CN101691469B - 一种隔热保温建筑涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔热保温建筑涂料，按重量份组成为：水13～18份；防冻剂，丙二醇2～2.5份；分散剂
，1.3～1.8份；润湿分散剂
，0.3～0.6份；螯合型润湿分散剂
Description
【技术领域】
本发明涉及一种建筑涂料，特别涉及的是隔热保温的功能性填料，应用于建筑物外墙系统，保护外墙墙体外面，减缓大自然对墙面的侵蚀，节约能源，利于环保，降低建筑取暖以及制冷费用。
【背景技术】
地球每时每刻都在经受太阳的辐照，太阳每秒有1.765×1017J的能量到达地球，巨大的能量给人类的生存和生活提供了必备条件，但是太阳的强烈辐射也给人们的生活带来不便。超量的太阳热辐射使石油化工储罐的外表温度达到了七、八十度，人们不得不增加储罐钢板的厚度、喷淋水进行降温；船舶、车辆的升温严重影响着其性能发挥，制冷降温耗费了过多的燃料；建筑厂房及住宅的升温，致使空调的大量使用而消耗本就紧缺的电能。可以看出，上述为改善工作条件、提高安全性等进行的降低表面及内部温度的措施，都会造成能源与资源的巨大消耗。我国的人均资源短缺，能源紧缺是制约我国经济发展的主要矛盾。随着生活水平的提高，人们对于居住环境的舒适程度越来越重视，对建筑的要求不断提高。然而，目前大多数建筑的能耗居高不下，据统计，建筑能耗在人类整个能源消耗中的比例一般为30％～40％，而且绝大多数是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活环境质量、减轻环境污染、实现可持续发展战略目标的关键一环。
1996年7月，JGJ26-95《民用建筑节能标准(采暖居住建筑部分)》颁布实行，以我国20世纪80年代的住宅能耗为基准，要求新建居住建筑节约采暖能耗50％，其中30％依靠提高建筑围护结构的保温性能来实现，另外20％则依靠提高采暖锅炉和室外供热管网的效率来实现。到2005年，部分地方政府如北京，甚至将建筑节能标准进一步的提高为65％，至2005年7月，GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》颁布实施。上述一系列的举措，清楚的表明了国家对建筑节能的关注与重视，推广建筑节能已经成为我国发展住宅建设的一项长期国策。
任何物质都具有反射或吸收一定波长的太阳光的性能，不同的颜色对太阳光的折射反射率不同，造成物体表面温度的差异。对于建筑墙体，受热面到墙体内表面之间存在温度梯度，墙体外表面的温度会首先影响到室内的温度。由此，隔热涂料的颜色将会影响其表面温度，并进而影响整个体系的隔热性能。
国外对于建筑节能的实施始于20世纪70年代的石油危机，迄今已经发明了很多用于提高建筑围护结构热阻性能的新型墙体材料，如EPS构造的外墙外保温系统，在建筑节能方面取得了相当大的成效，但是这种外墙外保温系统是一种被动式的保温。
隔热涂料是根据材料的导热系数或根据各种物质对光和热的反射、吸收、辐射来选用合适的原料，配制成涂料以实现对建筑物的隔热保温目的。目前的隔热涂料主要有阻隔性隔热涂料、反射隔热涂料和辐射隔热涂料三种。
应用最广泛的阻隔性隔热涂料是硅酸盐类复合涂料，如已经开发出的复合硅酸镁铝隔热涂料、稀土保温涂料、涂敷型复合硅酸盐隔热涂料等。这类涂料是20世纪80年代末发展起来的一类新型隔热材料，主要由海泡石、蛭石、珍珠岩粉等无机隔热骨料、无机及有机粘结剂及引气剂等助剂组成。阻隔性隔热涂料功能的实现机理是材料导热系数的大小决定了材料的隔热性能，导热系数越小，保温隔热性能就越好。因此，采用低导热系数的物质或在涂膜中引入导热系数极低的空气可以获得良好的隔热效果。
