本發(fā)明屬于涂層材料領(lǐng)域，具體涉及一種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
民用建筑中，墻體連續(xù)不斷地接受來自太陽的強烈輻射光后表面溫度升高，例如在炎熱的夏天建筑外墻及屋頂表面的溫度可以達到40～50℃，金屬物體表面溫度可以達到70～80℃。建筑外墻溫度的升高也相應提高了屋內(nèi)的溫度。當今社會，人類為了降低自身生活環(huán)境的溫度，大量使用噴淋裝置、電風扇、空調(diào)、冷氣機等，而這些降溫制冷設(shè)備所消耗的能量，占全年總能耗的20％以上。
隔熱涂層作為一種新型的節(jié)能材料，它能有效地反射和阻隔太陽光的能量，明顯降低建筑物外墻、屋頂和室內(nèi)溫度，減少空調(diào)等制冷設(shè)備在高溫條件下的能耗，既改善了工作環(huán)境又節(jié)約了大量的能源。
但是目前商品化的隔熱涂層應用較少，并且涂層基本都是使用普通鈦白粉為顏料，納米碳酸鈣為填料。對于使用納米碳酸鈣為填料的隔熱涂料，由于納米粒子的分散性較差，非常容易團聚，于是導致的涂料性能并不是很好，而且納米碳酸鈣的價格較高，最終導致涂料的價格也較高。因此，使用環(huán)保的貝殼粉為填料，并對其表面進行改性，使其取代納米碳酸鈣作為涂料的填料，可是使得涂料的均勻性提高，而且耐洗刷、耐候性和隔熱性能增強，還可以減小環(huán)境壓力。于是制造這樣一種經(jīng)濟環(huán)保隔熱涂料就具有了十分重要的應用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料及其制備方法，使用鈦白粉為顏料，以硬脂酸鈉改性貝殼粉為填料，研制出隔熱性能良好，耐污、耐水、耐洗刷、耐老化和耐酸堿等綜合性能優(yōu)異的涂層材料。
技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料，該經(jīng)濟環(huán)保外墻涂層材料中各組分按質(zhì)量百分比分別為：
其中：
所述的鈦白粉的粒徑為0.1μm～1μm。
所述的硬脂酸鈉改性貝殼粉，其粒徑不大于10μm，其制備過程為：將貝殼粉和化學純粉末態(tài)的硬脂酸鈉加入乙醇中，超聲分散20～30min后，加熱至50～70℃并以500～1000r/min速度攪拌0.5～1.0h，之后過濾、干燥，得到硬脂酸鈉改性貝殼粉，其中貝殼粉：硬質(zhì)酸鈉：酒精的質(zhì)量比為(1.0～2.0)：(0.1％～3.0％)：(10～12)。
所述的空心微珠為硼硅酸鹽類粉末，粒徑為0.1μm～100μm。
所述的水性氟碳乳液固含量45％～50％；所述的潤濕劑為氟碳類潤濕劑；所述的分散劑為脂肪酸類分散劑；所述的消泡劑為高碳醇類消泡劑；所述的成膜助劑為醇醚類成膜助劑。
本發(fā)明還提供了一種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
步驟一、按上述經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料中各組分的質(zhì)量配比稱取原料；
步驟二、向水性氟碳乳液中加入鈦白粉、硬脂酸鈉改性貝殼粉、潤濕劑、分散劑、消泡劑和水，之后在室溫下研磨分散均勻，得到混合物；
步驟三、向上述混合物中加入空心微珠和成膜助劑，攪拌均勻，得到經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料。
其中：
步驟二所述的研磨分散是指用研磨分散攪拌機以500～1000r/min的速度進行研磨攪拌。
步驟三所述攪拌是指用研磨分散攪拌機以500～1000r/min的速度進行研磨攪拌。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明首次將硬脂酸鈉改性貝殼粉取代納米碳酸鈣作為填料用于外墻涂料中，既提高了涂層材料的隔熱性能，耐老化性和耐洗刷性能，又解決了因為使用納米碳酸鈣成本較高的問題，并且環(huán)保安全，施工方便，具有突出的綜合性能。
(2)本發(fā)明使用水性氟碳乳液作為成膜基料，健康環(huán)保，水性氟碳樹脂對于太陽光的反射率高，并且能夠有效提高涂層材料的耐老化性。
(3)本發(fā)明使用一定粒徑分布的空心微珠作為隔熱填料，不同粒徑大小的空心微珠具有緊密堆積效應，提升涂層材料的致密性，利用其特有的中空結(jié)構(gòu)阻礙涂層材料中熱量的傳遞，具有顯著的隔熱降溫效果。
具體實施方式
下面結(jié)合實例對本發(fā)明進行詳細的描述：
本發(fā)明實施例所選用的水性氟碳乳液由北京某科技有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所選用的鈦白粉由山東某化學有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所選用的空心微珠由某礦山科學研究院生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所選用的貝殼粉由山東某科技有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所選用的貝殼粉改性劑硬脂酸鈉由上海某化工公司生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所選用的潤濕劑、消泡劑等功能助劑均由上海某化工公司生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所用的高速研磨分散攪拌機由天津精科材料試驗機廠生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例所用的斯托默粘度計由天津精科材料試驗機廠生產(chǎn)。
實施例1
1、按照以下配比稱量原料：
水性氟碳乳液50g；
鈦白粉17g；
空心微珠1g；
硬脂酸鈉改性貝殼粉10g；
潤濕劑0.5g；
