專利名稱：一種水性太陽熱反射隔熱涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及建筑涂料領域，特別涉及一種水性太陽熱反射隔熱涂料及其制備 方法。
背景技術：
在全球應對能源危機與氣候變暖的形勢推動下，發(fā)展低碳經濟正成為世界經濟社 會變革的潮流，是解決能源危機、協調經濟發(fā)展及保護氣候的根本途徑。目前，世界各國除 大力發(fā)展核電、光伏電池、生物能源及風能外，優(yōu)化能源消費尤其是建筑能耗已成為實現低 碳經濟的另一重要途徑。建筑能耗是我國社會總能耗的主要方面之一，為發(fā)達國家的2-3倍，絕大部分由 采暖和空調造成。隨著采暖與空調設施普及率的不斷提高，建筑能耗占總能耗的比重越來 越大，到2020年，我國建筑能耗將達35%以上，超過交通和工業(yè)能耗。因此，我國建筑系統(tǒng) 的節(jié)能工作顯得尤為重要，是實現人類、社會、自然三者和諧發(fā)展的重要保證，也是實現建 筑產業(yè)及社會經濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。建設部規(guī)定，到2010年，我國所有城鎮(zhèn)建筑節(jié) 能要求達到50%的節(jié)能率，特大城市和部分城市率先達到65% ；到2020年，城鎮(zhèn)建筑節(jié)能 全部要達到65%。因此除了采用控制空調溫度、采用節(jié)能燈、使用太陽能熱水器等方式外， 還應從根本上解決建筑能耗。反射隔熱涂料能主動反射太陽輻射能，降低室內溫度，從根本 上減少空調的使用率，大大降低電能消耗。目前，此類節(jié)能材料憑借節(jié)能顯著、施工簡單、低 成本的優(yōu)勢已受到全社會的高度重視，將成為未來建筑新趨勢。2007年，相關部門已出臺 《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》建材行業(yè)標準(JC/T235-2007)以促進、推動此類節(jié)能材料 的快速、健康發(fā)展。據建設部統(tǒng)計數字顯示，我國有400億平方米既有建筑，有近1/3 (約130多億平 方米)墻體需要進行節(jié)能改造，按每平方米40元計算，就有5000多億元的市場。另外，每 年新增建筑20億平方米。可預見，此類反射隔熱涂料市場前景十分巨大。目前，國內在反射隔熱涂料領域也有一些研究，但存在如含有較多的溶劑和有機 揮發(fā)物，產品有機揮發(fā)物(VOC)含量高，不符合環(huán)保要求；反射率較低，實際隔熱效果較差； 聚合物乳液容易破乳，從而導致涂膜性能較差；含有較多的金屬微?；蚪饘俸辖鹞⒘＝M分， 因而成本高，穩(wěn)定性較差及施工性能較差，或者使用海泡石成份，涂料的顏色較深，調色受 限等諸多不足。總的來說，現有隔熱涂料的研究處于剛起步階段，涂料配方在設計上，各組分之間 的協同作用發(fā)揮不明顯，涂料性價比不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種水性太陽熱反射隔熱涂 料，該涂料耐候性強、耐沾污性強，使用壽命長，健康環(huán)保，節(jié)能降耗。本發(fā)明的另一目的在于提供一種工藝簡單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產的水性太陽熱反射隔熱涂料制備方法。為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下一種水性太陽熱反射隔熱涂料，其包含如下質量份數的組分
水100 300份基料200 400份二氧化鈦100 200份 隔熱填料100 200份消泡劑1 5份成膜助劑5 20份增稠劑2 10份分散劑5 10份防腐劑1 3份pH調節(jié)劑0. 5 3份。以及，一種水性太陽熱反射隔熱涂料制備方法，包括如下工藝步驟將分散劑、防腐劑、消泡劑、pH調節(jié)劑與水混合、攪拌得到混合溶液；將二氧化鈦、隔熱填料加入到混合溶液中，經研磨得到混合漿料；將基料、成膜助劑、消泡劑加入到混合漿料中，再用增稠劑調整混合漿料粘度，然 后過濾得到所述的水性太陽熱反射隔熱涂料；上述各組分按上述水性太陽熱反射隔熱涂料的配方量添加。