反射隔热涂料的研究报道较多，20世纪80年代美国和西欧一些国家就已经研制出这样的涂料，在军事和民用的许多领域进行了应用。将这种涂料涂在物体表面，在强烈的太阳热辐射下能够使物体的升温较低，且太阳照射越强烈，物体升温的温度差越大，从而在很大程度上降低了太阳热辐射的危害。Nahar等的研究结果表明，涂有反射涂层的测试室内的温度比未涂反射涂层的测试室内的温度低得多。张敏等采用鳞片状铝粉为颜料制得了一种综合性能优良的水性反光隔热罩面涂料，当气温高达35～37℃时，涂层内部可降温11～13℃。
国外在此领域已经取得了一定的研究及应用成果，美国、法国、澳大利亚等国家有诸多公司生产这类涂料，已经有不同的产品品牌，而且大多数在中国均有代理商，如北京SPM公司代理的美国Thermo-Shield，深圳龙基捷信代理的澳大利亚安舒特，深圳谊林建材代理的法国杜朗，深圳博恩科技代理的澳大利亚澳瑞格等。并且在2005年，这些公司纷纷在国内进行建筑隔热方面的市场推广，如澳瑞格涂料在深圳的销售宣传，杜朗涂料在重庆的试点应用等。目前国内对于高性能水性反射隔热涂料尚处于研究开发阶段。
辐射隔热涂料的关键技术是制备具有高热发射率的涂料组分。多种金属氧化物如Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO等掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点，因而广泛的用作隔热节能涂料的填料。红外气象学的研究表明，在波长8～135μm的范围内，地面上的红外辐射可以直接辐射到外层空间，在此波段内，太阳辐射和大气辐射能远低于地面向外层空间的辐射能。因此，如果在此波段内使涂料的发射率尽可能高，那么在辐射体表面的热量就能以红外辐射的方式高效地发射到大气外层，从而达到建筑物的隔热目的。
实际上，对于一种效果良好的涂料，上述几种隔热机理往往同时起作用。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种性能优良的隔热保温建筑涂料，该涂料添加空心微珠，可同时抑制三种机理的热传递。
一种隔热保温建筑涂料，按重量份组成为：
水 13～18份；
防冻剂，丙二醇 2～2.5份；
分散剂
34 1.3～1.8份；
润湿分散剂
3275 0.3～0.6份；
螯合型润湿分散剂
3204 0～0.2份；
消泡剂Defoamer354 0.3～0.5份；
多功能助剂KNP C-950 0.15～0.2份；
颜料R—215 15～18份；
填料 5～15份；
FoamStar A10 0.2～0.3份；
空心微珠 10～15份；
丙烯酸乳液 15～25份；
丙烯酸酯共聚弹性乳液 10～25份；
成膜助剂 1.0～1.2份；
防腐防霉剂 0.2～0.4份；
增稠剂 1～1.5份；
上述组分中，丙烯酸乳液固体含量大于42％，玻璃化温度25～30℃，PH值9.0～10.0，乳液粒径为0.1～0.5μm；丙烯酸酯共聚弹性乳液固含量50％左右，PH值7.0～8.0，玻璃化温度—20～—25℃；增稠剂为聚丙烯酸和聚氨酯缔合型增稠剂；成膜助剂为醇酯-12；填料为低密度片层结构填料；多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇和/或1，2-丙二醇。
本发明中，使用高弹性丙烯酸酯共聚乳液和普通丙烯酸乳液拼用，提供出色持久的柔韧性，良好的耐候性、耐磨性，以及良好的附着力；使用片层结构低密度体制填料，以及保温材料空心微珠，提供良好的抗性以及保温性能；本发明中所添加的分散剂为疏水型聚合物、嵌段共聚物、螯合型润湿分散剂，能有效的分散无机颜填料，并吸附在颜填料表面，对亲水的颜填料进行表面疏水改性，同时与聚合物树脂之间有良好的相容性。
【具体实施方式】
