CN101906264B - 一种隔热卷材涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔热卷材涂料及其制备方法。涉及一种适用于预涂金属卷材生产线、太阳热反射率高、耐候性更好的建筑用隔热卷材涂料。本发明组成为饱和聚酯树脂、氨基树脂、分散剂、太阳热反射复合颜料、功能性钛酸钾晶须、填料、溶剂和其他助剂；所述其他助剂为密着剂、流平剂、消泡剂和催化剂。本发明所述的高效隔热卷材涂料是一种具有高效隔热、超薄涂层、防腐和耐候等优点的涂料。

Description

一种隔热卷材涂料及其制备方法

技术领域

本发明设计一种涂料及其制造方法，尤其是一种隔热卷材涂料及其制备方法。

背景技术

预涂金属卷材由于其多变的色彩、轻便、易加工及优异的机械性能，在建筑领域得到大量的应用。但目前在市场上的预涂金属卷材均不具备隔热功能，如将此类卷材用于屋顶遮盖，在炎热的夏季会使室内温度升至40～50℃，不仅酷热难耐，且需要消耗大量能源用以室内降温。为了解决这一问题，主要采用向涂料中加入隔热材料的方法。传统的建筑隔热填料，如硅酸铝纤维、石棉板、海泡石、珍珠岩粉、聚苯乙烯颗粒等，其涂层必须要达到一定厚度的覆层才能有好的隔热效果。近年来出现了很多新的隔热填料，如空心微珠、晶须等。虽然空心微珠有很多突出优点，但其粒径一般为50～60μm，难以用于湿膜厚仅为30μm的卷材涂料中，因此需要寻找一种可以用于卷材涂料的隔热功能填料。

钛酸钾晶须最初作为航天用高温隔热材料由美国杜邦公司1958年开发出来，其化学组成为K₂O·nTiO₂，其具有优良的力学和物理性能、稳定的化学性质，且红外反射率高、热传导率低，作为隔热材料，性能十分优异。晶须在体系中的分散问题一直是其应用中最被关注的问题之一，晶须在体系中的分散状态良好与否直接关系到涂料的隔热性能。对于钛酸钾晶须的表面处理主要有表面有机包覆法、表面化学改性法、接枝化学改性法、机械力化学改性法等。其中表面化学改性法是目前生产中应用最广泛的一种改性方法。它是通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附的方式完成，使无机填料表面特性发生变化，从而赋予无机填料以新的机能并提高其使用价值，如改善材料的粘结强度、耐水性、抗老化以及热、光、电等性能。目前，国内外尚未发现有将钛酸钾晶须应用于卷材涂料中制备隔热卷材涂料的报道，本发明利用表面化学改性法改性钛酸钾晶须表面，提高钛酸钾晶须在卷材涂料中的分散性，可以提高卷材涂料的隔热性能，与高反射率颜料配合有望获得高效隔热卷材涂料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种隔热卷材涂料及其制备方法，以获得具有隔热、薄层，适用于流水线烘烤隧道炉的涂料。

一种隔热卷材涂料，其组成为饱和聚酯树脂、氨基树脂、分散剂、太阳热反射复合颜料、功能性钛酸钾晶须、填料、溶剂和其他助剂；所述其他助剂为密着剂、流平剂、消泡剂和催化剂。

各组分的重量份数如下：

饱和聚酯树脂                  44～48份

氨基树脂                      4～8份

太阳热反射复合颜料            2～5份

功能性钛酸钾晶须              1～3份

填料                          15～21份

溶剂                          20～25份

分散剂                        0.4～1.1份

流平剂                        0.1～1份

消泡剂                        0.1～1份

密着剂                        0.7～1.5份

催化剂                        0.2～0.5份。

所述填料是钛白粉、氧化锌、硫酸钡或氧化硅中的一种或两种以上的混合物；

所述溶剂为酮类、酯类和高沸点芳香烃溶剂中的一种或两种以上；

所述功能性钛酸钾晶须是按如下方法制备得到的：钛酸钾晶须加入偶联液中，搅拌1～2小时，再过滤烘干。

所述催化剂为有机酸。

所述偶联液是在pH值为1.0～3.5的94～99％体积的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂与乙醇水溶液的重量比为1∶30～50；所述硅烷偶联剂用量为钛酸钾晶须重量的4％～8％，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须或八钛酸钾晶须中的一种或两种以上混合物。