本發(fā)明水性太陽熱反射隔熱涂料采用透明性高、對太陽熱吸收率低、耐候性和耐 水性優(yōu)良的基料，有效提高了該隔熱涂料耐候性、耐水性和隔熱性能；采用二氧化鈦作為一 種遮蓋力很強白色顏料，有效提高了該涂料的折射系數，有效提高了本發(fā)明實施例涂料的 反光性能，有效降低了對太陽能的吸收；采用合適的增稠劑使涂料產品具有良好的流平性、 儲存穩(wěn)定性、耐水性及耐劃傷性；PH調節(jié)劑既起pH調節(jié)劑作用，又起分散劑作用，減少了涂 料的組分，有效降低了生產成本。該水性太陽熱反射隔熱涂料中各組分相輔相成，互相協同 作用，使得該實施例水性太陽熱反射隔熱涂料的性能，尤其在耐候性、耐沾污、太陽反射比 及半球發(fā)射率性能優(yōu)越，健康環(huán)保，節(jié)能降耗，而且大幅提高了涂層的使用壽命，延長建筑 外墻翻修年限，達到真正意義上的建筑節(jié)能。與此同時，該水性太陽熱反射隔熱涂料制備方 法只需按照配方將各組分按步驟添加，攪拌使得各組分充分混合均勻即可，無復雜工序，也 無需特殊的設備，使得該方法工藝簡單，適合工業(yè)化生產，節(jié)約了能耗，降低了成本。
具體實施例方式為了使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合 實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例提供一種水性太陽熱反射隔熱涂料，其包含如下質量份數的組分 水100 300份基料200 400份
隔熱填料100 200份 成膜助劑5 20份 分散劑5 10份 PH調節(jié)劑0. 5 3份。 上述的隔熱填料與二氧化鈦兩組分含量按質量比優(yōu)選為0.5 1.2 1。其中，. 氧化鈦優(yōu)選為粉末，該粉末粒徑優(yōu)選< 300nm。
上述的pH調節(jié)劑優(yōu)選為2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
二氧化鈦100 200份 消泡劑1 5份 增稠劑2 10份 防腐劑1 3份
上述的增稠劑優(yōu)選為丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯締合型增稠劑中的一種或兩種。 當增稠劑為丙烯酸酯類增稠劑與聚氨酯締合型增稠劑兩者的復配時，丙烯酸酯類增稠劑與 聚氨酯締合型增稠劑質量按比優(yōu)選為1. 5 3. 0 1。上述的基料優(yōu)選為丙烯酸樹脂、有機硅改性丙烯酸樹脂中的一種或兩種；上述的隔熱填料優(yōu)選為空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、氧化鋅、云母、納米氧化銦 錫中的一種或多種組合。上述的水性太陽熱反射隔熱涂料還可包括防凍劑組分，該防凍劑用量按質量份數 計為8 30份。該防凍劑優(yōu)選為乙二醇、丙二醇中的一種或兩種。上述的消泡劑、成膜助劑、分散劑和防腐劑是本技術領域常用的組分，均可在市場 上購得。消泡劑如F0amStarA34消泡劑、NXZ消泡劑、磷酸三丁、正辛醇、酒精等；成膜助劑 如TTEXN0L成膜助劑、Filmer C40成膜助劑、丙二醇丁醚、一縮丙二醇甲醚醋酸酯醚醇類 高聚物等；分散劑如Hydropalat 100分散劑、5027分散劑等；防腐劑如異噻唑啉酮衍生物 (如:Nordes C15殺菌防腐劑)、苯并米唑酯類(Nordes EPW)、道維希爾-75、1，2-苯并異噻 唑啉-3-酮(BIT)及防霉劑等。上述發(fā)明實施例水性太陽熱反射隔熱涂料配方中的基料是構成隔熱涂料的重要 組成部分，其性能與涂料的隔熱性能、力學性能、耐候性及施工性緊密相關。本發(fā)明實施例 采用透明性高、對太陽熱吸收率低、耐候性和耐水性優(yōu)良的丙烯酸樹脂、有機硅改性丙烯酸 樹脂中的一種或其兩者的組合作為基料，有效提高了該隔熱涂料耐候性、耐水性和隔熱性 能。顏填料是水性太陽熱反射隔熱涂料的關鍵之一，直接關系到涂料的質量。在基料 一定的條件下，顏填料的折射系數越大，涂料對紅外線的散射率越高，隔熱性能越好。因此， 本發(fā)明實施例采用二氧化鈦作為一種遮蓋力很強白色顏料，有效提高了該涂料的折射系 數，有效提高了本發(fā)明實施例涂料的反光性能，有效降低了對太陽能的吸收。經本發(fā)明研究 得知，二氧化鈦的反光性能與二氧化鈦顆粒的粒徑有密切關系，粒徑越小，涂料干燥后二氧 化鈦在涂料中分布越均勻，從而使得該涂料反射太陽性能越強，因此，二氧化鈦粉末顆粒的 粒徑優(yōu)選為彡300nm。