CN101712835A - 中空玻璃微珠热反射涂料 - Google Patents

Abstract

一种中空玻璃微珠热反射涂料，由面层涂料和底层涂料组成，其中在面层涂料中至少含有硅丙乳液、金红石型钛白粉、纳米复合功能材料，所述底层涂料中至少含有硅丙乳液、空心玻璃微球、空心无机纤维、工程纤维素。本发明采用互穿网络技术合成的硅丙乳液透明度高、吸光率低，赋予涂膜优异的耐候、耐久性及抗沾污性能，可维持涂层有长久的热反射性能和隔热性能。采用合成的纳米复合功能材料对阳光具有强烈的反射效果，反射率可达到0.9以上，赋予涂膜优异的反射隔热功能。选用的特种高分子材料及真空玻璃微珠能有效阻隔热量的透过。

Description

中空玻璃微珠热反射涂料

技术领域

本发明涉及太阳热反射隔热涂料领域，特别涉及一种中空玻璃微珠热反射涂料。该涂料具有对可见太阳光和近红外太阳光有高反射率、热导系数低、保温效果好等优点。

背景技术

随着我国每年以10亿平方米的民用建筑投入使用，建筑能耗占全社会总能耗的比例已从1978年的10％上升到目前的27.5％，使得建筑成为我国当前的能耗大户，持续消耗着大量的能源，对工业用能造成严重的威胁。为此，国家从1997年开始强制实施建筑节能50％的标准，大力发展节能型住宅成为当务之急。

在建筑中，外墙围护结构的热损耗较大，墙体又是外围护结构的主要组成部分，按价值工程原理，发展外墙保温技术成了实现建筑节能的重要课题，节约大量能源的同时，还能给住户提供舒适的环境，产生综合经济效应。

在我国20世纪90年代初开始实施了外墙内保温技术，已有了较长时间，其造价低，施工方便，技术相对成熟，但存在不少缺点，诸如减少了住户的使用面积；“热桥”问题不易解决，保温隔热效果差；易出现结露现象；容易出现内保温面层的开裂；影响住户的二次装修；装修中对保温层的破坏大，产生新的建筑垃圾。

外墙外保温技术经过多年的实践，证明采用该保温系统使用寿命延长；寿命期费用减少；同样可达到各种外装饰效果；减少了外墙裂缝、渗水现象的出现；隔热节能效果明显优于内保温；节省保温材料40％左右，综合经济效益显著，是种积极的外保温技术，适用范围广泛。但是“热桥”问题依然难以解决，施工工序繁琐；持久性差。

由于阳光直射曝晒，有些非金属材料会逐渐失去原有性能而限制使用大型设备，阳光可以使容器内部温度陡增，从而极大地影响使用，对于产品的贮运上形成极大损害。建筑、桥梁也会用因高温引起结构膨胀而影响使用。

太阳光的波段分紫外区(0.2-0.4pm)，可见光区(0.4-8μm)和近红外区(0.8-2.6pm)，其能量分布约为：紫外光5％，可见光45％，近红外50％；太阳光照射在物体表面时，物体的能量吸收以其表面太阳吸收率Qs计算，Qs是太阳光在紫外、可见光和近红外三个波段区域能量吸收的加权平均求和值。根据基尔霍夫定律，在热平衡状态下，物体表面的太阳吸收率越大，其表面温度就越高。因此用低太阳吸收率涂料涂覆在物体表面上，以降低由于太阳光照射造成的表面温度升高，是一个简捷的技术方法。在相关专利技术文献报告中，中国专利公告CN1030142和CN1204672公开的白色隔热涂料配方，是以聚乙烯醇缩醛树脂，醇酸树脂和丙烯酸改性醇酸树脂为成膜物质，具有一定的隔热降温功效。但作为太阳热反射涂料，其另外一项重要技术要求是户外耐候性，而上述三种树脂的户外寿命仅有3-5年，并非是理想的太阳热反射涂料成膜物质。另外这三种树脂涂料需用二甲苯等溶剂溶解，为与环境不友好的涂料：并且，还未见有深色太阳热反射涂料配方的公开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种中空玻璃微珠热反射涂料，以解决现有太阳热反射隔热涂料所存在的诸多不足之处，具有对可见太阳光和近红外太阳光有高反射率、热导系数低、保温效果好等优点。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种中空玻璃微珠热反射涂料，由面层涂料和底层涂料组成，其中在面层涂料中至少含有硅丙乳液、金红石型钛白粉、纳米复合功能材料，所述底层涂料中至少含有硅丙乳液、空心玻璃微球、空心无机纤维、工程纤维素、填料。