所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种的混合物。

制备所述的一种隔热卷材涂料的方法，包括以下步骤：

(1)在500～600转/分的转速下，按配方依次加入溶剂、饱和聚酯树脂、氨基树脂、太阳热反射复合颜料、填料及分散剂，边加入边搅拌均匀；

(2)在1000～1500转/分，搅拌30分钟后，研磨至粒度为20～30μm；

(3)再在500～600转/分的转速下，加入功能性钛酸钾晶须，搅拌15～30分钟后，加入其他助剂，搅拌均匀，再过滤，即制得隔热卷材涂料；

所述其他助剂为密着剂、流平剂、消泡剂和催化剂；

所述配方为：

饱和聚酯树脂                  44～48份

氨基树脂                      4～8份

太阳热反射复合颜料            2～5份

功能性钛酸钾晶须              1～3份

填料                          15～21份

溶剂                          20～25份

分散剂                        0.4～1.1份

流平剂                        0.1～1份

消泡剂                        0.1～1份

密着剂                        0.7～1.5份

催化剂                        0.2～0.5份。

所述填料是钛白粉、氧化锌、硫酸钡或氧化硅中的一种或两种以上的混合物；

所述溶剂为酮类、酯类或高沸点芳香烃溶剂中的一种或两种以上；

所述功能性钛酸钾晶须是按如下方法制备得到的：钛酸钾晶须加入偶联液中，搅拌分散1～2小时，再过滤烘干。

所述催化剂为有机酸。

所述偶联液是在pH值为1.0～3.5的94～99％体积的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂与乙醇水溶液的重量比为1∶30～50；所述硅烷偶联剂用量为钛酸钾晶须重量的4％～8％，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须或八钛酸钾晶须中的一种或两种以上混合物。

本发明所述的隔热卷材涂料，是一种崭新的卷材涂料，使用了钛酸钾晶须，又优选了钛酸钾晶须的改性工艺，还充分考虑了颜料对近红外的反射，结合卷材涂料特殊的应用环境及施工工艺，从而把本发明的隔热卷材涂料的隔热效果提到了前所未有的高度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.通过热反射、热阻隔和热辐射作用，达到最佳隔热效果。特别是对近红外线具有高发射率，在外红外波段具有高发射率。在炎热夏日，用本发明的隔热卷材涂料涂覆的屋面瓦和钢结构体，与涂覆普通涂料的钢结构房屋相比，可使室内温度降低8～12℃，隔热节能效果极其显著。

2.由于隔热卷材涂料中含有钛酸钾晶须材料，具有在远红外波段的辐射作用，从而使得隔热卷材涂料具有主动降温作用，从而使用本发明的隔热卷材涂料涂覆的钢结构房屋相比，在日落后具有更快的降温速度。

3.本发明所述制备工艺简单，产品适用于现有预涂金属卷材生产线。

4.装饰性好，外观平滑，保光保色，不易变化，漆膜使用寿命可长达10年以上。

5.综合机械性能优良，漆膜附着力、抗冲击性、硬度、T弯等指标均达到或超过普通卷材涂料的技术水平。

6.经济实用，降低成本，节省费用，显著提高经济效益和社会效益，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步描述，本发明的实施例不限如此。

本发明氨基树脂可以采用氰特303，实施例中的份数都是质量份数。

实施例1

钛酸钾晶须的改性：以质量分数计，在反应容器中加入60份95％乙醇，用冰乙酸调节95％乙醇的pH值至3.0，然后将2份硅烷偶联剂KH560加入已酸化的乙醇水溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌15分钟。然后将30份四钛酸钾晶须加入到上述溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌2小时，然后过滤干燥得到功能性钛酸钾晶须，滤液可重复使用。

