CN101974274A - 水性丙烯酸隔热保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性丙烯酸隔热保温涂料，其原料由具有如下质量百分比的组分组成：15-18％的水性弹性丙烯酸乳液、3-5％的遮盖聚合物、10-15％的热塑膨胀空心微球、10-15％的热膨胀性微胶囊、8-10％的凹凸棒土、8-12％的隔热粉、15-20％的金红石型钛白粉、粒径在800-1000目10-12％的云母粉、0.3-0.5％的聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.2％的消泡剂、0.08-0.10％的杀菌防腐剂、0.02-0.05％的pH调节剂的余量的去离子水。本发明起到防水、保护、装饰功能的同时，能减小涂料的密度，降低涂层的传热系数，能提高隔热保温的效果。

Description

水性丙烯酸隔热保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸隔热保温涂料及其制备方法，属于建筑涂料技术领域。

背景技术

建筑隔热保温是节约能源、提高建筑物居住和使用功能的一个重要方面，建筑能耗在整个能源消耗中所占比例一般在30-40％，且其大多数是取暖和降温的能耗。目前，外墙保温技术向高效、薄层、隔热、防水、外护一体化方向发展，隔热保温涂料作为建筑节能的一个重要部分，已成为行业研究的热门课题，受到世界各国的重视。目前已公开的中国专利如CN101348639A、CN101691469A、CN101319121A等有关隔热保温涂料，隔热保温涂料主要采用丙烯酸酯乳液、中空玻璃微珠、分散剂、消泡剂以及颜料、填料等，以达到保温、隔热以及防水防污的效果，但这种涂料成份中含有中空玻璃微珠、针状堇青石粉、海泡石、膨胀蛭石等无机原料作为保温材料，所制保温涂料存在密度大、传热系数相对偏大，且保温涂层厚的弊端。

发明内容

本发明的目的提供一种用于建筑外墙隔热保温效果明显，在起到防水、保护、装饰功能的同时，能减小涂料的密度，降低涂层的传热系数，提高隔热保温的效果的水性丙烯酸隔热保温涂料及其制备方法

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：其原料由具有如下质量百分比的组分组成：

水性弹性丙烯酸乳液    15-18％；

遮盖聚合物            3-5％；

热塑膨胀空心微球粉    10-15％；

热膨胀性微胶囊        10-15％；

凹凸棒土              8-10％；

隔热粉                8-12％；

金红石型钛白粉        15-20％；

粒径在800-1000目的云母粉10-12％；

聚羧酸钠盐分散剂        0.3-0.5％；

消泡剂                  0.1-0.2％；

杀菌防腐剂              0.08-0.10％；

PH调节剂                0.02-0.05％；

去离子水               余量；

上述的水性弹性丙烯酸乳液为自交联型的纯丙烯酸酯类无皂化乳液，其玻璃化温度Tg为-5℃，最低成膜温度＜0℃，遮盖聚合物为空心结构的水性乳液聚合物，且制得的保温涂料断裂伸长率≥100％，拉伸强度≥1.0MPa。

其中：所述的热塑膨胀空心微球的平均粒径在47μm、抗压强度为12.5-15.5MPa、真密度为0.32克/立方厘米的密闭空心球体。

所述的热膨胀性微胶囊为粒径在10-20μm、膨胀起始温度75-80℃、最大膨胀温度120-130℃、最大膨胀率≤40倍、耐压性≥30MPa的内含液体的有机微胶囊。

所述的凹凸棒土为呈多孔纤维晶体结构、比表面积为600-800平方米/克的含水镁铝硅酸盐。

所述的隔热粉为平均粒径在30μm、密度为0.6克/立方厘米。

本发明的水性丙烯酸隔热保温涂料的制备方法，其特征在于：以下按质量百分比，先将8-10％的凹凸棒土、8-12％的隔热粉、15-20％的金红石型钛白粉、10-12％的云母粉、0.3-0.5％的聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.2％的消泡剂以及去离子水总量的一半加入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，以500-1000n/min的速度搅拌，使物料分散均匀，再经研磨分散至细度≤45μm的混合物；再依次将15-18％的水性弹性丙烯酸乳液、3-5％的遮盖聚合物、10-15％的热塑膨胀空心微球、10-15％的热膨胀性微胶囊、0.08-0.10％的杀菌防腐剂及剩余的去离子水缓慢投入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，搅拌速度在30-200n/min，并与混合物分散均匀，最后用0.02-0.05％的PH调节剂调整体系的PH值在8.5-9.5范围，过滤后制得水性丙烯酸隔热保温涂料。

