CN101870842B

CN101870842B - 水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料及制备方法

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Publication number: CN101870842B
Application number: CN 201010115506
Authority: CN
Inventors: 刘立新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: CN101870842A

Abstract

水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料及制备方法，本发明属于涂料领域，涉及水性有机硅丙乳液为基础制备的外墙涂料。尤其涉及隔热外墙涂料。本发明提供一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料。该涂料包括由有机硅丙乳液、冷颜料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、金红石型二氧化钛、纳米红外发射陶瓷粉体、超细滑石粉、红外发射陶瓷粉体、助剂、水组成的面涂、中涂两个组份和制备方法。在施工涂装过程中，面涂、中涂分别使用，各自形成涂膜。能起到自洁、保温、隔热，从而达到节能降耗，保护环境的目的。

Description

水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料及制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，涉及水性有机硅丙乳液的制备，以及以此乳液为基料，以冷颜料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、超细红外发射陶瓷粉体、金红石钛白粉等组合为颜填料(含功能填料)制备的外墙涂料。尤其涉及隔热外墙涂料。

技术背景

目前我国建筑物绝大多数是高能耗非节能型建筑。建设部在2002年印发了建筑节能“十五”计划，积极推进建筑节能，有利于改善人民生活和工作环境，保证国民经济持续稳定发展，减轻大气污染，减少温室气体排放，缓解地球变暖的趋势，是发展我国建筑业和节能事业的重要工作。自20世纪80年代以来，建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等的迅速发展，要求使用新型的隔热涂料，以降低物体的表面温度，阻止热传导，改善工作环境，提高安全性。

随着全世界对环境保护，节能降耗等问题的日益重视，所以在建筑外墙涂料在研究应用领域，涂料的功能性也从美观、防水、防腐等扩展到了自洁、保温、隔热，从而达到节能降耗，保护环境的目的。

隔热涂料是一种近年来发展的新型功能型涂料，将其用于建筑物的表面可达到降低建筑物内部温度，减少空调等能源消耗的目的，隔热涂料是隔热保温材料的主要发展方向之一。

美国专利US6017981介绍了一种红外反射涂料，是以水稀释型丙烯酸树脂为基料，与钛白粉、铬黑、铁红等颜料，滑石粉、云母粉等填料组成，涂于白色底漆上形成干膜厚45μm的涂层，对1200～2500nm红外线的反射率大于50％。该涂料的缺点是以醚醇和水的混合液为稀释剂，仍有环境污染问题。

中国专利CN1434063A开发出一种以环氧改性丙烯酸乳液为基料，与红外线反射颜料、填料、空心玻璃微珠、电厂漂珠、助剂等混合制成水性热反射隔热涂料，其施工性能、干燥性能、漆膜机械性能、装饰性、热反射和隔热性能均达到或超过溶剂型热反射涂料的水平。

中国专利(申请号：CN03150519.8)开发出一种太阳热反射隔热涂料，由面层涂料和底层涂料组成，特点是面层涂料中含有金红石型钛白粉，底层涂料中采用空心漂珠、空心无机纤维、工程纤维素等隔热填料。

中国专利(申请号：CN200610155303.6)提供了一种太阳热反射隔热涂料及其制备方法，以通过辐射的形式，把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长反射到空气中，从而达到良好隔热降温效果的涂料。其由面层涂料和底层涂料按1∶1.5比例混合而成。

上述现有文献存在下述缺陷：

1.隔热涂料产品的设计往往集中的反射隔热功能的实现，并附带了阻断隔热和辐射隔热功能，但并没有真正意义上从三种隔热机理进行产品的设计，不能在太阳能隔热上实现阻断隔热、辐射隔热、反射隔热三种隔热机理的协同作用，实现高效隔热。

2.涂料颜色单一，以白色为主，不能满足应用需求。之所以出现此种局面，是因为没能找到相应的具有高反射率的颜料。

3.双层或多层结构设计的隔热涂料可能是为了实现多种隔热机理的协同效果，但是在面涂涂层的功能设计上，没有关注涂层的自洁功能和抗老化功能，从而没有考虑到涂层污染和老化等因素而给涂层隔热效果带来的影响和危害。