隔热卷材涂料的制备：

第一步：将可升降式变频调速分散机转速调至每分钟500转然后开启开关，在低剪切速度下，向油漆拉缸中按照配方依次加入混合溶剂(环己酮∶S-100∶丙二醇乙醚∶DBE∶乙二醇乙醚醋酸酯＝3.5∶3.5∶1∶1∶1)、饱和聚酯树脂(德固赛L411)、氨基树脂及太阳热反射复合颜料(巴斯夫PaliogenBlack)、钛白粉、分散剂(BYK110)，边投料边搅拌分散；

具体原料配比为：

饱和聚酯树脂45份

氨基树脂5份

太阳热反射复合颜料5份

填料15份

溶剂25份

分散剂0.8份

第二步：原料全部投放完毕后，将分散机转速调至每分钟1300转，高速分散30分钟。混匀后将分散机升起，推出拉缸置于立式研磨机旁，用塑胶管连接，开机研磨两到三遍至要求细度(25μm以下)。

第三步：将拉缸再推回分散机，在低剪切(600转/分钟)速度下，加入2份功能性钛酸钾晶须，分散20分钟，再加入流平剂(AFCONA3670)、消泡剂(EFKA 2022)、密着剂(ADP)、催化剂(p-TSA，生产厂家：广州欧鹏化工)，混合分散均匀后过滤，即制得隔热卷材涂料。

具体助剂配比为：

流平剂0.1份

消泡剂0.1份

密着剂1份

催化剂0.5份

实施例2

钛酸钾晶须的改性：以质量分数计，在反应容器中加入80份97％乙醇，用硫酸调节97％乙醇的pH值至1.0，然后将2份硅烷偶联剂KH570加入已酸化的97％乙醇中，在300转/分钟转速下机械搅拌15分钟。然后将50份六钛酸钾晶须加入到上述溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌1小时，然后过滤干燥得到功能性钛酸钾晶须，滤液可重复使用。

隔热卷材涂料的制备：

第一步：将可升降式变频调速分散机转速调至每分钟600转然后开启开关，在低剪切速度下，向油漆拉缸中按照配方依次加入混合溶剂(环己酮∶S-100∶丙二醇乙醚∶DBE∶乙二醇乙醚醋酸酯＝3.5∶3.5∶1∶1∶1)、饱和聚酯树脂(德固赛LH820-50)、氨基树脂及太阳热反射复合颜料(薛特Black30C940)、钛白粉、分散剂(BYK-170)，边投料边搅拌分散；

具体原料配比为：

饱和聚酯树脂48份

氨基树脂4份

太阳热反射复合颜料3份

填料20份

溶剂20份

分散剂1份

第二步：原料全部投放完毕后，将分散机转速调至每分钟1300转，高速分散30分钟。混匀后将分散机升起，推出拉缸置于立式研磨机旁，用塑胶管连接，开机研磨两到三遍至要求细度(20μm以下)。

第三步：将拉缸再推回分散机，在低剪切(600转/分钟)速度下，加入1份功能性钛酸钾晶须组，分散30分钟，再加入流平剂(AFCONA3775)、消泡剂(EFKA 2720)、密着剂(AP-3000)、催化剂(p-TSA，广州欧鹏化工)，混合分散均匀后过滤，即制得隔热卷材涂料。

具体助剂配比为：

流平剂1份

消泡剂1份

密着剂1.5份

催化剂0.5份

实施例3

钛酸钾晶须的改性：以质量分数计，在反应容器中加入90份99％乙醇，用盐酸调节99％乙醇的pH值至2.0，然后将2份硅烷偶联剂加入已酸化的乙醇中，在300转/分钟转速下机械搅拌15分钟。然后将25份八钛酸钾晶须加入到上述溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌2小时，然后过滤干燥得到功能性钛酸钾晶须，滤液可重复使用。