本发明利用水性弹性丙烯酸乳液的自交联、高弹性的特点并与空心结构的水性乳液聚合物作遮盖成膜物，在提高涂层抗开裂性的同时保持涂膜具有较好的隔热和耐沾污性，具有遮盖被涂物，降低涂膜密度，减小涂层传热效应，提高弹性涂料的弹性和耐沾污等功能，从而起到很好的防水、保护、装饰作用。本发明采用热塑膨胀空心微球和热膨胀性微胶囊，使涂层具有对太阳光较好的反射，并可降低涂膜密度，减小涂层传热效应，发挥较强的隔热保温作用，同时通过热膨胀性微胶囊使涂膜厚度能跟随温度的升高或降低产生膨胀或收缩的功能，具有极高的绝热功能，加之通过隔热粉、凹凸棒土以及金红石型钛白粉，使涂层具有较强烈反射太阳光，并降低涂料的导热率。本发明通过热膨胀性微胶囊、热塑膨胀空心微球、隔热粉、金红石型钛白粉和凹凸棒土原料的组合，一方面，通过不同材质的折光指数不同，来提高涂料总的折光率；另一方面，由于粒径大小不一的各原料可以形成互补，在涂层中形成更为致密的反射层，对光能或热能具有较好的反射、辐射、隔热功能，本发明的隔热保温涂料对光的反射系数在85％以上，辐射系数在90％以上，导热系数小于0.04。

具体实施方式

本发明的水性丙烯酸隔热保温涂料，其原料由具有如下质量百分比的组分组成：

水性弹性丙烯酸乳液        15-18％；

遮盖聚合物                3-5％；

热塑膨胀空心微球          10-15％；

热膨胀性微胶囊            10-15％；

凹凸棒土                  8-10％；

隔热粉                    8-12％；

金红石型钛白粉                15-20％；

粒径在800-1000目的云母粉      10-12％；

聚羧酸钠盐分散剂              0.3-0.5％；

消泡剂                        0.1-0.2％；

杀菌防腐剂                    0.08-0.10％；

PH调节剂                      0.02-0.05％；

去离子水                      余量；

上述的水性弹性丙烯酸乳液为自交联型的纯丙烯酸酯类无皂化乳液，其玻璃化温度Tg为-5℃，最低成膜温度＜0℃，固含量在48-50％以质量百分比计，粘度在200-1000mPa.s，PH值在7.0-9.0，该纯丙烯酸酯类无皂化乳液采用市售的LB-8258纯丙弹性乳液，具有非常优异的常温和低温弹性，杰出的耐沾污性，并无需成膜助剂和外增塑剂，良好的机械稳定性。本发明的遮盖聚合物为空心结构的水性乳液聚合物，采用市售的核/壳型可遮盖聚合物乳液，如优创ROPAQUETM优创TM-E遮盖聚合物，具有球状中空的结构，其外壳为玻璃化温度高的聚合物，其中间空穴中充满着水，在涂料干燥过程中，水通过聚合物外壳蒸发出去，留下空气空穴，由于空气的折射率比周围聚合物的折射指数低很多，它就发挥了遮盖的作用，提高涂料遮盖力，降低涂膜密度，减小涂层传热效应，提高弹性涂料的弹性和耐沾污等功能。本发明的热塑膨胀空心微球为平均粒径在47μm、抗压强度为12.5-15.5MPa、真密度为0.32克/立方厘米的密闭空心球体，如采用德国MICROSPERE生产的QS-500QC，热塑膨胀空心微球对太阳光具有很好的反射作用，并可降低涂膜密度，减小涂层传热效应，发挥较强的隔热保温作用。本发明的热膨胀性微胶囊为粒径在10-20μm、膨胀起始温度75-80℃、最大膨胀温度120-130℃、最大膨胀率≤4倍、耐压性在30MPa以上的内含液体的有机微胶囊，可采用日本松本株式会社生产F-20，热膨胀性微胶囊为核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒，因此涂膜厚度跟随温度的升高或降低产生膨胀或收缩的功能，具有极高的绝热功能。本发明的凹凸棒土为呈多孔纤维晶体结构、比表面积为400-500平方米/克的含水镁铝硅酸盐，如ATL-1090，通过凹凸棒土的无数小孔而具有低导热率，并能反射85％以上的光线和热辐射，以使本发明的涂料具有显著的保温隔热效果。本发明的隔热粉为平均粒径在30μm、密度为0.6克/立方厘米，如采用上海羽唐实业有限公司生产的YF-0711，可以反射85％以上的光和热的能量，具有较强烈反射太阳光的特性，起到降温或者保温等功能。本发明的红石型钛白粉为经过表面处理的涂料通用型工业产品，如山东东佳生产的R-237，以增强抗臭氧和抗紫外线能力。粒径在800-1000目的云母粉也为市售产品，本发明的消泡剂为由疏水成分、脂肪族矿物油和乳化剂等经特殊新工艺合成的高效无副作用水性助剂，SPA-202消泡剂具有用量少、效率高、使用方便、作用持久、通用性好、储存稳定等特点。本发明的聚羧酸钠盐分散剂可采用5040分散剂或NB-10，具有分散性高、有用量少、效率高、粘度小，研磨粘度低，用量范围宽，分散体系贮存稳定性好。本发明的杀菌防腐剂为异噻唑啉酮杀菌防腐剂，如朗盛(上海)化学有限公司生产的D7GH，具有高效、广谱、环保的特点，本发明的PH调节剂采用2-氨基-2甲基-1-丙醇多功能添加剂，如采用AMP-95，具有良好的储存稳定性，快速消泡及效能长久，不受温度和压力的影响，本发明的去离子水为电导率≤1μs/cm的纯净水。用本发明将上述的质量百分比的组分制成的保温涂料断裂伸长率≥100％，拉伸强度≥1.0MPa，对光的反射系数在85％以上，辐射系数在90％以上，导热系数小于0.04，并且还有具有超耐候、耐沾污、防水等优异性能。

