CN101709193A - 水性丙烯酸类防水隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，属于建筑材料领域，可应用于建筑物屋面、金属板材、瓷砖、釉面砖、装饰瓦等材料表面。本发明是以弹性丙烯酸酯共聚物乳液、VAE乳液、有机硅防水材料冷混的共聚物乳液为基料，低导热系数的空玻璃微珠、中空陶瓷微珠等隔热材料，钛白粉、氧化锌、超细云母等反射材料和耐腐蚀的重晶石粉、硅灰石等为颜填料的水性丙烯酸类防水隔热涂料。涂料太阳光反射率大于等于0.83，半球反射率大于等于0.85，耐候性老化时间1000h不褪色、不粉化，不透水性、低温柔性、拉伸强度等防水性能达到JC/T864-2008的II类产品指标要求。本发明涂料除了具有装饰材料的功能，还具有防水和隔热的功能。

Description

水性丙烯酸类防水隔热涂料

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，可应用于建筑物屋面、金属板材、釉面砖、装饰瓦等材料表面。该涂料除具有装饰材料的功能外，还具有优良的防水、保温隔热功能。

背景技术

建筑能耗占人类能源消耗的30％以上，提高建筑物保温隔热性能、提高建筑物使用功能、节能降耗是目前建筑选材设计又一重要考虑因素。在建筑涂料领域国内外的发展目标也是向着高效、节省能源和资源、无害化、无污染方向发展。近年开发出的建筑热反射隔热涂料不仅具有装饰性，而且具有热反射隔热效果，应用在建筑屋面和内外墙面对光和热具有很好的阻断及反射作用，在炎热的夏季可抵抗太阳光和环境热对建筑物的烘烤，使室内温度显著降低，在冬季减少热穿墙损耗，达到冬暖夏凉的效果，对建筑节能具有一定贡献。

隔热涂料可以分为水性的和溶剂型的两类，又可以根据施工状态分为薄型和厚型。市场上已有的美国盾牌热反射涂料采用纯丙乳液、陶瓷微珠、云母粉等为原料配制成，属于水性薄型热反射隔热涂料；澳大利亚澳格瑞隔热涂料属于溶剂型反射隔热涂料；国内中国建筑材料科学研究总院最早推出CBMA陶瓷隔热保温涂料，随后江苏晨光涂料、上海好家庭涂料、北京国邦等单位相继推出隔热涂料，现有隔热涂料多是以丙烯酸乳液或改性树脂配制而成，功能较单一。在有关水性热反射隔热涂料专利方面，查到美国3个专利申请、日本4个专利申请、中国2个专利申请。美国和日本的专利申请都只涉及不同成膜物质制备的单一隔热功能的涂料，中国的专利申请其中一个是“白色防水隔热弹性涂料”(专利申请号：ZL99115155.0)，虽涉及防水和隔热双功能，但所用成膜物质是合成橡胶乳液等，热反射率较低；另一个专利申请是有关水性环氧改性丙烯酸热反射隔热涂料，热反射率在80％以下。

发明内容

为了克服现有水性隔热涂料存在的品种功能单一、隔热性能低、环保等问题，本发明的目的是提供一种以水为溶剂的，具有高耐候性和较高热反射率的防水隔热涂料，其可作为屋面、外墙装饰涂覆材料，应用于建筑物外墙、屋面、釉面砖、装饰瓦等材料表面。

本发明一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，由基料、颜填料、溶剂和助剂制备而成，所述基料由弹性丙烯酸酯共聚物乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液(VAE)和有机硅防水材料冷混形成，所述颜填料由隔热功能材料、热反射功能材料和填料组成的；所述涂料中各组分如下：

弹性丙烯酸酯共聚物乳液        15-20重量份；

VAE乳液                       9-15重量份；

有机硅防水剂                  5-12重量份；

颜填料                        30-40重量份；

溶剂                          20-30重量份；

助剂                          3-4重量份。

其中，所述颜填料中隔热功能材料为空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、闭孔膨胀珍珠岩等孔隙材料中的一种或多种的组合。