在本发明中，所述面层涂料由以下重量份(W/W)的原料组成：

硅丙乳液                        35-45；

颜料或金红石型钛白粉     16-18；

水                       15-20；

纳米复合功能材料         6-10；

填料                     8-15；

特种高分子聚合物         5-8；

助剂                     3-5。

在本发明中，所述底层涂料由以下重量份(W/W)的原料组成：

硅丙乳液                 30-40；

空心玻璃微球             8-15；

空心无机纤维             2-5；

工程纤维素：             2-7；

特种高分子聚合物         5-8；

水                       15-20；

助剂                     2-5。

在上述面层涂料中，采用的颜料为特种功能颜料，如德国凯佰的特种高反射率氧化铁红、氧化铁黑、无机蓝、无机绿、酞青绿等中的一种或两种以上的混合物。底层涂料配方中为金红石钛白粉、高反射率填料玻璃粉等。

纳米复合功能材料为红外线反射剂，如贵金属铟、锰或鈷的纳米氧化物微粉。

特种高分子聚合物是采用特殊工艺合成的具有中空结构的聚合物，具有优良的反射隔热功能。如美国罗门哈斯的乐派酷^TM优创^TM-E、韩国HANKKLE公司对应产品。

助剂包括分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、防霉剂、防腐剂。其中钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄等无机颜料，可以采用烯基单体与不饱和羧酸及其酯类共聚物的钠、铵、胺盐，例如聚丙烯酸盐、德国汉高公司的5040、5027分散剂、美国罗门哈斯公司的T-731分散剂，用量为颜料量的0.5-2％。对于酞青兰、酞青绿等有机颜料，可以选用带亲颜料基团的高分子嵌段共聚物，例如德国毕克公司的ByK184或荷兰埃夫卡公司的EFKA-4550，用量为颜料量的5-20％；润湿剂选用聚醚改性炔醇，如美国气体化学公司的SURFYNOLGA、SURFYNOL TG，用量为涂料量的0.1-0.3％；流平剂可以选用硅烷或氟碳改性聚醚，例如德国毕克公司的ByK348、307，荷兰埃夫卡公司的EFKA-3570；消泡剂选用聚醚改性有机硅，例如德国汉高公司的SN313、NXZ、NDW，毕克公司的ByK024，用量为涂料量的0.01-0.1％；防腐剂可以是东方-罗门哈斯公司的KATHON LXE，用量为涂料量的0.1-0.3％；防霉剂可以是东方-罗门哈斯公司SKANE M-8、徐州农药厂的BCM防霉剂，用量为涂料量的0.1-0.5％；

填料采用玻璃粉、微细滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉中的一种或两种以上的混合。

本发明的空心玻璃微球是以水解度低的玻璃为原料制得的，空心玻璃微球的粒径范围为1-200μm，最好是1-200μm。

空心无机纤维为玻璃纤维、硅酸盐纤维、球形闭孔珍珠岩中的一种，优选为球形闭孔珍珠岩。

本发明采用的工程纤维素是一种天然纤维素纤维，比重轻、比表面积大，具有良好的保温隔热效果，工程纤维素可以采用市售产品，如德国产的TECHNOCEL牌工程纤维素。

本发明采用互穿网络技术合成的纳米硅丙乳液透明度高、吸光率低，赋予涂膜优异的耐候、耐久性及抗沾污性能，可维持涂层有长久的热反射性能和隔热性能。采用合成的纳米复合功能材料对阳光具有强烈的反射效果，反射率可达到0.9以上，赋予涂膜优异的反射隔热功能。选用的特种高分子材料及真空玻璃微珠能有效阻隔热量的透过。

本发明的面层涂料的制备方法为：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用砂磨机砂磨至以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，包装。

