技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其是一种气凝胶隐形防火涂料。
背景技术
防火涂料广泛应用于建筑、装修、电力电缆等场所，一般涂在物体表面，防止在意外火灾发生时，能降低被涂材料表面的可燃性、阻止火灾的迅速蔓延。现有的涂料一般为有机涂料，防火性能差，并且燃烧产生有毒有害的气体，对人体造成附加伤害；并且现有的防火涂料一般还有甲醛或者甲苯等有机溶剂，也含有毒性。
硅气凝胶是以气体为介质的纳米孔非晶态固体材料，它几乎能杜绝由热传导、热对流和热辐射3种传热方式带来的热量传递，凝胶中空气的成分超过4/5，空气是性能优良的热传导隔绝材料。如果以气凝胶为功能填料，均匀分散于涂料的稳定体系中，当涂料被涂刷物体表面形成涂层时，就能够有效的对物体起到良好的绝热保护作用，从而提高耐火性能。
发明内容
为了克服现有技术中防火涂料耐火性不好、燃烧时释放有毒有害的气体对人体造成附加伤害的不足，本发明提供一种气凝胶隐形防火涂料，采用经过碳纳米纤维改性的疏水增强型硅气凝胶作为原料，制备的涂料耐高温和防火性能好、还具有透明隐形的作用，透光度好，不影响被涂基材的美观，制备原料中没有甲醛等有机挥发物，环保无污染。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：一种气凝胶隐形防火涂料，包括硅气凝胶疏水增强改性和涂料的制备两个阶段，
其中，硅气凝胶疏水增强改性阶段使用的原料有：水玻璃、碳纳米纤维、无水乙醇、正丁醇、十六烷基三甲基溴化铵、三甲基氯硅烷、正己烷、氨水、煤油；
硅气凝胶疏水增强改性步骤如下：
(1)将水玻璃和水按1:3的比例稀释后加入煤油；
(2)向步骤(1)的液体中加入十六烷基三甲基溴化铵和正丁醇，使用磁力搅拌器将其搅拌成微乳液；
(3)向步骤(2)中加入碳纳米纤维，并使用超声分散仪将其分散；
(4)加入氨水使步骤(3)中的溶液形成细微的水凝胶后加入去离子水，进行陈化处理；
(5)将陈化后的凝胶用无水乙醇洗涤3-6遍并抽滤；
(6)加入三甲基氯硅烷对洗涤后的凝胶进行疏水改性，进行陈化处理；
(7)用正己烷对步骤(6)中陈化处理后的凝胶进行洗涤3-6遍；
(8)将洗涤后的凝胶进行恒温干燥至恒重，即得到改性的疏水增强型硅气凝胶；
涂料的制备阶段使用的原料有经过上述步骤改性的疏水增强型硅气凝胶、亚硫酸钠、滑石粉、氯化钠、成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、防老剂；
涂料的制备步骤如下：
(1)将改性硅气凝胶、亚硫酸钠、滑石粉、氯化钠放入搅拌装置中充分搅拌0.5-1小时；
(2)将成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、防老剂加入上述步骤(1)中继续搅拌0.5-1小时；
(3)将混合均匀的产品用20目的网筛过筛；
(4)将过筛后的涂料进行陈化密封。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述水玻璃是模数为3、波美度为40的硅酸钠水溶液。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述碳纳米纤维的加入量为20-30％。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述陈化处理的时间为10-20小时。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述成碳剂采用季戊四醇，用以膨胀碳层中的碳源。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述成碳催化剂采用聚磷酸铵，使成碳剂脱羧，形成膨胀碳层。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述发泡剂采用三聚氰胺，使形成的碳层发泡。
上述的一种气凝胶隐形防火涂料，所述防老剂采用二苯基四苯基二胺。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明气凝胶隐形防火涂料采用经过碳纳米纤维改性的疏水增强型硅气凝胶作为原料，制备的涂料耐高温和防火性能好、还具有透明隐形的作用，透光度好，不影响被涂基材的美观，制备原料中没有甲醛等有机挥发物，环保无污染。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明内容，但是以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的范围。