具体组分及质量分比见表1

表1

本发明分别按表1的组分和质量百分比，制备本发明的水性丙烯酸隔热保温涂料，先将凹凸棒土、隔热粉、金红石型钛白粉、云母粉、聚羧酸钠盐分散剂、消泡剂以及去离子水总量的一半加入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，搅拌速度在500-1000n/min，使物料分散均匀，再经研磨机分散至细度≤45μm的混合物；再依次将水性弹性丙烯酸乳液、遮盖聚合物、热塑膨胀空心微球、热膨胀性微胶囊、杀菌防腐剂及剩余的去离子水缓慢投入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，以30-200n/min的速度搅拌，并与混合物分散均匀，最后用0.02-0.05％的PH调节剂调整体系的PH值在8.5-9.5范围，过滤后制得水性丙烯酸隔热保温涂料。

本发明选用自交联型水性弹性丙烯酸乳液和空心结构的遮盖聚合物为成膜物质，赋予涂层抗开裂性的同时，保持涂膜具有较好的隔热性和耐沾污性能，而用热膨胀性微胶囊、热塑膨胀空心微球、隔热粉、金红石型钛白粉和凹凸棒土原料组合，通过不同材质的折光指数不同，来提高涂料总的折光率，并通过粒径大小不一的原料可以形成互补，在涂层中形成更为致密的反射层，使所制涂层具有很好的隔热保温功能。

Claims (6)

1.一种水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：其原料由具有如下质量百分比的组分组成：

水性弹性丙烯酸乳液      15-18％；

遮盖聚合物              3-5％；

热塑膨胀空心微球        10-15％；

热膨胀性微胶囊          10-15％；

凹凸棒土                8-10％；

隔热粉                  8-12％；

金红石型钛白粉          15-20％；

粒径在800-1000目的云母粉10-12％；

聚羧酸钠盐分散剂        0.3-0.5％；

消泡剂                  0.1-0.2％；

杀菌防腐剂              0.08-0.10％；

PH调节剂                0.02-0.05％；

去离子水                余量；

上述的水性弹性丙烯酸乳液为自交联型的纯丙烯酸酯类无皂化乳液，其玻璃化温度Tg为-5℃，最低成膜温度＜0℃，遮盖聚合物为空心结构的水性乳液聚合物，且制得的保温涂料断裂伸长率≥100％，拉伸强度≥1.0MPa。

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：所述的热塑膨胀空心微球的平均粒径在47μm、抗压强度为12.5-15.5MPa、真密度为0.32克/立方厘米的密闭空心球体。

3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：所述的热膨胀性微胶囊为粒径在10-20μm、膨胀起始温度75-80℃、最大膨胀温度120-130℃、最大膨胀率≤40倍、耐压性≥30MPa的内含液体的有机微胶囊。

4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：所述的凹凸棒土为呈多孔纤维晶体结构、比表面积为600-800平方米/克的含水镁铝硅酸盐。

5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸隔热保温涂料，其特征在于：所述的隔热粉为平均粒径在30μm、密度为0.6克/立方厘米。

6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸隔热保温涂料的制备方法，其特征在于：以下按质量百分比，先将8-10％的凹凸棒土、8-12％的隔热粉、15-20％的金红石型钛白粉、10-12％的云母粉、0.3-0.5％的聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.2％的消泡剂以及去离子水总量的一半加入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，以500-1000n/min的速度搅拌，使物料分散均匀，再经研磨分散至细度≤45μm的混合物；再依次将15-18％的水性弹性丙烯酸乳液、3-5％的遮盖聚合物、10-15％的热塑膨胀空心微球、10-15％的热膨胀性微胶囊、0.08-0.10％的杀菌防腐剂及剩余的去离子水缓慢投入配漆容器内，在温度为0℃-50℃下，搅拌速度在30-200n/min，并与混合物分散均匀，最后用0.02-0.05％的PH调节剂调整体系的PH值在8.5-9.5范围，过滤后制得水性丙烯酸隔热保温涂料。