好的保溫功能而且只需涂刷施工，后期養(yǎng)護(hù)容易，不會(huì)影響大壩外觀。本發(fā)明制得的大壩表面無機(jī)保溫涂料不僅可以滿足大壩表面表面保溫和保護(hù)的需要，也可以作為民用建筑物外墻的保溫涂料。


圖1為本發(fā)明無機(jī)保溫涂料的表面顯微形貌圖。圖2為本發(fā)明無機(jī)保溫涂料的斷面顯微形貌圖。圖3為無機(jī)保溫涂料與與混凝土粘接后斷面的顯微形貌圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1 大壩表面無機(jī)保溫涂料A的制備將4kg的NaOH加入到4kg的水中，在燒杯中攪拌溶解配成溶液，靜置冷卻。將50kg 模數(shù)為2. 14的鈉水玻璃加入到上述NaOH溶液的燒杯中攪拌均勻，分批加入總量為45kg的偏高嶺土于常溫下攪拌均勻。再加入0. 5kg硅烷偶聯(lián)劑、2kg針狀硅灰石于上述燒杯中，充分?jǐn)嚢?，得到無機(jī)聚合物基體材料。將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比為20 1混合，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到大壩表面無機(jī)保溫涂料A。將大壩表面無機(jī)保溫涂料A涂覆于處理好的混凝土試件表面，經(jīng)30分鐘表干后用塑料薄膜覆蓋于涂料表面養(yǎng)護(hù)14天。固化后的保溫涂料表面顯微形貌如圖1所示，從圖中可以看出，保溫涂料表面平整，無裂紋。斷面顯微形貌如圖2所示，表明保溫涂料內(nèi)部致密， 無裂紋，球形玻璃微珠均勻分布在材料基體中。對(duì)無機(jī)保溫涂料A進(jìn)行系列性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示，涂料與混凝土間結(jié)合緊密，粘接性能優(yōu)異，粘接強(qiáng)度達(dá)5. HMPa0無機(jī)保溫涂料A與混凝土粘接后斷面的顯微形貌如圖3所示，涂料與混凝土結(jié)合緊密，互相滲透，無間隙，表明涂料與混凝土間粘接牢固。表1 大壩表面無機(jī)保溫涂料A的基本性能
權(quán)利要求
1.一種大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于它包括無機(jī)聚合物基體材料和空心玻璃微珠，所述無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為20 1 50 1;所述無機(jī)聚合物基體材料按照質(zhì)量份數(shù)包括如下組分工業(yè)廢棄物40 45份，水玻璃40 50份，強(qiáng)堿2 5份，水2 5份，納米金屬氧化物0 1份，無機(jī)添加劑0 2份，表面活性劑0 1份；所述大壩表面無機(jī)保溫涂料按如下方法制備按照質(zhì)量份數(shù)，將強(qiáng)堿與水配成溶液冷至常溫后，將稱量好的水玻璃倒入其中，加入工業(yè)廢棄物并分散均勻，使之充分反應(yīng)后，再加入納米金屬氧化物材料、表面活性劑和無機(jī)添加劑并分散均勻，制得無機(jī)聚合物基體材料；將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比混合，分散均勻，制得大壩表面無機(jī)保溫涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述工業(yè)廢棄物為偏高嶺土、高嶺土、粉煤灰、爐渣、煤渣中的任一種或幾種，且該原料中所含的Si02、Al2O3分別為 53士 10%和 44士 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述水玻璃選用的模數(shù)為1. 5 2. 7的鈉水玻璃或鉀水玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述強(qiáng)堿選用氫氧化鈉、氫氧化鉀或消石灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述水選用蒸餾水或可安全飲用的自來水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述納米金屬氧化物選用納米!^e2O3、納米MnO2、納米Co2O3和納米CuO中的一種或幾種，平均粒徑50nm，純度 99. 5% 100%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述無機(jī)添加劑選用硅灰石、硅微粉、蛭石和云母粉中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料，其特征在于所述表面活性劑選用硅烷偶聯(lián)劑、吐溫60、吐溫80和司盤中的一種或幾種。
9.制備上述任一權(quán)利要求所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料的方法，其特征在于按照質(zhì)量份數(shù)，將強(qiáng)堿與水配成溶液冷至常溫后，將稱量好的水玻璃倒入其中，加入工業(yè)廢棄物并分散均勻，使之充分反應(yīng)后，再加入納米金屬氧化物材料、表面活性劑和無機(jī)添加劑并分散均勻，制得無機(jī)聚合物基體材料；將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比混合，分散均勻，制得大壩表面無機(jī)保溫涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大壩表面無機(jī)保溫涂料的制備方法，其特征在于在使原料分散均勻的過程中，采用攪拌或研磨的方式混合均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大壩表面無機(jī)保溫涂料及其制備方法。按照質(zhì)量份數(shù)，將強(qiáng)堿與水配成溶液冷至常溫后，將稱量好的水玻璃倒入其中，加入工業(yè)廢棄物并分散均勻，使之充分反應(yīng)后，再加入納米金屬氧化物材料、表面活性劑和無機(jī)添加劑并分散均勻，制得無機(jī)聚合物基體材料；將制備好的無機(jī)聚合物基體材料與空心玻璃微珠按質(zhì)量比混合，分散均勻，制得大壩表面無機(jī)保溫涂料。本發(fā)明制得的大壩表面無機(jī)保溫涂料不僅具有良好的保溫功能而且只需涂刷施工，后期養(yǎng)護(hù)容易，不會(huì)影響大壩外觀。本發(fā)明制得的大壩表面無機(jī)保溫涂料不僅可以滿足大壩表面表面保溫和保護(hù)的需要，也可以作為民用建筑物外墻的保溫涂料。
文檔編號(hào)C04B28/26GK102358692SQ20111022225
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者馮菁, 廖靈敏, 李曉鄂, 李珍, 李鵬翔, 汪在芹, 肖承京, 邵曉妹, 陳亮, 韓煒, 魏濤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院