发明内容：

为克服上述缺陷，本发明提供一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料。该涂料包括由有机硅丙乳液、冷颜料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、金红石型二氧化钛、纳米红外发射陶瓷粉体、超细滑石粉、红外发射陶瓷粉体、助剂、水组成的面涂、中涂两个组份。在施工涂装过程中，面涂、中涂分别使用，各自形成涂膜。特征在于：

中涂的配方质量百份比如下：

组份质量百分比％

有机硅丙乳液 40～70

玻璃空心微珠 10～30

陶瓷空心微珠 15～30

金红石型二氧化钛 5～10

超细滑石粉 5～10

红外发射陶瓷粉体 3～8

助剂 3～10

水 5～25

中涂涂料选用金红石型钛白粉、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、红外发射陶瓷粉体复合填料体系，高效地实现阻断、反射、辐射隔热效果。其中，空心玻璃微珠的粒径一般在30～120μm之间。为了能使填料在涂层中形成更为致密的反射层，将不同粒径的填料复合添加以提升涂层的反射效率。该发明采用了玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、超细滑石粉、红外发射陶瓷粉体配比的复合功能填料体系，且微珠细目在150目至300目之间。这样的体系即充分利用二氧化钛的强的遮盖力，利用大小微珠和二氧化钛颗粒、滑石粉颗粒交错排列，实现了涂膜的无缝，提高热阻。同时利用红外发射陶瓷粉体(远红外线发射波长范围5μm～25μm，其中8μm～15μm范围的法向光谱比辐射率达到85％；细度325目；比重2.7；不溶于水；耐弱酸、弱碱)的红外发射作用实现辐射隔热功能。

面涂的配方质量百份比如下：

组份质量百分比％

有机硅丙乳液 40～70

金红石型二氧化钛 10～25

纳米红外发射陶瓷粉体 3～8

冷颜料 5～15

助剂 5～8

水 5～35

面涂涂料选用冷颜料、金红石型二氧化钛、红外发射陶瓷粉体(远红外线发射波长范围5μm～25μm，其中8μm～15μm范围的法向光谱比辐射率达到85％；细度325目；比重2.7；不溶于水；耐弱酸、弱碱)的复合颜填料体系。其中，冷颜料为专门用作红外反射的“冷颜料”，该种颜料这所以被称为“冷颜料”，就是因为其在太阳能隔热效果中有着显著功效，具有以下特点：①具有尖晶石结构，有着高的遮盖力和太阳光的反射性；②且平均粒径小，吸油量低，膨胀值低等特点；③具有优良的抗化学性，耐候性，耐光牢度，热稳定性，耐磨及非迁移。同时，选用纳米红外发射陶瓷粉体主体实现辐射隔热。面涂涂层主要设计了反射隔热、辐射隔热功能。

以上配方中，助剂主要包括紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、酸值调节剂、成膜助剂、杀菌防霉助剂等。

面涂、中涂中有机硅丙乳液的配方质量百份比如下：

组分质量百分比％

丙烯酸丁酯 15～18

丙烯酸 1～4

苯乙烯 2～5

甲基丙烯酸甲酯 15～18

带乙烯基的硅氧烷单体 1～4

混合乳化剂 1～3

过硫酸铵 0.2～1

水 40～60

一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料的制备方法，有机硅丙乳液的制备方法特征在于：在乳化釜中，加入部分水，乳化剂及全部单体，高速分散乳化30分钟，待用。在反应釜中加入剩余的水，乳化剂和1/10预乳化液，搅拌升温至75度时，加入1/3过硫酸铵水溶液，待乳液呈明显蓝光后，分别滴加剩余的预乳化液及过硫酸铵水溶液，在82～84℃于3小时内滴加完毕，保温1小时，再降温、过滤。

一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料的制备方法，面涂的制备方法特征在于：按质量比配比，在水性硅丙乳液中加入冷颜料、金红石钛白粉、红外陶瓷粉体，低速搅拌，混合均匀；加入消泡剂、润湿剂，高速搅拌。搅拌时间视物料多少而异，一般在25～40min左右，再加2～5％成膜助剂，即可制得面涂涂料。

