CN101880501B

CN101880501B - 纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料

Info

Publication number: CN101880501B
Application number: CN2010102231267A
Authority: CN
Inventors: 赵航; 李朝丽
Original assignee: CHONGQING HANGLI INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING HANGLI INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN101880501A

Abstract

本发明公开一种纳米ZnO/SiO₂溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料，各组分的重量百分比如下：氟改性硅丙乳液30～50％，红外反射纳米材料6～10％，纳米ZnO溶胶和纳米SiO₂溶胶各3～5％，分子桥修饰材料1～3％，中空陶瓷微珠8～15％，钛白粉8～13％，常规剂量的其他常规辅料，余量为去离子水。本发明涂料具有常温红外发射与阳光热反射功能，能将阳光辐射全光谱能量的至少54％反射掉，同时也能实现将吸收的阳光能量的至少58％，转化成为红外线以大气窗口波段辐射到大气中，减少了墙体内表面对室内的热能传输；本发明涂料还是一种具有疏水、疏油“双荷叶效应”自洁功能的外墙涂料，并具有高耐候性。

Description

纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料

技术领域

本发明涉及一种具有自洁功能与光热反射功能的外墙隔热涂料，尤其是纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料。

背景技术

我国现行的建筑外墙节能保温隔热技术体系中，采用具有光热反射功能的外墙隔热涂料以极大程度减少光热在面漆表层的吸收与积蓄；已经成为业界的共识。面漆的光热吸收与反射性能如何关系着隔热节能体系的功效成败；其作用对象对外是阳光，对内则是隔热体系的梯度式材料层。避免面漆层光热的过多吸收与积累成为了建筑节能的关键一步。

但是，面漆表面一旦被沾污之后其光热反射功能将被极大地破坏。所以，面漆具有自清洁功能也就成了其光热反射与红外发射降温功能的必要保证。此前的不少具有热反射功能的涂料就是由于其抗沾污能力较差而导致面漆热反射能力在短期内便失效的结果；以至于使其热反射功能名存实亡。

然而，要抵御环境中的各类沾污物很难两全其美。众所周知，根据沾污物的物理化学性能可将其分为亲油性与亲水性两大类；亲油污染主要来源于汽车燃汽和厨房食用油热挥发等，而亲水性污染则来源于粉尘与酸雾溶胶等。此前的诸多产品对上述抗沾污性能的选择上都无一例外的采取了二选一的做法；也就是说不能做到对两类污染物同时具备抗沾污性。如中国专利名称为“环境友好耐沾污耐候型热反射隔热涂料及其制备方法”、申请号为200610034700.8公开的涂料构成为：30～43份氟改性硅丙乳液、1～3份含氟助剂、12～20份钛白粉、2～5份球形闭孔珍珠岩、2～8份硅灰粉、2～12份滑石粉、1～4份空心玻璃微球、4～12份羟乙基纤维素、0.2～0.5份消泡剂、0.2～0.8份聚丙烯酸盐等。该发明制备的涂料具有较好的耐候性，可延长涂层使用寿命；具有优良的耐沾污性能，可维持涂层有长久的热反射性能；能有效反射太阳光，可降低建筑物表面温度10～20℃；所制备的涂料属于环境友好产品，既节约资源又有利于环境保护。该种涂料虽然具有上面所述的优点，但还是不能做到对两类污染物同时具备抗沾污性。

发明内容

本发明解决的技术问题是，克服现有外墙隔热涂料存在的上述不足，提供一种具有常温红外发射与阳光热反射功能，且具有疏水、疏油“双荷叶效应”的自洁型的外墙隔热涂料及其隔热涂料。

本发明还提供一种纳米ZnO/SiO₂溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料的制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料，其特征在于：由如下重量百分比的组分构成：氟改性硅丙乳液30～50％，红外反射纳米材料6～10％，纳米ZnO溶胶和纳米SiO₂溶胶各3～5％，分子桥修饰材料1～3％，中空陶瓷微珠8～15％，钛白粉8～13％，以及常规剂量的辅料，余量为去离子水。

所述红外反射纳米材料为纳米Sb掺杂SnO₂，所述纳米Sb掺杂SnO₂中Sb的掺杂量按重量百分比计为5～10％。所述辅料为消泡剂、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂或流变剂中的至少一种。

为了进一步增加涂料对太阳光的反射和对太阳光热能的转换，上述涂料的各原料重量百分比优选为：氟改性硅丙乳液40％，中空陶瓷微珠12％，纳米Sb掺杂SnO₂ 8％，纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶各4％，硅烷类分子桥2％，钛白粉13％，消泡剂0.2％、杀菌剂0.1％、增稠剂0.5％、成膜助剂0.45％，流变剂6％，余量为去离子水。

一种制备所述纳米ZnO/SiO₂溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料的方法，包括如下步骤：

(1)将氟改性硅丙乳液首先放入料缸，将所述配比的红外反射纳米材料、纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶、分子桥修饰材料依次加入料缸后，在1200转/分～1500转/分的转速下分散，并导入超声波辅助分散30～40分钟生成基础料液；

(2)将所述配比的中空陶瓷微珠，钛白粉，以及常规剂量的消泡剂、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂、流变剂依次加入所述基础料液中，最后加入去离子水在1200转/分～1500转/分的转速下搅拌20～40分钟混合均匀，并调整粘度到80KU～100KU，用PH调节剂将PH值调整到8.5～9.0。

