專利名稱：一種新型建筑用礦物反射隔熱涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料及其制備方法，更具體地說，是涉及ー種新型建筑用礦物反射隔熱涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著各項(xiàng)國(guó)家建筑節(jié)能政策的推出，公安部門對(duì)建筑外保溫材料防火要求的提高，現(xiàn)行的保溫砂漿和EPS外保溫系統(tǒng)等傳統(tǒng)建筑節(jié)能材料因易燃、易開裂漏水、易脫落等弊病日益明顯，且施工繁瑣、造價(jià)高、不宣于異形復(fù)雜構(gòu)造的施工。大量的板縫形成熱橋，很難進(jìn)ー步提高體系的節(jié)能效果。建筑用反射隔熱涂料作為ー種新型的綠色環(huán)保型建筑節(jié)能材料與傳統(tǒng)的建筑節(jié)能材料相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)。但乳膠型反射隔熱涂料與基層僅是ー層皮膜靠著物理粘附、 分子間カ和部分化學(xué)氫鍵結(jié)合，在內(nèi)水的作用下，日久受熱易于鼓泡、開裂、鱗片狀脫落或粉化。該種涂料僅能耐250°C低溫，400°C以上有機(jī)粘結(jié)劑即揮發(fā)或炭化，涂膜即破壞，涂料的功能也隨之消褪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，提供了ー種環(huán)保、阻燃、耐高溫的新型建筑用礦物反射隔熱涂料及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案以硅酸鉀為主成膜物(水溶性，透明度高，折光系數(shù)低，不含碳，不用有機(jī)成膜助劑，保證了涂料涂膜對(duì)太陽光熱有高的反射率);以少量起改性作用的低Tg值低彈性乳液為輔助成膜物(它既作為硅酸鉀的保護(hù)膠體使硅酸鉀穩(wěn)定，也為了增強(qiáng)涂料的濕粘結(jié)性。弾性乳液粒子在涂料成膜時(shí)起了“架橋”作用，緩沖了硅酸粒子成膜時(shí)可能發(fā)生的脫水收縮引起的龜裂，同時(shí)也增強(qiáng)了涂膜的抗水滲透性。用此種乳液即不用成膜助劑，從而達(dá)到了環(huán)保、低碳要求);并輔以助劑(增稠劑、分散劑、消泡劑、穩(wěn)定劑、疏水劑、流變劑等)、功能性顏填料配制而成。其組成及重量配比，以100%計(jì)為增稠劑O. I O. 6% ;消泡劑O. 2 I. 2% ;分散劑O. I O. 5% ;穩(wěn)定劑O. 5 I. 0% ;功能性顏料6. O 20. 0% ;填料5. O 27. 0% ;濃度為46 50wt%的改性乳液4. 0 10. 0% ;濃度為28 32wt%的硅酸鉀15. 0 23· 0% ;疏水劑I. 0 5· 0% ；陶瓷微珠6. (Γ10. 0% ;流變劑(Tl. 5% ;余量為水。其組成及重量配比，以100%計(jì)優(yōu)選為增稠劑O. 2% ;消泡劑O. 3% ;分散劑O. 2% ;穩(wěn)定劑O. 5% ;功能性顏料15. 0% ;填料20. 0% ;濃度為50wt%的改性乳液8. 5% ;濃度為30wt%的硅酸鉀21. 0% ;疏水劑I. 0% ;陶瓷微珠10. 0% ;流變劑I. 0% ;余量為水。所述的增稠劑為粘度1000(T30000mpa · s的羥こ基纖維素、粘度為10000^30000mpa · s的漢生膠、粘度為1000CT30000mpa · s的羧甲基纖維素中的一種或兩種。所述的消泡劑為礦物油類、液體石蠟類、水包油型聚硅氧烷ー聚醚中的一種或兩種。礦物油類有 Inocot 610、Testbenzin K30、Agitan 232，液體石錯(cuò)類有 FoamexKS10. Agitan 280，水包油型聚硅氧焼一聚醚為TEGO foamex 7447。 所述的分散劑為焦磷酸鉀或有機(jī)磷酸鉀。焦憐酸鉀為L(zhǎng)opon 826、polyron TK，有機(jī)憐酸鉀為 Lopon 895、Sapetin D20。