分散劑0.5g
消泡劑0.5g；
成膜助劑0.5g；
水20g。
2、制備硬脂酸鈉改性貝殼粉：稱取貝殼粉和貝殼粉質(zhì)量0.1％～3.0％的硬脂酸鈉，并將其溶解在貝殼粉10倍質(zhì)量的酒精中，超聲分散30min，然后加熱到70℃，并且在加熱過程中以1000r/min的速度攪拌一小時，攪拌完成后過濾、干燥，得到硬脂酸鈉改性貝殼粉。
3、在水性氟碳乳液中加入鈦白粉、硬脂酸鈉改性貝殼粉、潤濕劑、分散劑、消泡劑和水，在室溫下用研磨分散攪拌機以1000r/min的速度下進行研磨分散，混合均勻后再加入空心微珠和成膜助劑以500r/min的速度攪拌，得到經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料。
4、涂層材料性能檢測
(1)太陽反射比測試
用涂布器或刮板分兩道涂覆在鋁合金板表面，要求涂層平整，無氣泡、裂紋等缺陷，鋁板試樣長寬尺寸為40mm×40mm。
然后使用紫外分光光度計對涂層太陽反射比進行測量，本實施例的隔熱涂層在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了86％，而太陽光的主要能量集中在可見光和近紅外波段，這說明本發(fā)明的涂層對整個波段的太陽光都有高的反射率。
(2)隔熱性能測試
用聚苯乙烯板搭建一個30cm×30cm×30cm的絕熱箱體，外部用錫紙包裹密封，其中一個測試面為基材，將涂層均勻涂刷在基材鐵板上，測試光源為500w的碘鎢燈，距離基板50cm，分別在基材表面中心和箱體內(nèi)部中心設(shè)立一個測溫點，然后比較內(nèi)部測溫點的升溫情況，測試時間為1h。
經(jīng)過測試，不刷涂層內(nèi)部測溫點溫度升高了15.5℃，涂刷市售隔熱涂層內(nèi)部測溫點升高了12.5℃，而涂刷本發(fā)明的隔熱涂層，內(nèi)部測溫點只升高了10.1℃，這說明本發(fā)明的隔熱涂層具有優(yōu)異的隔熱降溫效果。
(3)漆膜附著力測試
參照GB/T1720—79,將涂層均勻涂刷在鋼板上，鋼板尺寸為50mm×100mm×(0.2～0.3)mm，然后用附著力測定儀進行檢測，本實施例的隔熱涂層在圓滾線劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整，沒有脫落，附著力為1級,說明涂層具有良好的漆膜附著力。
(4)耐水性測試
對本實施例的隔熱涂層，按照GB/T 1733—1993進行耐水性測試，96h無異常，符合標準要求，說明本發(fā)明的涂層具有防水性好的特點。
(5)耐老化性測試
對本實施例的隔熱涂層，按照GB/T 1865—1997進行耐老化性測試，500h不起泡，不剝落，無裂紋，符合標準要求，說明本發(fā)明的涂層具有耐老化性好的特點。
(6)耐洗刷性測試
對本實施例的隔熱涂層，按照GB/T 9266—2009進行耐洗刷性測試，在洗刷規(guī)定次數(shù)后基材表面沒有露出，符合標準要求，說明本發(fā)明的涂層具有耐洗刷性好的特點。
市售隔熱涂層的耐洗刷性為2000次，而涂刷本發(fā)明的隔熱涂層，耐洗刷次數(shù)達到了7000次，這說明本發(fā)明的隔熱涂層具有優(yōu)異的耐候性能。
(7)干燥時間測試
對本實施例的隔熱涂層，按照GB/T 1728—1979進行干燥時間測試，小于2h，符合標準要求。
實施例2
1、按照以下配比稱量原料：
水性氟碳乳液30g；
鈦白粉10g；
空心微珠5g；
硬脂酸鈉改性貝殼粉20g；
潤濕劑3g；
分散劑3g；
消泡劑3g；
成膜助劑3g；
水23g。
本實施例的涂層制備按照實施例1的制備步驟，得到了硬脂酸鈉改性貝殼粉摻量為20g的經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層材料。
該種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了84％；附著力為1級，耐水96h無異常，耐候性測試500h不起泡、不剝落、無裂紋；耐洗刷性測試為6500次不露底，干燥時間小于2h，符合標準要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。
實施例3
1、按照以下配比稱量原料：
水性氟碳乳液35g；
鈦白粉20g；
空心微珠3g；
硬脂酸鈉改性貝殼粉14g；
潤濕劑1g；
分散劑0.5g；
消泡劑1g；
成膜助劑0.5g；
水25g。
本實施例的涂層制備按照實施例1的制備步驟，得到了硬脂酸鈉改性殼粉摻量為14g的經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層。
該種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了85％；附著力為1級，耐水96h無異常，耐候性測試500h不起泡、不剝落、無裂紋；耐洗刷性測試為7200次不露底，干燥時間小于2h，符合標準要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。
實施例4
1、按照以下配比稱量原料：
水性氟碳乳液40g；
鈦白粉13g；
空心微珠2g；
硬脂酸鈉改性貝殼粉18g；
潤濕劑5g；
分散劑0.5g；
消泡劑0.5g；
成膜助劑1g；
水20g。
本實施例的涂層制備按照實施例1的制備步驟，得到了硬脂酸鈉改性殼粉摻量為18g的經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層。
該種經(jīng)濟環(huán)保外墻隔熱涂層在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了89％；附著力為1級，耐水96h無異常，耐候性測試500h不起泡、不剝落、無裂紋；耐洗刷性測試為7000次不露底，干燥時間小于2h，符合標準要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。