隔熱填料在水性太陽熱反射隔熱涂料中對隔熱性能起十分重要的作用，增加隔熱 填料的含量，涂料隔熱性增強，但有可能會導致涂料粘度過高，不利于施工，涂膜不細膩、 不豐滿，遮蓋力與耐沾污性差。因此，隔熱填料的用量要適當，且與基料和二氧化鈦的用 量有很大的關系。而本發(fā)明中隔熱填料與二氧化鈦優(yōu)化質量比為0.5 1.2 1，基料與 隔熱填料的優(yōu)化質量比為1 4 1，在此配比下，涂料具有優(yōu)異的隔熱性能，太陽反射 比指標為0. 87-0. 90，半球發(fā)射率為0. 87-0. 90，遠高于建筑外表面用反射隔熱涂料(JC/ T1040-2007)標準要求。增稠劑是使涂料體系粘度增加的助劑，在低剪切速率下它能使體系粘度增加，而 在高剪切速率時對體系的粘度下降，即觸變性。它對涂料的增稠、穩(wěn)定及流變性能，起著多 方面的改進調節(jié)作用。在顏料、填料的分散階段，提高分散物料的粘度而有利于分散。乳膠 漆貯存期間，保持較高的低剪切粘度，可以阻止分散顆粒因重力作用而下沉，避免涂料分層 給“開罐效果”帶來不良影響。涂料的觸變性有利于涂料的施工與流平。丙烯酸酯類增稠 劑是一類陰離子性增稠劑，主要是靠在堿性條件下離解出來的羧酸根離子的靜電斥力使螺旋狀分子鏈伸展成棒狀增稠，因此其增稠效率對PH有較大的依賴性。在pH在7以下不能 充分展現增稠性能，在PH到8 8. 5時，增稠效果明顯；聚氨酯類增稠劑由于能與乳膠粒子 締合，在偏酸或堿性條件下均可使用，基本不受PH值影響，不會產生體積限制性絮凝，因而 可使涂膜光滑，涂膜具有較高的光澤度，同時具有良好的流平性、遮蓋力、疏水性、耐洗穩(wěn)定 性、耐劃傷性及生物穩(wěn)定性均好。而本發(fā)明實施例所述增稠劑優(yōu)選為丙烯酸酯類增稠劑和 聚氨酯締合型增稠劑兩者復合，兩者的優(yōu)化質量比為1. 5 3. 0 1，以兼顧丙烯酸酯類增 稠劑和聚氨酯各自的優(yōu)點，具有高效的增稠效果，充分發(fā)揮各自優(yōu)點，使涂料產品具有良好 的流平性、儲存穩(wěn)定性、耐水性及耐劃傷性。pH調節(jié)劑優(yōu)選為2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)，該AMP-95既起pH調節(jié)劑作 用，又起分散劑作用。該PH調節(jié)劑還可用其他本技術領域pH調節(jié)劑替代，不限于AMP-95。 本發(fā)明實施例采用AMP-95pH調節(jié)劑優(yōu)選將上述的隔熱涂料的pH調節(jié)至8 10。防凍劑組分作用是防止該涂料在溫度較低的情況下使用時凍結，從而導致涂刷后 的該涂料多孔酥松、易脫落。因此，防凍劑可以根據地域、季節(jié)的不同而取舍，該防凍劑用量 按質量份數計為8 30份。優(yōu)選為乙二醇、丙二醇中的一種或兩種，但不限于這兩種。本發(fā)明實施例由于上述水性太陽熱反射隔熱涂料配方中的各組分相輔相成，互相 協同作用，使得該實施例水性太陽熱反射隔熱涂料的性能，尤其在耐候性、耐沾污、太陽反 射比及半球發(fā)射率性能優(yōu)越，健康環(huán)保，節(jié)能降耗，而且大幅提高了涂層的使用壽命，延長 建筑外墻翻修年限，達到真正意義上的建筑節(jié)能。與此同時，本項目產品為水性產品，健康 環(huán)保，符合建筑材料向安全、環(huán)保、節(jié)能降耗的可持續(xù)發(fā)展，如表1所示。以及，本發(fā)明實施例還提供上述水性太陽熱反射隔熱涂料的制備方法，包括如下 工藝步驟將分散劑、防腐劑、消泡劑、pH調節(jié)劑與水混合、攪拌得到混合溶液；將二氧化鈦、隔熱填料加入到混合溶液中，經研磨得到混合漿料；將基料、成膜助劑、消泡劑加入到混合漿料中，再用增稠劑調整混合漿料粘度，然 后過濾得到所述的水性太陽熱反射隔熱涂料；上述各步驟中的各組分按上述水性太陽熱反射隔熱涂料的配方量添加。上述混合溶液制備步驟中的按配方將相應組分放入調漆罐中進行混合、攪拌，攪 拌的速率為200 500r/min，時間為20 40min ；該步驟還可添加有按質量份數計為8 30份的防凍劑，并將其與前述組分混合均勻。上述混合漿料制備步驟中漿料的研磨是將混合溶液經研磨機或三輥機研磨處理， 使得混合漿料中的漿料粒徑< 60 y m ；上述用增稠劑調整混合漿料的粘度為90 110K。