所述的穩(wěn)定劑為季胺堿或其改性物，為L(zhǎng)opon ST、Bet olin Quart 10Λ BetolinQuart 15、Betolin Quart 20、Betolin Quart 250所述的功能性顔料為鈦白粉，鎳鈦黃，鈷蘭，氧化鉻綠，鐵紅，鐵黃或鐵黑。鈦白粉為R-902、R-706、CR501、R-575。所述的填料為純度> 95%、白度> 95%的方解石，重鈣，白堊,硅酸鹽,重晶石,沉淀硫酸鋇中的兩種以上。硅酸鹽為硅灰石、云母粉或滑石粉。所述的鈦白粉其粒徑為O. 001 O. 3微米的球狀易分散品。所述的改性乳液為固含量在46 50%，皂化值48 52mgkoH/g，Tg值為0 8°C低彈性的苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的ー種或兩種；所述的硅酸鉀為中性的即摩數(shù)M在3 ^ M ^ 4,固含為28 32%，鈉離子含量為
O O. 1%。所述的疏水劑為燒基娃醇鐘、聚燒基娃氧燒乳液、石臘乳液、硬脂醇類中的一種或兩種。烷基硅醇鉀為Wacker BS16、Betolin AU、TEGO SKS10、TEGOsivin K/M，聚烷基硅氧烷乳液為Wacker BS1306、TEGO-phobe SK262，石蠟乳液為WukonilGL，硬脂醇類為L(zhǎng)ubranilA 1520。所述的陶瓷微珠粒徑為O. 001 100微米的中空微珠。所述的流變劑為聚氨酯、聚醚多元醇中的ー種或兩種，為Rheolate 350,Rheolate310。所述的水為蒸餾水或去離子水。具體的制備步驟為( I)制漿按照所述配方量，向分散缸中依次加入水總重量的79. O 86. 5%的水、增稠劑，攪拌至完全溶解；然后加入消泡劑重量的三分之ニ，分散劑、穩(wěn)定劑，繼續(xù)攪拌至均勻；接著加入功能性顔料、填料于混合液中；加畢，以占水總重量4. 6 6. 8%的水將沾在分散軸和缸壁的物料清洗入缸中；在攪拌轉(zhuǎn)速為1400 2000轉(zhuǎn)/分的條件下，高速分散16 20分鐘。接著，將轉(zhuǎn)速降至400 600轉(zhuǎn)/分，加入改性乳液，攪拌5 10分鐘后停機(jī)，提升攪拌出液面，以剩余的水清洗攪拌、缸壁于缸中。(2)制漆將缸轉(zhuǎn)移至槳式攪拌機(jī)下，調(diào)整漿料的PH值至10，在轉(zhuǎn)速300 400轉(zhuǎn)/分下加入濃度為30wt%的硅酸鉀溶液，攪拌5 10分鐘；再加入疏水劑，攪拌2-3分鐘；然后，加入陶瓷微珠，待陶瓷微珠全部潤(rùn)濕后，再加入余下的三分之一消泡劑，于200 300轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌5小時(shí)至均勻無泡。以流變劑調(diào)整體系的粘度為85 95KU，最后加入色漿進(jìn)行調(diào)色，繼續(xù)攪拌均勻，然后過80目篩,稱量包裝即為成品。步驟(2)中用20wt%的氫氧化鉀或Lopon ST調(diào)整體系的pH值。為了使涂膜與基層在石化反應(yīng)后結(jié)合得更加牢固、緊密，設(shè)計(jì)了封閉底漆(兼面料的稀釋劑)，以滲透及發(fā)生石化反應(yīng)加固基層并起到承上啟下的交聯(lián)石化作用。
新型建筑用礦物反射隔熱涂料必須和配套的封閉底漆(兼面料的稀釋劑)配套使用。面料施工時(shí)兩遍成活，必須“濕碰濕”施工，即第一遍和第二遍相隔5小時(shí)且必須保證施工定額，完工后48小時(shí)內(nèi)不得遇雨。實(shí)際使用時(shí)，配套的封底漆(兼面料稀釋劑)的組成及重量配比為50wt%的Acronal ECO 502 (低彈性；Tg，5°C ;皂化值49 ;購自巴斯夫)10. 0% ；30wt%的硅酸鉀(購自北京澳漢化工有限公司)25. O 35. 0% ；Lopon ST (購自貝克·吉利尼公司)O. 5 I. 0% ；Inocot 610 (購自德國(guó)凡白柔硅酸鹽制品公司)O. 05 O. 10% ;余量為純水。配套的封閉底漆(兼面料的稀釋劑)的優(yōu)選的組成及重量配比為50wt%的AcixmalECO 50210. 