二氧化硅气凝胶复合隔热涂料有效热导率的影响因素研究

通过掺杂有机物和晶须提高SiO2气凝胶微球颗粒的力学性能，采用喷射方法制备SiO2气凝胶微球,在微球表面涂层高分子防止吸水,利用涂层高分子与聚合物的交联作用提高SiO2气凝胶微球与聚合物的结合强度，制备SiO2气凝胶－聚合物隔热涂料。重点研究不同SiO2气凝胶微球表面涂层对吸水性、力学性能、隔热性能的影响，以及不同聚合物涂料载体对SiO2气凝胶微球与聚合物结合强度的影响。研究SiO2气凝胶微球表面涂层有机物与聚合物结合强度的关系，为设计不同体系聚合物涂料提供指导。建立微球排列的几何结构、材料成份差别及比例不同引起热导率变化的综合模型。结合热导率实测数据、热量变化测定和热导率的基本理论研究隔热机理和有效热导率。通过对影响力学性能和隔热性能因素分析，找出规律性的变化。结合力学性能测试和热导率测定，研究SiO2气凝胶－聚合物隔热涂料隔热性能和力学性能的关系，为提高它们的综合性能提供理论依据。

采用溶胶凝胶和雾化法结合的方法，同时以三甲基氯硅烷为疏水改性剂制备了疏水二氧化硅气凝胶微球。以聚合物乳液为基体，将二氧化硅气凝胶微球与聚合物乳液混合，同时添加润湿剂，分散剂等助剂，制备了二氧化硅气凝胶复合隔热涂料。实验检测了隔热涂料的热导率，老化性，金属附着力，耐热性等，同时考察了涂料热导率随气凝胶含量，密度，粒径，界面的变化，并且建立了涂料有效热导率的计算模型，为预测涂料的热导率提供了参考。结果显示：由雾化法制备的二氧化硅气凝胶微球粒径范围15μm~160μm，硬度2MPa；隔热涂料的最小热导率达到0.05W/(m•K)，45℃下180天内无粉化，开裂，脱落，最高耐热温度600℃；涂料热导率随气凝胶含量的增加逐渐下降，下降趋势先增大后减小，气凝胶密度的减小有助于降低涂料的热导率，填充率较高时，小粒径有助于降低热导率，同时不同粒径混合有助于降低涂料的最低热导率；润湿剂能改善疏水气凝胶微球与聚合物之间的界面相容性，提高微球在涂料中的含量，从而降低涂料的热导率；热导率模型的计算值与实验测量值的最大误差不超过5%，表明该热导率模型是可行的。