隔热卷材涂料的制备：

第一步：将可升降式变频调速分散机转速调至每分钟500转然后开启开关，在低剪切速度下，向油漆拉缸中按照配方依次加入混合溶剂(环己酮∶S-100∶丙二醇乙醚∶DBE∶乙二醇乙醚醋酸酯＝3.5∶3.5∶1∶1∶1)、饱和聚酯树脂(巴斯夫Desmophen T 1665)、氨基树脂及太阳热反射复合颜料(巴斯夫LumogenBlack)、钛白粉、分散剂(BYK-185)，边投料边搅拌分散；

具体原料配比为：

饱和聚酯树脂44份

氨基树脂6份

太阳热反射复合颜料2份

填料20份

溶剂23份

分散剂0.5份

第二步：原料全部投放完毕后，将分散机转速调至每分钟1300转，高速分散30分钟。混匀后将分散机升起，推出拉缸置于立式研磨机旁，用塑胶管连接，开机研磨两到三遍至要求细度(25μm以下)。

第三步：将拉缸再推回分散机，在低剪切(600转/分钟)速度下，加入3份功能性钛酸钾晶须组，分散15分钟，再加入流平剂(AFCONA3775)、消泡剂(BYK-141)、密着剂(AP-3800)、催化剂(DNNDSA生产厂家：上海高银科技公司)，混合分散均匀后过滤，即制得隔热卷材涂料。

具体助剂配比为：

流平剂0.1份

消泡剂0.3份

密着剂0.8份

催化剂0.2份

实施例4

钛酸钾晶须的改性：以质量分数计，在反应容器中加入100份95％乙醇，用冰乙酸调节95％乙醇的pH值至2.5，然后将2份硅烷偶联剂KH570加入已酸化的乙醇中，在300转/分钟转速下机械搅拌15分钟。然后将40份六钛酸钾晶须加入到上述溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌2小时，然后过滤干燥得到功能性钛酸钾晶须，滤液可重复使用。

隔热卷材涂料的制备：

第一步：将可升降式变频调速分散机转速调至每分钟600转然后开启开关，在低剪切速度下，向油漆拉缸中按照配方依次加入混合溶剂((环己酮∶S-100∶丙二醇乙醚∶DBE∶乙二醇乙醚醋酸酯＝3.5∶3.5∶1∶1∶1))、饱和聚酯树脂(巴斯夫Desmophen T 1775)、氨基树脂及太阳热反射复合颜料(薛特Black10c931)、钛白粉、分散剂(BYK-2009)，边投料边搅拌分散；

具体原料配比为：

饱和聚酯树脂46份

氨基树脂7份

太阳热反射复合颜料3份

填料19份

溶剂22份

分散剂0.4份

第二步：原料全部投放完毕后，将分散机转速调至每分钟1000转，高速分散30分钟。混匀后将分散机升起，推出拉缸置于立式研磨机旁，用塑胶管连接，开机研磨两到三遍至要求细度(25μm以下)。

第三步：将拉缸再推回分散机，在低剪切(500转/分钟)速度下，加入1份功能性钛酸钾晶须组，分散20分钟，再加入流平剂(AFCONA3670)、消泡剂(BYK-055)、密着剂(ADP)、催化剂(DNNSA)，混合分散均匀后过滤，即制得隔热卷材涂料。

具体助剂配比为：

流平剂0.3份

消泡剂0.3份

密着剂0.7份

催化剂0.3份

实施例5

钛酸钾晶须的改性：以质量分数计，在反应容器中加入80份96％乙醇，用盐酸调节96％乙醇的pH值至1.5，然后将2份硅烷偶联剂KH550加入已酸化的乙醇中，在300转/分钟转速下机械搅拌15分钟。然后将35份八钛酸钾晶须加入到上述溶液中，在300转/分钟转速下机械搅拌2小时，然后过滤干燥得到功能性钛酸钾晶须，滤液可重复使用。

隔热卷材涂料的制备：

第一步：将可升降式变频调速分散机转速调至每分钟500转然后开启开关，在低剪切速度下，向油漆拉缸中按照配方依次加入混合溶剂(环己酮∶S-100∶丙二醇乙醚∶DBE∶乙二醇乙醚醋酸酯＝3.5∶3.5∶1∶1∶1)、饱和聚酯树脂(巴斯夫Desmophen T 1665)、氨基树脂及太阳热反射复合颜料(薛特Black411)、钛白粉、分散剂(BYK-110)，边投料边搅拌分散；