0% ；30wt% 的硅酸鉀 35. 0% ；Lopon STO. 8% ；Inocot610 為 O. 05% ;余量為純水。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明避免了乳膠型反射隔熱涂料的弊病，既符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又保持了無機(jī)涂料節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、低碳、阻燃、耐高溫、抗老化和抗沾污性好等特點(diǎn)。通過與礦物基層的石化反應(yīng)與基層結(jié)為一體，各項(xiàng)性能優(yōu)異。I、節(jié)能、環(huán)保性極好硅酸鉀粘結(jié)劑是水溶性的，本發(fā)明是水性的，以水為分散介質(zhì)。其組成成分無毒、無味、無環(huán)境污染。涂料的制做、貯存、施工都不會(huì)放出異味，無過敏特點(diǎn)，不損害人及生物的健康。低碳、節(jié)能、環(huán)保性極好。油漆卻使用大量的樹脂和有機(jī)溶劑；乳膠漆使用大量有機(jī)乳液和成膜助劑；能耗大，高碳排放，污染性大，而本發(fā)明沒有上述問題。2、經(jīng)濟(jì)性好，資源幾乎無限地球地殼中，氧的豐度占49. 13% (質(zhì)量克拉克數(shù)％，下同)，硅的豐度占26%，碳的豐度占O. 03%，氫的豐度占O. 14%。地殼幾乎都是由硅酸鹽和ニ氧化硅組成，其貯量之巨，可以用克拉克數(shù)來形容。(克拉克，美國(guó)化學(xué)家?？死藬?shù)是以原子數(shù)代表的元素豐度，這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天文數(shù)字)。這就是制硅酸鉀原料的來源。
nSiO, +mK.C03 高溫 m K,0. nSi03+mC0, t - 而作為油漆、乳膠漆原料的地層中的石油、煤炭及地表的ー些動(dòng)植物(基本都是碳?xì)浠衔?，其貯量無法與巖石相比。3、本發(fā)明為空氣中二氧化碳固化型，制做簡(jiǎn)便，且滲透性極好(可達(dá)O. 5 2. Omm),與硅酸鹽礦物基層(如磚、石、水泥砂漿抹面、砼等)發(fā)生硅化(即石化)反應(yīng)以硅氧鍵結(jié)合成為一體的石頭，且性能相同。有相同的膨脹/伸縮系數(shù)，能反射光和熱輻射而減少建筑物承受的熱壓力，防止了建筑物表面因熱脹冷縮而引起的龜裂。石化反應(yīng)生成的硅氧原子鍵的鍵能比有機(jī)高分子聚合物原子問以碳-碳結(jié)合的鍵能大(見表I)，比分子問カ和氫鍵カ更大。因此，本發(fā)明的涂膜堅(jiān)硬、耐磨且抗沖擊。表I
成鍵原 f I Si-O j Si=O I C- O I C=O [ C-C [ C-H 鍵會(huì)泛
/t , 466638-5)8612347413
/kj/mol」Ll_JL1_從表I可以看出，娃氧結(jié)合的鍵能比碳碳結(jié)合的鍵能大119kJ/mol (466-347) ; t匕碳?xì)滏I能大 53 kj/mol (466-413)。
4、本發(fā)明的樹脂含量在5%以下，符合低碳要求。且反應(yīng)中的活性硅酸粒子和活性ニ氧化硅粒子與乳液的樹脂顆粒吸附結(jié)合，將其包裹，并在其中滲透，使涂膜達(dá)到難燃或不燃，可耐800°C的高溫(見表2);而乳膠型涂料，僅耐溫250°C。測(cè)試方法為，取標(biāo)準(zhǔn)水泥石棉板，將普通乳膠漆、對(duì)比樣(市面上常用的乳膠型建筑用反射隔熱涂料)和實(shí)施例I制得的涂料同時(shí)刷涂涂料ニ適，自然干燥七天，耐溫為10分鐘。表2
測(cè)試\ 名稱IIr
結(jié)果普通乳膠漆對(duì)比樣品實(shí)施例I(外用白色)(白色)(白色)
250 V無異常無異常無異常
400Γj鼓泡.浸水輕擦掉粉]極少微泡，浸水輕檫I: 尤異常
IΓ M I
「 , 600°C 鼓泡，浸水輕擦成泥鼓泡,浸水輕檫成泥無異常