【实施例1】
一种气凝胶隐形防火涂料，包括硅气凝胶疏水增强改性和涂料的制备两个阶段，
其中，硅气凝胶疏水增强改性阶段使用的原料有：水玻璃、碳纳米纤维、无水乙醇、丙酮、正丁醇、十六烷基三甲基溴化铵、三甲基氯硅烷、苯乙烯交换树脂、氨水、煤油；
硅气凝胶疏水增强改性步骤如下：
(1)将水玻璃和水按1:3的比例稀释后加入8mL的煤油；
(2)向步骤(1)的液体中加入物质的量分数为3％的十六烷基三甲基溴化铵和5％的正丁醇，使用磁力搅拌器将其搅拌成微乳液；
(3)向步骤(2)中加入20％的碳纳米纤维，并使用超声分散仪将其分散；
(4)加入逐滴滴加氨水使步骤(3)中的溶液形成细微的水凝胶后加入去离子水，进行陈化处理；
(5)将陈化后的凝胶用无水乙醇洗涤3遍并抽滤；
(6)加入10％的三甲基氯硅烷对洗涤后的凝胶进行疏水改性，进行陈化处理；
(7)用正己烷对步骤(6)中陈化处理后的凝胶进行洗涤3遍；
(8)将洗涤后的凝胶进行恒温干燥至恒重，即得到改性的疏水增强型硅气凝胶；
涂料的制备阶段使用的原料有经过上述步骤改性的疏水增强型硅气凝胶、亚硫酸钠、滑石粉、氯化钠、成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、防老剂；
涂料的制备步骤如下：
(1)以总质量为100份计，将改性硅气凝胶60份、亚硫酸钠5份、滑石粉5份、氯化钠20份放入搅拌装置中充分搅拌0.5小时；
(2)将成碳催化剂1份、成碳剂3份、发泡剂2份、防老剂4份加入上述步骤(1)中继续搅拌0.5小时；
(3)将混合均匀的产品用20目的网筛过筛；
(4)将过筛后的涂料进行陈化密封。
进一步的，所述水玻璃是模数为3、波美度为40的硅酸钠水溶液。
进一步的，所述陈化处理的时间为10小时。
进一步的，所述成碳剂采用季戊四醇，用以膨胀碳层中的碳源。
进一步的，所述成碳催化剂采用聚磷酸铵，使成碳剂脱羧，形成膨胀碳层。
进一步的，所述发泡剂采用三聚氰胺，使形成的碳层发泡。
进一步的，所述防老剂采用二苯基四苯基二胺。
【实施例2】
一种气凝胶隐形防火涂料，包括硅气凝胶疏水增强改性和涂料的制备两个阶段，
其中，硅气凝胶疏水增强改性阶段使用的原料有：水玻璃、碳纳米纤维、无水乙醇、丙酮、正丁醇、十六烷基三甲基溴化铵、三甲基氯硅烷、苯乙烯交换树脂、氨水、煤油；
硅气凝胶疏水增强改性步骤如下：
(1)将水玻璃和水按1:3的比例稀释后加入12mL的煤油；
(2)向步骤(1)的液体中加入5％的十六烷基三甲基溴化铵和8％的正丁醇，使用磁力搅拌器将其搅拌成微乳液；
(3)向步骤(2)中加入25％的碳纳米纤维，并使用超声分散仪将其分散；
(4)加入逐滴滴加氨水使步骤(3)中的溶液形成细微的水凝胶后加入去离子水，进行陈化处理；
(5)将陈化后的凝胶用无水乙醇洗涤3遍并抽滤；
(6)加入12％的三甲基氯硅烷对洗涤后的凝胶进行疏水改性，进行陈化处理；
(7)用正己烷对步骤(6)中陈化处理后的凝胶进行洗涤3遍；
(8)将洗涤后的凝胶进行恒温干燥至恒重，即得到改性的疏水增强型硅气凝胶；
涂料的制备阶段使用的原料有经过上述步骤改性的疏水增强型硅气凝胶、亚硫酸钠、滑石粉、氯化钠、成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、防老剂；
涂料的制备步骤如下：
(1)以总质量为100份计，将改性硅气凝胶55份、亚硫酸钠7份、滑石粉8份、氯化钠15份放入搅拌装置中充分搅拌1小时；
(2)将成碳催化剂2份、成碳剂4份、发泡剂3份、防老剂6份加入上述步骤(1)中继续搅拌1小时；
(3)将混合均匀的产品用20目的网筛过筛；
(4)将过筛后的涂料进行陈化密封。
进一步的，所述水玻璃是模数为3、波美度为40的硅酸钠水溶液。
进一步的，所述陈化处理的时间为15小时。
进一步的，所述成碳剂采用季戊四醇，用以膨胀碳层中的碳源。
进一步的，所述成碳催化剂采用聚磷酸铵，使成碳剂脱羧，形成膨胀碳层。
进一步的，所述发泡剂采用三聚氰胺，使形成的碳层发泡。
进一步的，所述防老剂采用二苯基四苯基二胺。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。