上述纳米ZnO溶胶和纳米SiO₂溶胶用常规的水解法制取；氟改性硅丙乳液，红外反射纳米材料(纳米Sb掺杂SnO₂)等原料均采用市售产品；上述常规辅料包括消泡剂、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂或流变剂。此类助剂因纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶的加入而大大减少；使产品更环保。

本发明根据自然界的“双荷叶效应”现象，得到一种既具有疏油性又具有疏水性的外墙涂料。自然界中的荷叶效应机理是荷叶表面微米级蜡质层的10μm～20μm规则凸起点及其表面密布的纳米蜡毛杆对水滴形成叶面接触角大于170度所致。但是，荷叶对油无此效应。研究表明，根据水滴的曲率半径越小蒸汽压越大的特点，漆膜在10μm～20μm级别的疏水性不平整表面上密布疏油性纳米点时同样具有“荷叶效应”，而且是“双荷叶效应”。本发明中纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶的加入使漆膜表面形成密集的纳米级富含羟基的疏油性纳米点；在疏水性高聚物膜表面及其自然形成的10μm～20μm规则凸起点上形成密集分布。此结构令亲水性污染物和亲油性污染物都有较大的接触角(＞100°)，容易被水冲洗掉。漆膜表面纳米ZnO的密集分布还会反射掉紫外线，增加面漆的抗老化性能；纳米SiO₂的密集分布增加了面漆的红外发射功能。纳米Sb掺杂SnO₂的加入则是为了增加面漆的红外反射功能。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明涂料具有常温红外发射与阳光热反射功能，它能够反射阳光辐射，能将阳光辐射全光谱能量的至少54％反射掉，大大减小了墙体外表面对阳光能量的吸收，同时也能实现将吸收的阳光能量的至少58％，转化成为红外线以大气窗口波段辐射到大气中，减少了墙体内表面对室内的热能传输；该涂料还具备抗紫外线的高耐候性。

2、由于采用纳米ZnO溶胶和纳米SiO₂溶胶，以及硅烷类分子桥，使其涂层具有疏水、疏油“双荷叶效应”自洁功能。

3、本发明具备与现行建筑节能保温隔热层优良的适配性，隔热效果优良，可以大大降低保温层的厚度为现行保温层的三分之一到二分之一。

具体实施方式

实施例1：

一种纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料的制备方法，包括如下步骤(其中各百分数均为重量百数)：

1、将40％氟改性硅丙乳液首先放入料缸，将8％的纳米Sb掺杂SnO₂、纳米ZnO溶胶和纳米SiO₂溶胶各4％，以及2％的硅烷类分子桥依次加入后在1200转/分的转速下分散，同时导入超声波辅助分散40分钟生成基础料液。

2、将12％中空陶瓷微珠，13％钛白粉、以及0.2％消泡剂、0.1％杀菌剂、0.5％增稠剂、0.45％成膜助剂、6％流变剂依次加入所述基础料液中，最后加入去离子水在1200转/分的转速下搅拌40分钟混合均匀，并将粘度调整到80KU(增稠剂和流变剂均可调节粘度)，用有机胺或其他PH调节剂将PH值调整到8.5。

实施例2～6：

采用如下表原料及其重量配比关系及调整参数，并采用与实施例1相同的制备方法，制备本发明纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料：

上述红外反射纳米材料为纳米Sb，或纳米Sb掺杂SnO₂，或现有技术的红外反射纳米材料。

上述分子桥修饰材料为硅烷类分子桥，或现有的其他类分子桥修饰材料。

上述的消泡剂、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂、流变剂等常规辅料，是涂料领域常用的组成物质，作为现有技术，不作进一步的描述。

使用本发明作为外墙涂层，经过检测，制得的涂料阳光能量热发射比≥0.83；半球发射率≥0.91；隔热温差≥15℃，抗沾污性≤5％。涂层具有疏水、疏油“双荷叶效应”自洁功能。

综上，本发明制备的纳米ZnO/SiO2溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料具有常温红外发射与阳光热反射功能，它能够反射阳光辐射，能将阳光辐射全光谱能量的至少54％反射掉，大大减小了墙体外表面对阳光能量的吸收，同时也能实现将吸收的阳光能量的至少58％，转化成为红外线以大气窗口波段辐射到大气中，减少了墙体内表面对室内的热能传输；本发明涂料还是一种具有疏水、疏油“双荷叶效应”自洁功能的外墙涂料，具有高耐候性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.纳米ZnO/SiO₂溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料，其特征在于：各组分的重量百分比为：氟改性硅丙乳液40%，中空陶瓷微珠12%，纳米Sb掺杂SnO₂8%，纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶各4%，硅烷类分子桥2%，钛白粉13%，消泡剂0.2%，杀菌剂0.1%，增稠剂0.5%，成膜助剂0.45%，流变剂6%，余量为去离子水。

2.一种制备如权利要求1所述的纳米ZnO/SiO₂溶胶改性硅丙外墙自洁型隔热涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将氟改性硅丙乳液首先放入料缸，将所述配比的纳米Sb掺杂SnO₂、纳米ZnO溶胶和SiO₂溶胶、硅烷类分子桥依次加入后在1200转/分～1500转/分的转速下分散，并导入超声波辅助分散30～40分钟生成基础料液；

（2）将所述配比的中空陶瓷微珠，钛白粉，以及所述配比的消泡剂、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂依次加入所述基础料液中，最后加入去离子水在1200转/分～1500转/分的转速下搅拌20～40分钟混合均匀，并用流变剂调整粘度到80 KU～100KU，用pH调节剂将pH值调整到8.5～9.0。