本发明的底层涂料的制备方法为：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用用捏合机捏合25-30分钟，包装。

下面通过太阳能反射比性能来说明本发明涂料的光反射效果：

在面积为100mm×100mm铁板上，底涂本发明的底层涂料，漆膜厚度为2mm，干燥后涂刷本发明面层涂料，漆膜厚度为0.3mm，制成两块本发明涂料涂层板样品。经S-250太阳热反射仪的测定，两块样品对350-2100nm波长的太阳光的太阳能反射比(几何条件：S/D全反射比)分别为0.91和0.90(≥0.83)，从测定结果看，本发明涂料对太阳热有良好的反射能力。

本发明以乳液为基料的水性热反射隔热涂料，与颜料、填料、空心玻璃微珠、助剂配合，经研磨、分散等工序加工成涂料。该涂料无毒、不燃，对环境无污染，附着力强，柔韧性好，反射隔热效果优异。

所制备的涂料属于环境友好型产品，涂层可降低建筑物表面温度达10℃～20℃。既节约资源又有利于环境保护，可用于外墙、建筑屋顶等的外部涂装。

适用于建筑物室内隔热、保温，建筑物外墙和屋顶热反射和隔热，炼油和化工厂贮罐、管道外壁热反射和隔热，各种交通工具外表面热反射和隔热，内表面隔热涂装，具有显著的节能和环保效果。

本发明与现有的热反射型涂料相比，具有如下优点：

1、太阳热反射率高，ρ为0.9以上，居国内领先地位。

2、一般可降低物体表面温度20℃，从而大大降低各种费用。

3、可显著减少城市热岛效应，改善人们的居住环境，提高生活质量。

4、有效保护被涂设备、设施，延长使用寿命。

5、产品附着力好，粘结强度高，可以涂在任何物体表面。

本发明使用后，可以将大部分太阳热能量反射回去。因而大大降低被涂刷物体的表面温度。主要用于：石油化工容器，反应釜，集装箱，船舶。桥梁的金属外壁；粮仓、车库、食品店、药品等的生产贮运设施外表面，公共民用建筑的屋顶、墙壁等。

本发明的中空玻璃微珠外保温系统可实现无接缝涂装，解决了“热桥”的系统缺陷问题，施工方便；保温效果显著，其将成为外保温装饰的主力军。

本发明的性能参见表1：

表1

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。

本发明中所使用的设备包括：江阴双叶机械公司WQM型卧式砂磨机。

下面实施例所用的硅丙乳液为美国国民淀粉公司生产的硅丙乳液，金红石型钛白粉为美国杜邦公司生产的；空心无机纤维为球形闭孔珍珠岩，工程纤维素为上海喜爱福经济技术发展有限公司经销的75微米TECHNOCEL牌工程纤维素，流变剂为羟乙基纤维素，美国维诺斯公司生产，含氟助剂美国杜邦公司生产，聚丙烯酸盐由日本诺普科公司生产。

实施例1：

面层涂料(以重量计)

硅丙乳液30份、颜料及金红石型钛白粉16、水18份、纳米复合功能材料8份、填料12份、特种高分子聚合物8份、助剂5份。

制备方法是：按上述配方称取各配料，混合后用砂磨机砂磨至细度合格为止，以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，添加空心玻璃微珠4份，包装。

底层涂料(以重量计)

硅丙乳液30份、空心玻璃微珠15份、工程纤维素5份、特种高分子聚合物8份、球形闭孔珍珠岩5份、水22份、助剂3份。

制备方法是：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用捏合机捏合均匀后，包装。

本发明的中空玻璃微珠热反射涂料在施工时，基面要求坚实，含水率≤10，pH值≤10。无油污、灰尘、砂孔等，如需修整，需用专用腻子。基面如有需要，可涂刷F-3000高渗透底漆以保证基面强度。施工前涂料充分搅拌，不加或用少于5％的水进行稀释，以施工方便为宜，可以刷涂、滚涂、喷涂。

实施例2

面层涂料(以重量计)

