本發(fā)明屬于涂層材料領域，具體涉及一種采用改性貝殼粉制備反射隔熱涂料的方法。
背景技術：
隔熱涂層作為一種新型節(jié)能材料，能有效地反射和阻隔太陽光的能量，明顯降低建筑物外墻、屋頂和室內溫度，減少空調等制冷設備的能耗。隔熱涂層的使用既能改善工作環(huán)境又能明顯節(jié)約能源，而且隔熱涂料施工方便，同時又具有裝飾效果，故在建筑領域被廣泛運用。
填料是涂料的重要組分，可以降低涂料成本，提高涂料性能。目前研究較多的填料有納米碳酸鈣、滑石粉、空心玻璃微珠、納米金屬氧化物等，但這些填料價格普遍較高，且生產過程不環(huán)保。
另一方面，我國海岸線漫長，漁業(yè)發(fā)達，具有數量巨大的漁業(yè)副產品——貝殼。然而，目前缺乏大量有效利用的途徑，大量貝殼被當做廢棄物處理，對環(huán)境造成了污染。開發(fā)大量利用貝殼的相關技術，必然能夠在保護環(huán)境的同時帶來巨大經濟效益。目前，貝殼粉的研究和應用主要集中在凈化去污和墻體裝飾方面。貝殼粉的主要成分為碳酸鈣，經過適當處理，用于涂料可以改善涂層的耐水性和漆膜的強度。本發(fā)明，利用煅燒處理后的貝殼粉，制備了反射隔熱涂料，其具有優(yōu)秀的隔熱性能，同時制備過程經濟環(huán)保，具有重要的工業(yè)價值與環(huán)保價值。
技術實現要素：
技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種改性貝殼粉的方法以及指導改性后的貝殼粉在反射隔熱涂料中的應用。本發(fā)明使用鈦白粉為顏料，煅燒改性貝殼粉和滑石粉為填料，研制出了隔熱、耐污、耐水、耐洗刷和耐老化等綜合性能優(yōu)異的涂層材料。
技術方案：本發(fā)明提供了一種反射隔熱涂層材料，該涂層材料中各組分按質量百分比分別為：
其中：
所述的鈦白粉粒徑為0.05μm～1μm。
所述的改性貝殼粉，其粒徑不大于10μm，其制備過程為：將貝殼粉以1℃/min-20℃/min的升溫速度在100℃-1000℃之間煅燒0.5-5h，煅燒的氣氛分為大氣氣氛或氧氣氣氛。
所述的滑石粉為鎂硅酸鹽類粉末，粒徑為0.1μm～100μm。
所述的水性丙烯酸乳液固含量40％～50％；所述的潤濕劑為丙烯酸類潤濕劑；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)明還提供了一種反射隔熱涂層材料的制備方法。該方法包括以下步驟：
(1)按上述反射隔熱涂層材料中各組分的質量配比稱取原料；
(2)向水性丙烯酸乳液中加入鈦白粉、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；
(3)向上述混合物中加入滑石粉和成膜助劑，攪拌均勻，得到反射隔熱涂層材料。
其中：
(2)中所述的研磨分散是指用研磨分散攪拌機以500～1500r/min的速度進行研磨攪拌。
(3)所述攪拌是指用研磨分散攪拌機以500～1500r/min的速度進行研磨攪拌。
有益效果：本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明首次使用煅燒改性貝殼粉作為反射隔熱涂料的填料取代傳統的納米碳酸鈣，既提高了涂層材料的隔熱性、耐老化性和耐洗刷性能，又降低了涂層材料的成本(因為納米碳酸鈣成本較高)。同時，該發(fā)明中的涂層材料環(huán)保安全、施工方便，具有優(yōu)異的綜合性能。
(2)本發(fā)明使用水性丙烯酸乳液作為成膜基料，健康環(huán)保，水性丙烯酸樹脂對于太陽光的反射率高。
(3)本發(fā)明使用煅燒方式處理貝殼粉，可以在低成本下得到較高反射率的改性貝殼粉，可以極大的降低反射隔熱涂料的成本。
具體實施方式
下面結合實例對本發(fā)明進行詳細的描述：
實施例1
1、按照以下配比稱量原料：
水性丙烯酸乳液 50g；
鈦白粉 17g；
滑石粉 1g；
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、制備煅燒改性貝殼粉：稱取的貝殼粉，用氣氛爐在大氣氣氛下以20℃/min的速度升溫到1000℃，并保溫0.5h，然后隨爐冷卻，得到改性貝殼粉。
3、在水性丙烯酸乳液中加入鈦白粉、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1500r/min的速度進行研磨分散，混合均勻后再加入滑石粉和成膜助劑以500r/min的速度攪拌，得到反射隔熱涂層材料。
4、貝殼粉反射率檢測
用紫外分光光度計對未改性和改性后貝殼粉的太陽反射比進行測量。本實施例的改性貝殼粉在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了92％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。
5、涂層材料性能檢測
(1)太陽反射比測試
參照GB/T25261—2010，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的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88％，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部中心設立一個測溫點，然后比較內部測溫點的升溫情況，測試時間為1h。
經過測試，不刷涂層內部測溫點溫度升高了14.5℃，涂刷市售隔熱涂層內部測溫點升高了12.8℃，而涂刷本發(fā)明的隔熱涂層，內部測溫點只升高了11.1℃，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的漆膜完整，沒有脫落，附著力為1級。
(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。
(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。
(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)定次數后基材表面沒有露出，符合標準要求。
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，耐洗刷次數達到了3000次，這說明本發(fā)明的隔熱涂層具有優(yōu)異的耐洗刷性能。
(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：
水性丙烯酸乳液 30g；
鈦白粉 10g；
滑石粉 5g；
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，所用的改性貝殼是在氧氣氣氛下以1℃/min的速度升溫到100℃，并保溫5h，然后隨爐冷卻得到的。
本實施例的改性貝殼粉在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了91％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實施例的反射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，耐水性測試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3200次不露底，干燥時間小于2h，均符合相關標準要求，并具有優(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：
水性丙烯酸乳液 35g；
鈦白粉 20g；
滑石粉 3g；
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，所用的改性貝殼是在氧氣氣氛下以10℃/min的速度升溫到500℃，并保溫3h，然后隨爐冷卻得到的。
本實施例的改性貝殼粉在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了94％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實施例的反射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，耐水性測試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3500次不露底，干燥時間小于2h，均符合相關標準要求，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：
水性丙烯酸乳液 40g；
鈦白粉 13g；
滑石粉 2g；
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，所用的改性貝殼是在大氣氣氛下以15℃/min的速度升溫到300℃，并保溫1h，然后隨爐冷卻得到的。
本實施例的改性貝殼粉在可見光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽反射比達到了95％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實施例的反射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87％。附著力為1級，耐水性測試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3300次不露底，干燥時間小于2h，均符合相關標準要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。