一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料的制备方法，中涂的制备方法其特征在于：在高速分散机转速500～800r/min条件下，按照一定的质量比，依次添加水、分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂。在添加二氧化钛和冷颜料后，提高转速至5000r/min进行高速分散，分散30分钟后，使用刮板细度计测度颜填料的最大粒径在60μm以下时，将高速分散机转速调至450～550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃中空微珠和陶瓷微珠，再使用增稠剂调节体系调整粘度。

具体实施方式：

1.有机硅丙乳液制备

在乳化釜中，加入部分水，乳化剂及全部单体，高速分散乳化30分钟，待用。在反应釜中加入剩余的水，乳化剂和1/10预乳化液，搅拌升温至75度时，加入1/3过硫酸铵水溶液，待乳液呈明显蓝光后，分别滴加剩余的预乳化液及过硫酸铵水溶液，在82～84℃于3小时内滴加完毕，保温1小时，再降温、过滤，待用。

2.面涂涂料的制备

按一定质量比配比，在水性硅丙乳液中加入冷颜料、金红石钛白粉、红外陶瓷粉体，低速搅拌，混合均匀。加入消泡剂、润湿剂等，高速搅拌。搅拌时间视物料多少而异，一般在30min左右。再加入少许成膜助剂，即可制得面涂涂料。

3.中涂涂料的制备

在高速分散机转速500～800r/min条件下，按照一定的质量比，依次添加水、分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂。在添加二氧化钛和有色颜料后，提高转速至5000r/min进行高速分散。

分散30分钟后，使用刮板细度计测度颜填料的最大粒径在60μm以下时，将高速分散机转速调至450～550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃中空微珠和陶瓷微珠，再使用增稠剂调节体系调整粘度(因为季节变化以及地域不同，阶段时间气温不一，所以粘度的调整也有所不同)。

结合实施例进一步说明：

实例一：

产品应用环境：湿热环境

有机硅丙乳液制备：

中涂涂料制备

面涂涂料制备

实例二：

产品应用环境：燥热环境

有机硅丙乳液制备：

中涂涂料制备

面涂涂料制备

实例三：

产品应用环境：高热环境

有机硅丙乳液制备：

中涂涂料制备

面涂涂料制备

通过以上三个实施例所得到的产品物理性能：

本发明产品涂膜整理体测试结果：

备注：以上检测参照GB/T9755-1995。

Claims

1.一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料，该涂料包括面涂、中涂两个组份，在施工涂装过程中，面涂、中涂分别使用，各自形成涂膜，其特征在于：中涂涂料的配方质量百分比如下：

以上各组份之和为100％；

面涂涂料的配方质量百分比如下：

以上各组份之和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料，其特征在于：面涂、中涂中有机硅丙乳液的配方质量百分比如下：

以上各组份之和为100％。

3.根据权利要求1所述的一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料，其特征在于：面涂的制备方法是按权利要求1所述的质量比百分比配比，在有机硅丙乳液中加入冷颜料、金红石型二氧化钛、纳米红外发射陶瓷粉体，低速搅拌，混合均匀；加入消泡剂、润湿剂，高速搅拌，搅拌时间视物料多少而异，一般在25～40min，再加5％成膜助剂，即可制得面涂涂料。

4.根据权利要求1所述的一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料的制备方法，其特征在于：中涂的制备方法是在高速分散机转速500～800r/min条件下，按照权利要求1所述的质量百分比，依次添加水、分散剂、润湿剂、消泡剂，在添加金红石型二氧化钛后，提高转速至5000r/min进行高速分散，分散30分钟后，使用刮板细度计测度颜填料的粒径在60μm以下时，将高速分散机转速调至450～550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃空心微珠和陶瓷空心微珠，再使用增稠剂调节粘度。

5.根据权利要求1所述的一种水性冷颜料双涂层多功能隔热外墙涂料的制备方法，其特征在于：面涂、中涂中有机硅丙乳液的制备方法是：在乳化釜中，加入部分水，乳化剂及全部单体，高速分散乳化30分钟，待用，在反应釜中加入剩余的水，乳化剂和1/10预乳化液，搅拌升温至75摄氏度时，加入1/3过硫酸铵水溶液，待乳液呈明显蓝光后，分别滴加剩余的预乳化液及过硫酸铵水溶液，在82～84℃于3小时内滴加完毕，保温1小时，再降温、过滤。