其中，所述颜填料中热反射功能材料为金红石型钛白粉、氧化锌、超细云母粉中的一种或两种的混合。

其中，所述颜填料中填料为硅灰石粉、重晶石粉、煅烧高岭土等矿物材料中的一种或多种的组合。

其中，所述颜填料的颗粒范围为100-2000目。

其中，所述助剂为消泡剂、分散剂、润湿剂、流平剂、防霉剂、防冻剂、多功能助剂、增稠剂、成膜助剂中的两种或几种。

其中，所述溶剂为水。

其中，所述颜填料由以下材料组成：

隔热功能材料            3-11重量份；

热反射功能材料          10-15重量份；

填料                    12-20重量份。

本发明通过采用弹性丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液(VAE)为基料，与有机硅防水材料冷混，同时该涂料使用低导热系数、高光折射率、反射率和耐腐蚀性高的功能材料为填料，制备防水隔热涂料，因此具有良好的弹性、粘结强度大，拒水自洁，防水抗渗效果好，耐热抗冻，耐紫外线照射，抗老化、延伸性能好，保温隔热、无污染等特点，克服现有水性隔热涂料品种功能单一、隔热性能低、环保等问题，制备的具有高耐候性、防水和保温隔热多功能一体的水性环保涂料，其隔热性能、防水性能、装饰性能、施工性能及环保性能都达到相关国家或行业标准要求。

具体实施方式

本发明提供具有隔热和防水功能的耐候性好的外墙装饰涂料，属于单组分涂料。以弹性丙烯酸共聚物乳液、VAE乳液、有机硅防水材料冷混为基料，配合具有保温隔热的功能材料为颜填料及各种助剂构成，其中：

基料：弹性丙烯酸共聚物乳液，乙烯-醋酸乙烯共聚乳液(VAE乳液)、有机硅防水剂冷混形成共混乳液做主要成膜物质，它的使用量为按涂料重量比：弹性丙烯酸酯乳液(15％～20％)、VAE乳液(9％～15％)、有机硅防水剂(5％～12％)。

弹性丙烯酸酯共聚物乳液由单体丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸在引发剂、乳化剂、还原剂存在下反应而成。乙烯-醋酸乙烯共聚乳液(VAE)，是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料，与其它辅料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。有机硅防水剂，是水性、无溶剂的用带官能团硅树脂改性的聚硅氧烷乳液。三种乳液中，弹性丙烯酸酯共聚物乳液防水性能好，弹性大，柔韧性好，但是耐低温性能差，夏季回粘严重；VAE乳液具有耐紫外线照射、耐低温、耐酸碱等性能，但柔韧性较差；有机硅防水剂具有拒水自洁性和防水抗渗的性能，但是涂膜的强度较差。当把它们共混后，使其发挥各自的特性，又相互弥补不足。

颜填料：包括以下三类材料：

隔热功能材料-选择空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、闭孔膨胀珍珠岩等空隙材料中的-种或多种的组合，组合使用时的组合比例没有限制，隔热功能材料具有低导热系数，使用颗粒范围为100-2000目；隔热功能材料在涂料中占3-11重量份。

热反射功能材料-选自钛白粉、氧化锌等热反射材料中的一种或多种的组合，组合使用时的组合比例没有限制；热反射功能材料在涂料中占10-15重量份。

填料-选超细云母、重晶石、硅灰石、煅烧高岭土中的两种或几组合，组合使用时组合比例没有限制；填料在涂料中占12-20重量份。

颜填料在涂料中所占的重量比为30％～40％。颜填料中使用隔热功能材料(低导热系数)和热反射功能材料(高光折射率、反射率)等，两种隔热机理同时起作用，起到更强的保温隔热效果。

助剂：多功能助剂(2-氨基-2-甲基-1-丙醇AMP-95)、润湿剂(辛基酚聚氧乙烯醚X-405、X-100)消泡剂(有机硅8034、二氧化硅TS-4400、DF7005)、分散剂(聚丙烯酸铵盐DA40、聚丙烯酸钠盐DP-270)、增稠、流平剂(疏水改性碱溶涨丙烯酸增稠剂420、缔合型流平增稠剂212)、成膜助剂(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯TEXANOL)、羟乙基纤维素(QP15000H)、防腐、防霉剂(ACTICIDE-HF)、防冻剂(丙二醇、乙二醇)等助剂。这些助剂均为现有涂料生产中常用物质，其主要作用为调节涂料的状态和性能。助剂的总使用量为涂料重量比3％～4％。