接著，將轉(zhuǎn)速降至400-600轉(zhuǎn)/分，加入質(zhì)量濃度為50wt%的苯丙乳液AcronolECO 50265. Og (皂化值49 ;Tg，5°C;購自巴斯夫公司)，攪拌5分鐘后停機(jī)，提升攪拌出液面，以剩余的水20. Og清洗攪拌、缸壁于缸中。(2)制漆將缸轉(zhuǎn)移至槳式攪拌機(jī)下，用Lopon ST (購自德國(guó)貝克·吉利尼公司)調(diào)整漿料的PH值至10，在轉(zhuǎn)速300-400轉(zhuǎn)/分下加入硅酸鉀溶液AH-K1 (購自北京澳漢化工有限公司，29% ；M=3. 94，鈉離子含量O. 086%) 225. 0g，攪拌5分鐘；加入BS16 (購自德國(guó)瓦克公司)
10.Og攪拌3分鐘;然后，加入陶瓷微珠T40 (購自中鋼礦山研究院，2-85 μ m) lOO.Og，待陶瓷微珠全部潤(rùn)濕后，再加入Inocot 610(購自德國(guó)凡白柔娃酸鹽制品公司)I. Og,于200-300轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌5小時(shí)至均勻無泡。
加入Rheolate 310 (購自美國(guó)海明斯公司)5. Og調(diào)整體系的粘度為85KU ;最后加 入色漿進(jìn)行調(diào)色，繼續(xù)攪拌均勻，然后過80目篩，稱量包裝即為成品。實(shí)施例3涂料性能測(cè)試中國(guó)建筑科學(xué)研究院和中國(guó)空間技術(shù)研究院聯(lián)合對(duì)實(shí)施例I進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見表3，實(shí)施例I各項(xiàng)性能均優(yōu)于國(guó)家的技術(shù)指標(biāo)。表權(quán)利要求
1.一種新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于，其組成及重量配比，以100%計(jì)為，增稠劑O. I O. 6% ;消泡劑O. 2 I. 2% ;分散劑O. I O. 5% ;穩(wěn)定劑O. 5 I. 0% ;功能性顏料6. O 20. 0% ;填料5. O 27. 0% ;濃度為46 50wt%的改性乳液4. 0 10. 0% ;濃度為28 32wt%的硅酸鉀15. 0 23· 0% ;疏水劑I. 0 5· 0% ;陶瓷微珠6. 0 10· 0% ;流變劑(Tl. 5% ;余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于，其組成及重量配比，以100%計(jì)為，增稠劑O. 2% ;消泡劑O. 3% ;分散劑O. 2% ;穩(wěn)定劑O. 5% ;功能性顏料15.0% ;填料20. 0% ;濃度為50wt%的改性乳液8. 5% ;濃度為30wt%的硅酸鉀21. 0% ;疏水劑I.0% ;陶瓷微珠10. 0% ;流變劑I. 0% ;余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于， 所述的增稠劑為粘度1000(T30000 mpa *s的羥乙基纖維素、粘度為1000(T30000mpa *s的漢生膠、粘度為1000(T30000mpa · s的羧甲基纖維素中的一種或兩種； 所述的消泡劑為礦物油類、液體石蠟類、水包油型聚硅氧燒一聚醚中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于， 所述的分散劑為焦磷酸鉀或有機(jī)磷酸鉀； 所述的穩(wěn)定劑為季胺堿或其改性物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于， 所述的功能性顏料為鈦白粉，鎳鈦黃，鈷蘭，氧化鉻綠，鐵紅，鐵黃或鐵黑； 所述的填料為純度> 95%、白度> 95%的方解石，重鈣，白堊，硅酸鹽，重晶石，沉淀硫酸鋇中的兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于，所述的鈦白粉為粒徑是O. 