上述實施例提供上述水性太陽熱反射隔熱涂料的制備方法只需按照配方將各組 分按步驟添加，攪拌使得各組分充分混合均勻即可，無復雜工序，也無需特殊的設備，使得 該方法工藝簡單，適合工業(yè)化生產，節(jié)約了能耗，降低了成本?，F以具體水性太陽熱反射隔熱涂料的制備為例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。實施例1將Hydropalat 100分散劑5份、乙二醇防凍劑30份、Nordes C15殺菌防腐劑1 份、F0amStarA34消泡劑4份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇pH調節(jié)劑0. 5份與水300份混合，并在200r/min速率下攪拌時間為40min得到混合溶液；將二氧化鈦200份、空心陶瓷微珠隔熱填料100份加入到混合溶液中，經研磨得到 物料粒度為60 y m的混合漿料；將有機硅改性丙烯酸樹脂基料400份、TTEXN0L成膜助劑5份、磷酸三丁消泡劑1 份加入到混合漿料中，再用10份聚氨酯締合型增稠劑將混合漿料粘度調整到110K，然后過 濾得到所述的水性太陽熱反射隔熱涂料。實施例2將5027分散劑10份、丙二醇防凍劑8份、道維希爾-75防腐劑3份、NXZ消泡劑 1份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇pH調節(jié)劑3份與水100份混合，并在500r/min速率下攪拌 時間為20min，得到混合溶液；將二氧化鈦100份、空心陶瓷微珠隔熱填料200份加入到混合溶液中，經研磨得到 物料粒度為50 y m的混合漿料；將丙烯酸樹脂基料200份、Filmer C40成膜助劑20份、NXZ消泡劑3份加入到混 合漿料中，再用2份按質量比為2 1丙烯酸酯類與聚氨酯締合型混合增稠劑將混合漿料 粘度調整到90K，然后過濾得到所述的水性太陽熱反射隔熱涂料。實施例3將5027分散劑7份、按質量比2 1的丙二醇與乙二醇混合防凍劑15份、按質量 比1 1的道維希爾-75與防霉劑混合防腐劑2份、NXZ消泡劑3份、2-氨基-2-甲基-1-丙 醇PH調節(jié)劑2份與水200份混合，并在350r/min速率下攪拌時間為30min得到混合溶液；將二氧化鈦150份、按質量比8 1的空心玻璃微珠與納米氧化銦錫混合隔熱填 料180份加入到混合溶液中，經研磨得到物料粒度為40 y m的混合漿料；將按質量1 1的丙烯酸樹脂與有機硅改性丙烯酸樹脂混合基料300份、Filmer C40成膜助劑8份、NXZ消泡劑2份加入到混合漿料中，再用6份按質量比為1. 5 1丙烯 酸酯類與聚氨酯締合型混合增稠劑將混合漿料粘度調整到100K，然后過濾得到所述的水性 太陽熱反射隔熱涂料。將本實施例3所得的水性太陽熱反射隔熱涂料進行性能測試實驗，得出該涂料的 性能如表1所示。由表1可知，本發(fā)明實施例所得的水性太陽熱反射隔熱涂料性能優(yōu)異，尤 其在耐候性、耐沾污、太陽發(fā)射比及半球發(fā)射率指標上遠高于建筑外表面用反射隔熱涂料 (JC/T1040-2007)標準要求。大幅提高了涂層的使用壽命，延長建筑外墻翻修年限，達到真 正意義上的建筑節(jié)能。而且本項目產品為水性產品，健康環(huán)保，符合建筑材料向安全、環(huán)保、 節(jié)能降耗的可持續(xù)發(fā)展。實施例4將5027分散劑7份、按質量比1 1的道維希爾-75與防霉劑混合防腐劑2份、 NXZ消泡劑3份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇pH調節(jié)劑2份與水200份混合，并在350r/min 速率下攪拌時間為30min得到混合溶液；將二氧化鈦150份、按質量比8 1的空心玻璃微珠與納米氧化銦錫混合隔熱填 料180份加入到混合溶液中，經研磨得到物料粒度為30 y m的混合漿料；將按質量1 1的丙烯酸樹脂與有機硅改性丙烯酸樹脂混合基料300份、Filmer C40成膜助劑8份、NXZ消泡劑2份加入到混合漿料中，再用6份按質量比為1. 5 1丙烯
7酸酯類與聚氨酯締合型混合增稠劑將混合漿料粘度調整到100K，然后過濾得到所述的水性 太陽熱反射隔熱涂料。經性能測試實驗得出，本實施例涂料與實施例3中制備的涂料的主 要性能指標相同，見表1。表1實施例3制備的水性太陽熱反射隔熱涂料性能指標 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種水性太陽熱反射隔熱涂料，其包含如下質量份數的組分水100～300份 基料200～400份二氧化鈦100～200份隔熱填料100～200份消泡劑1～5份成膜助劑5～20份增稠劑2～10份 分散劑5～10份防腐劑1～3份 pH調節(jié)劑0.5～3份。