无需额外能耗的建筑隔热保温材料是建筑节能的物质基础，其中的建筑隔热涂料由于经济、使用方便和隔热效果好等优点而受到人们的广泛关注，其功能主要体现为可在一定时间范围内有效的阻碍热的传递。除了本征性质外，材料的微观结构也是影响其性能的重要因素。将空心微珠应用于隔热涂料，设计涂膜结构，对传导、对流及辐射三种途径的热传递都会产生有效的抑制。空心微珠的主要成分为SiO2和Al2O3，含有少量的Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等金属氧化物。其内部为N2和CO2，前者为空气中的组分，后者是粉煤灰中含碳物质燃烧后的产物。首先，中空的结构降低了空心微珠的热传导系数，这是由于空心微珠内部含有N2和CO2，而气体是热的不良导体；其次，空心微珠内部的气体被限定于很小的范围内，减少了对流；最后，空心微珠的使用在涂膜中引入了大量的反射界面，从而有效的降低了辐射热传递。
本发明涂料的制备方法：先把部分水和助剂加到搅拌缸内，在低速搅拌下缓慢加入粉料，后进行高速分散、或砂磨至细度合格，最后加入乳液、剩余助剂和水(及PH值、黏度调节)。
实施例1：按下表组分和用量制备隔热保温建筑涂料
主要性能：
| 检测项目 检测结果 |
| 初始黏度/KU 101.2初始触变性/Ii值 13205/4259＝3.10对比率 92.3流动性 线形 |
| 外观 正常室温储存30天 黏度/KU 105.7触变性/Ii值 13785/4369＝3.15流动性 线形外观 正常黏度/KU 103.550℃储存7天 触变性/Ii值 14759/4451＝3.32流动性 线形 |
保温性能：导热系数λ＝0.042(W/m·K)
实施例2：按下表组分和用量制备隔热保温建筑涂料
主要性能：
| 检测项目 检测结果 |
| 初始黏度/KU 95.6初始触变性/Ii值 13201/4459＝2.96对比率 90.8流动性 线形外观 正常黏度/KU 104.3室温储存30天触变性/Ii值 13589/4499＝3.02流动性 线形外观 正常黏度/KU 101.250℃储存7天 触变性/Ii值 14456/4633＝3.12流动性 线形 |
保温性能：导热系数λ＝0.043(W/m·K)
实施例3：按下表组分和用量制备隔热保温建筑涂料
主要性能：
| 检测项目 检测结果 |
| 初始黏度/KU 92.3初始触变性/Ii值 12021/4623＝2.60对比率 91.5流动性 线形外观 正常室温储存30天 黏度/KU 101.2触变性/Ii值 13102/4679＝2.8流动性 线形外观 正常黏度/KU 101.250℃储存7天 触变性/Ii值 14659/4581＝3.19流动性 线形 |
保温性能：导热系数λ＝0.045(W/m·K)
Claims (1)
1.一种隔热保温建筑涂料，按重量份组成为：
水 13～18份；
防冻剂丙二醇 2～2.5份；
分散剂
34 1.3～1.8份；
润湿分散剂
3275 0.3～0.6份；
螯合型润湿分散剂
3204 0～0.2份；
消泡剂Defoamer 354 0.3～0.5份；
多功能助剂 0.15～0.2份；
颜料R-215 15～18份；
填料 5～15份；
FoamStar A 10 0.2～0.3份；
空心微珠 10～15份；
丙烯酸乳液 15～25份；
丙烯酸酯共聚弹性乳液 10～25份；
成膜助剂 1.0～1.2份；
防腐防霉剂 0.2～0.4份；
增稠剂 1～1.5份；
上述组分中，丙烯酸乳液固体含量大于42％，玻璃化温度25～30℃，pH值9.0～10.0，乳液粒径为0.1～0.5μm；丙烯酸酯共聚弹性乳液固含量50％左右，pH值7.0～8.0，玻璃化温度-20～-25℃；增稠剂为聚丙烯酸和聚氨酯缔合型增稠剂；成膜助剂为醇酯-12；填料为低密度片层结构填料；多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇和/或1，2-丙二醇。
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