溶剂：软化水，使用量为涂料重量比20％～30％。

以上所有原料均可市购得到。

涂料的配制：首先，将颜填料、助剂中的分散剂、防腐剂、消泡剂、润湿剂、防冻剂和水混合，用高速分散机分散到规定细度，制成料浆备用。再在调漆桶中，依次加入共混乳液(基料)、助剂中的增稠剂、增塑剂、防霉剂、颜料浆、消泡剂、成膜助剂，低速调漆搅拌混合均匀即可。

以下实施例说明本发明的组配以及功能：

实施例一.

序号	材料	质量/g
			1	水	260
2	弹性丙烯酸酯乳液	150
			3	VAE乳液	100
4	有机硅防水剂	50
			5	分散剂DP-270	4

序号	材料	质量/g
			6	润湿剂X-405	3
7	消泡剂TS-4400	5
			8	羟乙基纤维素QP-15000H	1.5
9	成膜助剂Texanol	10
			10	多功能助剂AMP-95	1.5
11	增稠剂212	4
			12	增稠剂420	2
13	空心陶瓷微珠	50
			14	硅灰石	100
15	钛白粉	150
			16	超细云母粉	100
17	防冻剂丙二醇	7.5
			18	防霉剂HF	1.5

利用该涂料(取质量200克)制作的涂层，分别进行以下性能检测：

1、常规性能达到《合成树脂乳液外墙涂料》(GB/T9755-2001)优等品指标要求。

2、表面太阳反射比测试：依据《建筑反射隔热涂料》(JG/T235-2008)检测，涂料在光谱范围250-2800nm之间的反射率和半球反射率。结果太阳反射率为0.85，半球反射率为0.86。该数值说明在250～2800nm之间的太阳光的平均反射率为85％，被吸收的能量有86％可以辐射到空间。

3、隔热温差测试：将涂料涂在10mm×10mm的铁板上做成样板。把制备的测试样板与参考样板(涂刷虹牌普通外墙用丙烯酸树脂涂料)放入温差测试仪中，对两种样品同时加热，分别即时记录加热箱温度、样板后箱温度和参考样板后箱温度。温度计显示数稳定为止，记录此时温度。测试样板后箱温度比参考样板后箱温度低12℃，说明测试样板具有明显的隔热效果。

4、耐久性测试：(参照标准GB/T 1865-1997)在人工耐老化仓内进行耐老化性能测试，以本例产品为测试样品，以商购性能较好的水性乳胶涂料(美国盾牌水性丙烯酸隔热涂料)为对照样品。测试结果，对照样品耐老化处理600h有褪色现象，而测试样品的耐老化1000h无褪色、粉化现象。

5、防水性能测试：依据《聚合物乳液建筑防水涂料》(JC/T864-2008)检测，不透水性(0.3MPa，30min)不透水通过，低温柔性(绕Ф10mm棒弯180°)-20℃无裂纹，拉伸强度1.5MPa，防水性能达到指标要求。

实施例二：

序号	材料	质量/g
			1	水	300
2	弹性丙烯酸乳液	150
			3	VAE乳液	90
4	有机硅防水剂	120
			5	分散剂DP-270	2
6	润湿剂X-100	2
			7	消泡剂DF-7005	2
8	羟乙基纤维素QP-15000H	1.5
			9	成膜助剂Texanol	9
10	多功能助剂AMP-95	2.5
			11	增稠剂212	6
12	增稠剂420	6
			13	空心玻璃微珠	30
14	重晶石粉	50
			15	钛白粉	100
16	氧化锌	50

序号	材料	质量/g
			17	超细云母粉	70
18	防冻剂乙二醇	7.5
			19	防霉剂HF	1.5

用与实施例一相同的方法进行功能检测，结果：常规性能达到《合成树脂乳液外墙涂料》(GB/T9755-2001)指标要求；太阳反射率为0.83，半球反射率为0.85；隔热温差测试结果为：样板后箱温度比参考样板后箱温度低11℃；样品的耐老化时间为1000h不褪色、不粉化；不透水性、低温柔性、拉伸强度等防水性能达到《聚合物乳液建筑防水涂料》(JC/T864-2008)II类产品指标要求。