硅丙乳液35份、颜料及金红石型钛白粉16、水16份、纳米复合功能材料8份、填料8份、特种高分子聚合物6份、助剂5份。

制备方法是：按上述配方称取各配料，混合后用砂磨机砂磨至细度合格为止，以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，添加空心玻璃微珠10份，包装。

底层涂料(以重量计)

硅丙乳液32份、空心玻璃微珠12份、工程纤维素5份、特种高分子聚合物8份、球形闭孔珍珠岩8份、水21份、助剂4份。

制备方法是：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用捏合机捏合均匀，包装。

实施例3

面层涂料(以重量计)

硅丙乳液40份、颜料及金红石型钛白粉16、水18份、纳米复合功能材料5份、填料10份、特种高分子聚合物4份、助剂3份。

制备方法是：按上述配方称取各配料，混合后用砂磨机砂磨至细度合格，以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，添加空心玻璃微珠6份，包装。

底层涂料(以重量计)

硅丙乳液34份、空心玻璃微球10份、工程纤维素5份、特种高分子聚合物10份、填料10份(球形闭孔珍珠岩)、水20份、助剂3份。

制备方法是：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用捏合均匀为止，包装。

实施例4

面层涂料(以重量计)

硅丙乳液40份、颜料及金红石型钛白粉16、水16份、纳米复合功能材料5份、填料10份、特种高分子聚合物6份、助剂5份。

制备方法是：按上述配方称取各配料，混合后用砂磨机砂磨至细度合格，以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，添加空心玻璃微珠8份，包装。

底层涂料(以重量计)

硅丙乳液36份、空心玻璃微球8份、工程纤维素7份、特种高分子聚合物8份、填料8份(球形闭孔珍珠岩)、水18份、助剂4份。

制备方法是：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用捏合机捏合均匀，包装。

实施例5

面层涂料(以重量计)

硅丙乳液50份、颜料及金红石型钛白粉16、水15份、纳米复合功能材料8份、填料12份、特种高分子聚合物8份、助剂5份。

制备方法是：按上述配方称取各配料，混合后用砂磨机砂磨至细度合格，以刮板细度计检验浆体细度(以小于100微米为合格)后，配色，添加空心玻璃微珠4份，包装。

底层涂料(以重量计)

硅丙乳液40份、空心玻璃微球8份、工程纤维素7份、特种高分子聚合物8份、填料6份(球形闭孔珍珠岩)、水27份、助剂4份。

制备方法是：按上述配方比例称取各配料备用，混合后用捏合机捏合均匀，包装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种中空玻璃微珠热反射涂料，由面层涂料和底层涂料组成，其特征在于，在面层涂料中至少含有硅丙乳液、金红石型钛白粉、纳米复合功能材料，所述底层涂料中至少含有硅丙乳液、空心玻璃微球、空心无机纤维、工程纤维素。

2.根据权利要求1所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，所述面层涂料由以下重量份(W/W)的原料组成：

硅丙乳液                35-45；

颜料或金红石型钛白粉    16-18；

水                      15-20；

纳米复合功能材料        6-10；

填料                    8-15；

特种高分子聚合物        5-8；

助剂                    3-5。

所述底层涂料由以下重量份(W/W)的原料组成：

硅丙乳液                30-40；

空心玻璃微球            8-15；

空心无机纤维            2-5；

工程纤维素：            2-7；

特种高分子聚合物        5-8；

水                      15-20；

助剂                    3-5。

3.根据权利要求2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，在上述面层涂料和底层涂料配方中，采用的颜料为特种氧化铁红、酞青兰、酞青绿、钴蓝、氧化铁黄中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，纳米复合功能材料为红外线反射剂。

5.根据权利要求1或2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，特种高分子聚合物是中空高分子聚合物。

6.根据权利要求2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，采用中空隔热材料作填充料，具有优良的反射隔热性能。

7.根据权利要求2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，填料采用微细滑石粉、煅烧高龄土、沉淀硫酸钡、云母粉中的一种或两种以上的混合。

8.根据权利要求1或2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，所述空心无机纤维为玻璃纤维、硅酸盐纤维、球形闭孔珍珠岩中的一种。

9.根据权利要求1或2所述的中空玻璃微珠热反射涂料，其特征在于，所述空心无机纤维为球形闭孔珍珠岩。