一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，各組分的質(zhì)量百分含量為：成膜乳液30~50%，熱反射顏料10~20%，空心微珠6~15%，填料5~10%，疏水劑3~8%，助劑4~8%，去離子水余量。通過引入工業(yè)疏水劑，使涂層具有優(yōu)異的耐候性、耐沾污性及對基材的附著性，進而保持長久的反射隔熱性。本發(fā)明還提供了上述涂料的制備方法，該制備方法包括攪拌、混勻、過濾、包裝等工藝、步驟，能夠最大程度降低對空心微珠結(jié)構(gòu)的破壞，確保涂層具有良好的隔熱性能。另外，本發(fā)明產(chǎn)品涂料中VOC含量低，對環(huán)境友好，且制備工藝簡單，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】—種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涂料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種隔熱涂料，特別是涉及一種用于建筑外墻、建筑屋頂、油氣儲罐等外部設(shè)備(設(shè)施)的隔熱涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著涂料技術(shù)的發(fā)展，一種部分或完全替代空調(diào)、冷氣機、電風(fēng)扇、冷水噴淋等給建筑及戶外設(shè)備降溫的新型涂料——隔熱涂料逐漸受到人們的青睞。隔熱涂料均是依照熱量通過傳導(dǎo)、對流和輻射的傳遞原理來設(shè)計:它要么通過高的反射率來反射、輻射到涂層表面的太陽熱量，降低自身對太陽熱量的吸收；要么通過自身低的導(dǎo)熱系數(shù)減少涂層表面吸收的熱量向涂層內(nèi)部傳遞；或者通過自身高的紅外輻射將涂層吸收的熱量傳遞出去，從而使被保護基體溫度不致過高；也有是這幾種方式的結(jié)合。正因有各種各樣的隔熱機理，隔熱涂料的種類也多種多樣。
[0003]隔熱涂料的研究及應(yīng)用時間不長，但其發(fā)展速度極快。早期的有溶劑型隔熱涂料，如中國專利申請200410048047.1公布的一種隔熱涂料。這類涂料有隔熱性能，但其配方里均含有一定量的有機溶劑，屬于非環(huán)境友好型涂料，隨著社會發(fā)展必將會被淘汰。在近十年，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了水性環(huán)保型隔熱涂料，如中國專利CN102127346B公開了一種隔熱涂料，包括以下重量百分比的組分:34?54%的乳液、15?20%的鈦白粉、10?20%的陶瓷空心微球、5?10%的硅酸鋁粉、5?10%的高嶺土、5?10%的海泡石粉、5?10%的水和0.2?0.3%的消泡劑。同時，還公開了上述隔熱涂料的制備方法。該專利提供的隔熱涂料，由于室外油漆罐的噴涂后可以取消設(shè)備噴水降溫的工序，大大地節(jié)約了能耗；另外本隔熱涂料耐酸堿性強，無毒無危險性，使用壽命長，涂刷、噴涂方便。但該隔熱涂料為了追求環(huán)保性和隔熱效果，往往在耐候性和耐沾污性等方面存在不足，因此這類涂料在使用后大多還需要進一步涂罩面漆，既提高了涂裝成本，也降低了工作效率。也有一些水性隔熱涂料考慮到了耐沾污性，如中國專利CN102676014B公布的一種耐沾污隔熱涂料及其制備方法，以重量份計，由15?40份的成膜乳液、1(Γ40份的氟樹脂乳液、1(Γ30份的熱反射顏料、5?15份的空心陶瓷微珠、8?16份的填料、1.5飛份的助劑以及適量的去離子水組成，通過在成膜乳液中引入水性氟樹脂乳液等成分，達到耐沾污性和隔熱的目的。本發(fā)明還公開了一種耐沾污隔熱涂料的制備方法，包括以下步驟:將去離子水、部分助劑、熱反射顏料、填料和空心陶瓷微珠添加至研磨機中研磨，得到漿料；將得到的漿料轉(zhuǎn)移至分散機中，將成膜乳液、氟樹脂乳液以及余下助劑加至該漿料中，攪拌分散后，經(jīng)篩網(wǎng)過濾，得到耐沾污隔熱涂料，制備工藝簡單、易于實施、操作簡便。這類涂料既具有良好的隔熱效果，又具有較好的耐沾污性。但這類涂料要么單純添加硅丙乳液或氟碳乳液，涂料耐沾污性提升有限；要么額外添加含氟助劑或氟樹脂乳液或硅樹脂乳液，涂料耐沾污性較好，但涂料成本較高。此外，上述部分涂料在用到空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠時，均是將這些空心微珠與常規(guī)顏填料一起分散或研磨至規(guī)定細度，然后加入成膜劑并調(diào)漆，制備工藝不夠合理，因為空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠的空心結(jié)構(gòu)經(jīng)過高速攪拌或研磨后會受到破壞，從而喪失其良好的隔熱性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題而提供一種涂料成本低、隔熱性能好，具有優(yōu)異的耐候性、耐沾污性、透氣性以及較強的基材附著性，且VOC含量低、對環(huán)境友好的水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供上述熱反射隔熱涂料的制備方法。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料采用以下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料是由以下組分制備而成，各組分的質(zhì)量百分含量為:
成膜乳液30?50%
熱反射顏料10?20%
空心微珠6?15%
填料5?10%
疏水劑3?8%
助劑4?8%
去離子水余量
上述各組分的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為:
成膜乳液37?45%
熱反射顏料15?20%
空心微珠8?12%
填料5?10%
疏水劑4?6%
助劑5.Γ5.7%
去離子水余量
所述的成膜乳液為丙烯酸乳液、彈性丙烯酸乳液、硅丙乳液及氟碳乳液中的一種或任意兩種及以上的混合物，優(yōu)選硅丙乳液、氟碳乳液及彈性丙烯酸乳液中的一種或它們?nèi)我饨M合的混合物，且均可采用市售產(chǎn)品。
[0008]所述的熱反射顏料為鈦白粉、硫酸鋇、硫化鋅、氧化鋅中的一種或任意兩種及以上的混合物；優(yōu)先選用金紅石型鈦白粉。
[0009]所述的空心微珠為最大粒徑在300 μ m以內(nèi)的空心玻璃微珠或/和空心陶瓷微珠；優(yōu)先選用粒徑在(Γ150 μ m的空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠。
[0010]所述的填料為重鈣、高嶺土、硅藻土、蒙脫土、氧化鋁中的一種或任意兩種及以上的混合物；
所述的疏水劑為甲基娃酸納疏水劑、乙基娃酸納疏水劑、甲基娃酸鐘疏水劑、乙基娃酸鉀疏水劑中的一種或任意兩種及以上的混合物；
所述的助劑為潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、增稠劑、消泡劑、成膜助劑、防凍劑的混合物。
[0011]所述的潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、增稠劑、消泡劑、成膜助劑、防凍劑占總組分的質(zhì)量百分含量為:潤濕劑0.3?0.8%，分散劑0.6?1.2%，防腐殺菌劑0.15?0.25%，增稠劑0.08?0.15%,消泡劑0.4?0.8%，成膜助劑1.1?2.5%,防凍劑1.3?2.5%。
[0012]所述的潤濕劑為烷基酚聚氧乙烯醚類或琥珀酸嵌段共聚物類非離子型潤濕劑；所述的分散劑為聚羧酸鹽類或聚丙烯酸鹽類陰離子分散劑；所述的防腐殺菌劑為異噻唑啉酮類防腐殺菌劑；所述的增稠劑為堿溶脹型增稠劑與締合型增稠劑或聚氨酯增稠劑配合使用；所述的消泡劑為礦物油消泡劑或疏水粒子改性礦物油消泡劑或有機硅消泡劑；所述的成膜助劑為醇酯類或醇醚類成膜助劑；所述的防凍劑為低分子量二醇類或低分子量二醇醚類防凍劑。
[0013]本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其制備方法包括以下步驟:
(1)環(huán)境溫度下，將去離子水加入到分散爸中，在300r/min?800r/min的低速攪拌下加入潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、堿溶脹型增稠劑、1/3的消泡劑，溶解分散均勻后加入熱反射顏料、填料及疏水劑，并在2000r/min?3500r/min的高速下攪拌分散30min?60min,得到分散均勻的料漿；
(2)在500r/min?1500r/min的攪拌速度下將成膜助劑、防凍劑及1/3的消泡劑加入到步驟(I)所得的料漿中，攪拌均勻后加入成膜乳液，并以相同的攪拌速度繼續(xù)分散1min?20min ；
(3)將空心微珠加入到步驟(2)所得的混合物料中，并在500r/min?1000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1min?20min后，加入剩余1/3消泡劑及締合型或聚氨酯型增稠劑，混合均勻后在300r/min?500r/min下攪拌1min?15min,過濾,包裝,得到最終產(chǎn)品。
[0014]本發(fā)明用到的疏水劑為燒基娃酸鹽類疏水劑，當(dāng)涂料涂敷到基材表面后，燒基娃酸鹽會在水和二氧化碳的作用下生成烷基硅醇，并產(chǎn)生兩種不同的作用:一方面烷基硅醇在涂層外表面生成一層不溶性的網(wǎng)狀有機硅樹脂膜，這種樹脂膜具有防水、防滲、防潮、防銹、抗老化、抗污染、透氣等優(yōu)點，因而可增強涂層的耐候性、耐沾污性及自清潔性，并確保涂層長久的反射隔熱性；另一方面烷基硅醇在涂層內(nèi)表面通過自身硅羥基與基材上的羥基反應(yīng)生成S1-O-Si鍵，增強涂層與基材的附著力，提高涂層的使用壽命。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料及其制備方法具有如下的優(yōu)點:
(I)采用常規(guī)工業(yè)疏水劑來賦予涂層耐候性及耐沾污性，涂料成本較低。
[0016](2)將消泡劑分段添加，有效抑制了體系氣泡的產(chǎn)生，并且采取空心微珠在涂料配制后期添加且低速分散的方式，保持了空心微珠的結(jié)構(gòu)完整性，從而確保涂層具有較好的隔熱性能。
[0017](3)涂層具有優(yōu)異的耐候性、耐沾污性、透氣性以及較強的基材附著性，可長久維持涂層的反射隔熱性，并延長涂層的使用壽命。
[0018](4)本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料為水性體系，VOC含量低，屬環(huán)境友好型產(chǎn)品，且制備工藝簡單，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料及其制備方法作進一步說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。實施例中所涉及百分比均按重量百分比計。
[0020]實施例1:
(1)將12%去離子水加入到分散釜中，在600r/min的低速攪拌下加入0.4%潤濕劑、1.0%分散劑、0.2%防腐殺菌劑、0.1%堿溶脹型增稠劑、0.2%消泡劑，溶解分散均勻后加入15%金紅石型鈦白粉、5%重鈣及5%乙基硅酸鈉，并在3000r/min的高速下攪拌分散40min，得到分散均勻的料漿；
(2)在1000r/min的攪拌速度下將1.5%成膜助劑、2%防凍劑及0.2%消泡劑加入到步驟(I)所得的料漿中，攪拌均勻后加入45%彈性丙烯酸乳液，并以相同的攪拌速度繼續(xù)分散1min ；
(3)將12%空心玻璃微珠加入到步驟(2)所得的混合物料中，并在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散15min后，加入0.2%消泡劑及0.2%締合型增稠劑，混合均勻后在400r/min下攪拌15min，過濾，包裝，得到水性耐候耐沾污熱反射隔熱涂料。
[0021]實施例2:
(1)將10%去離子水加入到分散釜中，在400r/min的低速攪拌下加入0.5%潤濕劑、0.8%分散劑、0.2%防腐殺菌劑、0.1%堿溶脹型增稠劑、0.2%消泡劑，溶解分散均勻后加入20%金紅石型鈦白粉、10%高嶺土及6%甲基硅酸鈉，并在2500r/min的高速下攪拌分散60min，得到分散均勻的料漿；
(2)在1000r/min的攪拌速度下將1.5%成膜助劑、2%防凍劑及0.2%消泡劑加入到步驟(I)所得的料漿中，攪拌均勻后加入40%硅丙乳液，并以相同的攪拌速度繼續(xù)分散15min ；
(3)將8%空心玻璃微珠加入到步驟(2)所得的混合物料中，并在900r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1min后，加入0.2%消泡劑及0.3%締合型增稠劑，混合均勻后在500r/min下攪拌15min，過濾，包裝，得到水性耐候耐沾污熱反射隔熱涂料。
[0022]實施例3:
(1)將18.5%去離子水加入到分散釜中，在800r/min的低速攪拌下加入0.6%潤濕劑、0.8%分散劑、0.2%防腐殺菌劑、0.1%堿溶脹型增稠劑、0.2%消泡劑，溶解分散均勻后加入16%金紅石型鈦白粉、8%重鈣及4%乙基硅酸鈉，并在3500r/min的高速下攪拌分散40min，得到分散均勻的料漿；
(2)在800r/min的攪拌速度下將2%成膜助劑、2%防凍劑及0.2%消泡劑加入到步驟
(I)所得的料漿中，攪拌均勻后加入37%氟碳乳液，并以相同的攪拌速度繼續(xù)分散15min ；
(3)將10%空心陶瓷微珠加入到步驟(2)所得的混合物料中，并在1000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1min后，加入0.2%消泡劑及0.2%締合型增稠劑，混合均勻后在400r/min下攪拌lOmin，過濾，包裝，得到水性耐候耐沾污熱反射隔熱涂料。
[0023]由上述實施例f 3制得的水性耐候耐沾污熱反射隔熱涂料，其太陽光反射比均在0.85以上，半球發(fā)射率均在0.88以上，5次循環(huán)耐沾污性均不超過12%，且將涂層傾斜45度后，水滴從涂層上滾落沒有連續(xù)水痕；經(jīng)過人工氣候老化性測試500h后，除涂層極輕微變色外，涂層均不起泡、不剝落、無裂紋、無粉化等現(xiàn)象。
[0024]按照JC/T 235-2008中隔熱溫差測試方法分別測試實施例f 3制得的水性耐候耐沾污熱反射隔熱涂料的隔熱性能，結(jié)果表明:涂刷實施例Γ3制得的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料后，試板正面(正對光源一面)溫度均降低18°C以上，試板背面(背對光源一面)溫度均降低15°C以上。