实施例三：

序号	材料	质量/g
			1	水	200
2	弹性丙烯酸乳液	200
			3	VAE乳液	150
4	有机硅防水剂	70
			5	分散剂DP-270	2
6	润湿剂X-100	3
			7	消泡剂8034	2
8	羟乙基纤维素QP-15000H	1.5
			9	成膜助剂Texanol	7
10	多功能助剂AMP-95	1.5
			11	增稠剂212	5
12	增稠剂420	2

序号	材料	质量/g
			13	玻璃微珠	50
14	闭孔膨胀珍珠岩	50
			15	煅烧高岭土	50
16	钛白粉	100
			17	超细云母粉	100
18	防冻剂丙二醇	4.5
			19	防霉剂HF	1.5

用与实施例一相同的方法进行功能检测，结果：常规性能达到《合成树脂乳液外墙涂料》(GB/T9755-2001)指标要求；太阳反射率为0.86，半球反射率为0.86；隔热温差测试结果为：样板后箱温度比参考样板后箱温度低13℃；样品的耐老化时间为1000h不褪色、不粉化；不透水性、低温柔性、拉伸强度等防水性能达到《聚合物乳液建筑防水涂料》(JC/T864-2008)II类产品指标要求。

实施例四：

序号	材料	质量/g
			1	水	200
2	弹性丙烯酸乳液	180
			3	VAE乳液	120
4	有机硅防水剂	100
			5	分散剂DA40	2
6	润湿剂X-100	3
			7	消泡剂8034	2
8	羟乙基纤维素QP-15000H	1.5

序号	材料	质量/g
			9	成膜助剂Texanol	7
10	多功能助剂AMP-95	1.5
			11	增稠剂212	5
12	增稠剂420	2
			13	空心陶瓷微珠	50
14	闭孔膨胀珍珠岩	60
			15	煅烧高岭土	60
16	钛白粉	100
			17	超细云母粉	100
18	防冻剂丙二醇	4.5
			19	防霉剂HF	1.5

用与实施例一相同的方法进行功能检测，结果：常规性能达到《合成树脂乳液外墙涂料》(GB/T9755-2001)指标要求；太阳反射率为0.88，半球反射率为0.85；隔热温差测试结果为：样板后箱温度比参考样板后箱温度低13℃；样品的耐老化时间为1000h不褪色、不粉化；不透水性、低温柔性、拉伸强度等防水性能达到《聚合物乳液建筑防水涂料》(JC/T864-2008)II类产品指标要求。

Claims (8)

1.一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，主要由基料、颜填料、溶剂和助剂制备而成，其特征在于：所述基料由弹性丙烯酸酯共聚物乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液(VAE)和有机硅防水材料冷混形成，所述颜填料由隔热功能材料、热反射功能材料和填料组成的；所述涂料中各组分如下：

弹性丙烯酸酯共聚物乳液        15-20重量份；

VAE乳液                       9-15重量份；

有机硅防水剂                  5-12重量份；

颜填料                        30-40重量份；

溶剂                          20-30重量份；

助剂                          3-4重量份。

2.根据权利要求1所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述颜填料中隔热功能材料为空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、闭孔膨胀珍珠岩等孔隙材料中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述颜填料中热反射功能材料为金红石型钛白粉、氧化锌、超细云母粉中的一种或两种的混合。

4.根据权利要求1所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述颜填料中填料为硅灰石粉、重晶石粉、煅烧高岭土等矿物材料中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求2或3或4所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述颜填料的颗粒范围为100-2000目。

6.根据权利1所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、分散剂、润湿剂、流平剂、防霉剂、防冻剂、多功能助剂、增稠剂、成膜助剂中的两种或几种。

7.根据权利1所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述溶剂为水。

8.根据权利1至7任一所述水性丙烯酸类防水隔热涂料，其特征在于，所述颜填料由以下材料组成：

隔热功能材料            3-11重量份；

热反射功能材料          10-15重量份；

填料                    12-20重量份。