001 O. 3微米的球狀易分散品。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于， 所述的改性乳液為固含量在46 50%，皂化值48 52mgkoH/g，Tg值為(T8°C低彈性的苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種； 所述的硅酸鉀的摩數(shù)M為3 < M < 4，固含為28 32%，鈉離子含量為O O. 1%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料，其特征在于， 所述的疏水劑為燒基娃醇鐘、聚燒基娃氧燒乳液、石臘乳液、硬脂醇類中的一種或兩種； 所述的陶瓷微珠是粒徑為0.001 100微米的中空微珠； 所述的流變劑為聚氨酯、聚醚多元醇中的一種或兩種； 所述的水為蒸餾水或去離子水。
9.一種權(quán)利要求I所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料的制備方法，其特征在于，具體的制備步驟為 (I)制衆(zhòng) 按照權(quán)利要求I所述配方量，向分散缸中依次加入水總重量的79. O 86. 5%的水、增稠劑，攪拌至完全溶解；然后加入消泡劑重量的三分之二，分散劑、穩(wěn)定劑，繼續(xù)攪拌至均勻；接著加入功能性顏料、填料于混合液中；加畢，以占水總重量4. 6 6. 8%的水將沾在分散軸和缸壁的物料清洗入缸中；在攪拌轉(zhuǎn)速為1400 2000轉(zhuǎn)/分的條件下，高速分散16 20分鐘； 接著，將轉(zhuǎn)速降至400 600轉(zhuǎn)/分，加入改性乳液，攪拌5 10分鐘后停機(jī)，提升攪拌出液面，以剩余的水清洗攪拌、缸壁于缸中； (2)制漆 將缸轉(zhuǎn)移至槳式攪拌機(jī)下，調(diào)整漿料的PH值至10，在轉(zhuǎn)速300 400轉(zhuǎn)/分下加入濃度為30wt%的硅酸鉀溶液，攪拌5 10分鐘；再加入疏水劑，攪拌2-3分鐘；然后，加入陶瓷微珠，待陶瓷微珠全部潤(rùn)濕后，再加入余下的三分之一消泡劑，于200 300轉(zhuǎn)/分繼續(xù)攪拌5小時(shí)至均勻無泡； 以流變劑調(diào)整體系的粘度為85 95KU，最后加入色漿進(jìn)行調(diào)色，繼續(xù)攪拌均勻，然后過80目篩,稱量包裝即為成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型建筑用礦物反射隔熱涂料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中用20wt%的氫氧化鉀或Lopon ST調(diào)整體系的pH值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型建筑用礦物反射隔熱涂料及其制備方法。其組成及重量配比，以100%計(jì)為，增稠劑0.1~0.6%；消泡劑0.2~1.2%；分散劑0.1～0.5%；穩(wěn)定劑0.5～1.0%；功能性顏料6.0～20.0%；填料5.0～27.0%；濃度為46～50wt%的改性乳液4.0~10.0%；濃度為28～32wt%的硅酸鉀15.0~23.0%；疏水劑1.0~5.0%；陶瓷微珠6.0~10.0%；流變劑0~1.5%；余量為水。本發(fā)明避免了乳膠型反射隔熱涂料的弊病，既符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又保持了無機(jī)涂料節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、低碳、阻燃、耐高溫、抗老化和抗沾污性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102816465SQ20121033123
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者宋振芳, 崔洪斌, 馬 豐 申請(qǐng)人:盤錦奧馬漆業(yè)有限公司