2.根據權利要求1所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的隔熱填料與 二氧化鈦的質量比為0. 5 1. 2 1。
3.根據權利要求1或2所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的二氧化 鈦為粉末狀，其粉末粒徑< 300nm。
4.根據權利要求1所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的水性太陽熱 反射隔熱涂料還包括防凍劑，該防凍劑用量按質量份數計為8 30份。
5.根據權利要求4所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的防凍劑為乙 二醇、丙二醇中的一種或兩種。
6.根據權利要求1所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于 所述的PH調節(jié)劑為2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述的增稠劑為丙烯酸酯類增稠劑、聚氨酯締合型增稠劑中的一種或兩種。
7.根據權利要求6所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的增稠劑為丙 烯酸酯類增稠劑與聚氨酯締合型增稠劑兩者的復配，丙烯酸酯類增稠劑與聚氨酯締合型增 稠劑的質量比為1.5 3.0 1。
8.根據權利要求1所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其特征在于所述的基料為丙烯 酸樹脂、有機硅改性丙烯酸樹脂中的一種或兩種；所述的隔熱填料為空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、氧化鋅、云母、納米氧化銦錫中的一 種或多種組合。
9.一種水性太陽熱反射隔熱涂料制備方法，包括如下工藝步驟將分散劑、防腐劑、消泡劑、PH調節(jié)劑與水混合、攪拌得到混合溶液，其中各組分按照以 下質量份數混合分散劑5 10份、防腐劑1 3份、pH調節(jié)劑0. 5 3份、水100 300 份；將二氧化鈦、隔熱填料加入到混合溶液中，經研磨得到混合漿料，其中各組分按照以下 質量份數混合二氧化鈦100 200份、隔熱填料100 200份；將基料、成膜助劑、消泡劑加入到混合漿料中，再用增稠劑調整混合漿料粘度，然后過 濾得到所述的水性太陽熱反射隔熱涂料，其中各組分按照以下質量份數混合基料200 400份、成膜助劑5 20份、消泡劑1 5份、增稠劑2 10份。
10.根據權利要求9所述的水性太陽熱反射隔熱涂料制備方法，其特征在于所述混合溶液制備步驟中還添加有按質量份數計為8 30份的防凍劑，所述的攪拌速 率為200 500r/min,時間為20 40min ；所述混合漿料制備步驟中漿料的研磨粒徑< 60 μ m ； 所述混合漿料的粘度為90 110K。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性太陽熱反射隔熱涂料及其制備方法，其包含如下質量份數的組分水100～300份、基料200～400份、二氧化鈦100～200份、隔熱填料100～200份、消泡劑1～5份、成膜助劑5～20份、增稠劑2～10份、分散劑5～10份、防腐劑1～3份、pH調節(jié)劑0.5～3份。本發(fā)明水性太陽熱反射隔熱涂料耐候性、耐沾污、太陽反射比及半球發(fā)射率性能優(yōu)越，健康環(huán)保，節(jié)能降耗，其制備方法工藝簡單，適合工業(yè)化生產，節(jié)約了能耗，降低了成本。
文檔編號C09D7/12GK101880498SQ20101014610
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2010年4月7日
發(fā)明者張維麗, 李榮先, 楊建 , 鄭廷秀, 陳麗瓊, 陳建軍 申請人:深圳清華大學研究院