【權(quán)利要求】
1.一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其特征在于是由以下組分制備而成，各組分的質(zhì)量百分含量為: 成膜乳液30?50% 熱反射顏料10?20%空心微珠6?15%填料5?10%疏水劑3?8%助劑4?8%去離子水余量 所述的成膜乳液為丙烯酸乳液、彈性丙烯酸乳液、硅丙乳液及氟碳乳液中的一種或任意兩種及以上的混合物； 所述的熱反射顏料為鈦白粉、硫酸鋇、硫化鋅、氧化鋅中的一種或任意兩種及以上的混合物； 所述的空心微珠為最大粒徑在300 μ m以內(nèi)的空心玻璃微珠或/和空心陶瓷微珠；所述的填料為重鈣、高嶺土、硅藻土、蒙脫土、氧化鋁中的一種或任意兩種及以上的混合物； 所述的疏水劑為甲基娃酸納疏水劑、乙基娃酸納疏水劑、甲基娃酸鐘疏水劑、乙基娃酸鉀疏水劑中的一種或任意兩種及以上的混合物； 所述的助劑為潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、增稠劑、消泡劑、成膜助劑、防凍劑的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其特征在于各組分的質(zhì)量百分含量為: 成膜乳液37?45% 熱反射顏料15?20%空心微珠8?12%填料5?10%疏水劑4?6% 助劑5.Γ5.7%去離子水余量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其特征在于:所述的潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、增稠劑、消泡劑、成膜助劑、防凍劑占總組分的質(zhì)量百分含量為:潤濕劑0.3?0.8%，分散劑0.6?1.2%，防腐殺菌劑0.15?0.25%，增稠劑0.08?0.15%，消泡劑0.4?0.8%，成膜助劑1.Γ2.5%，防凍劑1.3?2.5%。
4.如權(quán)利要求3所述的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其特征在于:所述的潤濕劑為烷基酚聚氧乙烯醚類或琥珀酸嵌段共聚物類非離子型潤濕劑；所述的分散劑為聚羧酸鹽類或聚丙烯酸鹽類陰離子分散劑；所述的防腐殺菌劑為異噻唑啉酮類防腐殺菌劑；所述的增稠劑為堿溶脹型增稠劑與締合型增稠劑或聚氨酯增稠劑配合使用；所述的消泡劑為礦物油消泡劑或疏水粒子改性礦物油消泡劑或有機硅消泡劑；所述的成膜助劑為醇酯類或醇醚類成膜助劑；所述的防凍劑為低分子量二醇類或低分子量二醇醚類防凍劑。
5.如權(quán)利要求4所述的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料，其特征在于:所述的成膜乳液為硅丙乳液、氟碳乳液及彈性丙烯酸乳液的一種或它們?nèi)我饨M合的混合物，所述的熱反射顏料為金紅石型鈦白粉，所述的空心微珠為(Γ150 μ m的空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠。
6.如權(quán)利要求4所述的一種水性耐候、耐沾污的熱反射隔熱涂料的制備方法，其特征在于包括以下工藝、步驟: (1)環(huán)境溫度下，將去離子水加入到分散爸中，在300r/min?800r/min的低速攪拌下加入潤濕劑、分散劑、防腐殺菌劑、堿溶脹型增稠劑、1/3的消泡劑，溶解分散均勻后加入熱反射顏料、填料及疏水劑，并在2000r/min?3500r/min的高速下攪拌分散30min?60min,得到分散均勻的料漿； (2)在500r/min?1500r/min的攪拌速度下將成膜助劑、防凍劑及1/3的消泡劑加入到步驟(I)所得的料漿中，攪拌均勻后加入成膜乳液，并以相同的攪拌速度繼續(xù)分散1min?20min ； (3)將空心微珠加入到步驟(2)所得的混合物料中，并在500r/min?1000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1min?20min后，加入剩余1/3消泡劑及締合型或聚氨酯型增稠劑，混合均勻后在300r/min?500r/min下攪拌1min?15min,過濾,包裝,得到最終產(chǎn)品。
【文檔編號】C09D133/00GK104250498SQ201410521957
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】虞夏, 吳喜元, 汪俊 申請人:中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司, 中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司