具体原料配比为：

饱和聚酯树脂44份

氨基树脂8份

太阳热反射复合颜料2份

填料21份

溶剂20份

分散剂1.1份

第二步：原料全部投放完毕后，将分散机转速调至每分钟1500转，高速分散30分钟。混匀后将分散机升起，推出拉缸置于立式研磨机旁，用塑胶管连接，开机研磨两到三遍至要求细度(20μm以下)。

第三步：将拉缸再推回分散机，在低剪切(600转/分钟)速度下，加入2份功能性钛酸钾晶须组，分散20分钟，再加入流平剂(AFCONA3670)、消泡剂(BYK-141)、密着剂(ADP)、催化剂(r-TSA生产厂家：河北鑫恒化工有限公司)，混合分散均匀后过滤，即制得隔热卷材涂料。

具体助剂配比为：

流平剂0.2份

消泡剂0.2份

密着剂1份

催化剂0.5份

以上实施例所得隔热卷材涂料理化指标如表-1所示：

本发明提供的实例隔热卷材涂料性能测试结果显示本发明隔热卷材涂料的隔热性能好，其中实例4涂料隔热性能最优。

本发明提供的实例隔热卷材涂料性能测试结果显示本发明隔热卷材涂料的机械性能均能达到使用要求。

Claims (7)

1.一种隔热卷材涂料，其特征在于，其组成为饱和聚酯树脂、氨基树脂、分散剂、太阳热反射复合颜料、功能性钛酸钾晶须、填料、溶剂和其他助剂；所述其他助剂为密着剂、流平剂、消泡剂和催化剂；各组分的重量份数如下：

所述功能性钛酸钾晶须是按如下方法制备得到的：钛酸钾晶须加入偶联液中，搅拌1～2小时，再过滤烘干；

所述偶联液是在pH值为1.0～3.5的94～99％体积的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂与乙醇水溶液的重量比为1∶30～50；所述硅烷偶联剂用量为钛酸钾晶须重量的4％～8％，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须或八钛酸钾晶须中的一种或两种以上混合物。

2.根据权利要求1所述的一种隔热卷材涂料，其特征在于，所述填料是钛白粉、氧化锌、硫酸钡或氧化硅中的一种或两种以上的混合物；

所述溶剂为酮类、酯类、S-100中的一种或两种以上。

3.根据权利要求2所述的一种隔热卷材涂料，其特征在于，所述催化剂为有机酸。

4.根据权利要求1所述的一种隔热卷材涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种的混合物。

5.制备权利要求1-4所述的一种隔热卷材涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在500～600转/分的转速下，按配方依次加入溶剂、饱和聚酯树脂、氨基树脂、太阳热反射复合颜料、填料及分散剂，边加入边搅拌均匀；

(2)在1000～1500转/分，搅拌30分钟后，研磨至粒度为20～30μm；

(3)再在500～600转/分的转速下，加入功能性钛酸钾晶须，搅拌15～30分钟后，加入其他助剂，搅拌均匀，再过滤，即制得隔热卷材涂料；

所述其他助剂为密着剂、流平剂、消泡剂和催化剂；

所述配方为：

所述功能性钛酸钾晶须是按如下方法制备得到的：钛酸钾晶须加入偶联液中，搅拌分散1～2小时，再过滤烘干；

所述偶联液是在pH值为1.0～3.5的94～99％体积的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，其中硅烷偶联剂与乙醇水溶液的重量比为1∶30～50；所述硅烷偶联剂用量为钛酸钾晶须重量的4％～8％，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须或八钛酸钾晶须中的一种或两种以上混合物。

6.根据权利5所述的一种隔热卷材涂料，其特征在于，所述填料是钛白粉、氧化锌、硫酸钡或氧化硅中的一种或两种以上的混合物；

所述溶剂为酮类、酯类、S-100中的一种或两种以上。

7.根据权利6所述的一种隔热卷材涂料，其特征在于，所述催化剂为有机酸。