CN102079921A

CN102079921A - 水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物及其制备与应用

Info

Publication number: CN102079921A
Application number: CN2010105087535A
Authority: CN
Inventors: 郑述
Original assignee: SHENZHEN AISPO TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN AISPO TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-06-01

Abstract

本发明提供了一种水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，按重量份数包含：粘结料母液35～45份，纳米微珠8～15份，涂料助剂5～8份，其中，粘结料母液是将水分散体树脂与无机SiO₂纳米溶胶杂化生成接枝共聚物之后，再经乳化、改性而制得。本发明还提供了该涂覆组合物的制备方法以及施加有该涂覆组合物的板材。本发明提供的保温隔热涂覆组合物隔热性能优良，既可保温又可以保冷，使用温度可在-40℃～+100℃范围。由该涂覆组合物施工后得到的涂层化学稳定性能好，硬度高、耐水、耐候性好、不燃。

Description

水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物及其制备与应用

【技术领域】

本发明涉及建筑节能产品领域，尤其涉及一种水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物及其制备方法。

【背景技术】

随着建设资源节约型、环境友好型社会的不断深入，为降低能耗，满足节能环保需要，开发隔热涂料具有极大的现实意义，随着我国建筑产业的发展，用于建筑物节能的涂料的重要性日益凸现。通常的建筑物节能涂料都是应用于建筑物的外墙或墙体，但是随着城市建筑物美观度的要求愈来愈高，玻璃幕墙建筑物也越来越多，这时，普通的只用于外墙的隔热涂料不再适用于建筑玻璃。

目前现有的外墙隔热涂料多为溶剂型或者水稀释型涂料。溶剂型涂料由于采用的树脂为溶剂型树脂，存在环境污染问题。而水稀释型涂料的同样也存在环保性能欠佳、耐擦洗性能、耐沾污性能、耐老化性能和耐候性能尚不理想等诸多缺陷。同时，有机型隔热涂料普遍存在易燃、耐火性能较差的缺点，使其涂覆的基材受到很大的限制。。

中国专利文献20041001467.2提供了一种采用隔热纳米材料与不同的高分子成膜剂(水性聚氨酯、水性聚丙烯酸酯、聚硅氧烷树脂)物理共混的方法制备了纳米透明隔热涂料，可应用于建筑物外墙隔热以及汽车玻璃隔热。但是在这种共混体系中，存在着纳米粒子分散性差、稳定性差、极易团聚的问题，导致纳米涂料的隔热效果差；水基透明涂料的成膜性、附着力也很差。

【发明内容】

本发明的目的是针对现有技术中保温隔热涂料存在的用途单一、化学稳定性差的缺陷，提供一种水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，既可用于建筑物的内外墙，又可用于玻璃幕墙、工业管道、阀门等的保温隔热。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，包含如下重量份数的各组分：

粘结料母液 35～45份；

纳米微珠 8～15份；

涂料助剂 5～8份；

其中，所述粘结料母液是将水分散体树脂与无机SiO₂纳米溶胶杂化生成接枝共聚物之后，再经乳化、改性而制得。

上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物中，所述水分散体树脂是选自丙烯酸树脂纳米微乳液、聚氨酯树脂纳米微乳液、聚有机硅树脂纳米微乳液、醋酸乙酯纳米微乳液、氟树脂纳米微乳液、醋酸乳液、氟丙乳液、丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液、有机硅改性聚丙烯酸树脂纳米微乳液、有机硅/丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液中的至少一种。

上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物中，所述纳米微珠是纳米玻璃空心微珠和/或纳米陶瓷空心微珠。

上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物中，所述涂料助剂是下列助剂中的至少一种：分散剂、增稠剂、消泡剂、防腐杀菌剂。

上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物中，其中还包括8～15份选自纳米活性钙、纳米二氧化硅、钛白粉中的至少一种增强剂组分。

上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物中，其中还包括20～40份作为填料组分的纳米陶土和/或活性粉煤灰。

本发明的另一目的还在于提供一种上述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物的制备方法，包含以下步骤：

取水分散体树脂与无机SiO₂纳米溶胶杂化生成接枝共聚物，然后经过

乳化增稠剂乳化以及有机硅树脂的改性之后制成粘结料母液；

向粘结料母液中加入涂料助剂和纳米微珠，搅拌、分散，即得。

上述制备方法中，还包括将填料与水预混合，并加入增强剂，混合分散均匀之后，连同涂料助剂和纳米微珠加入到粘结料母液。

本发明的再一目的还在于提供一种板材，包括基材和施加在基材上的涂层，其特征在于，所述涂层是将涂覆组合物施加在基材上经干化处理后获得，所述涂覆组合物含有下述重量份数的各组分：

粘结料母液 35～45份；

纳米微珠 8～15份；

涂料助剂 5～8份；

上述板材中，所述基材是木材板、石膏板、金属板、水混纤维板、树脂人造板或建筑物内墙、外墙或建筑玻璃。

本发明提供的保温隔热涂覆组合物隔热性能优良，既可保温又可以保冷，使用温度可在-40℃-+100℃范围。由该涂覆组合物施工后得到的涂层化学稳定性能好，硬度高、耐水、耐候性好、不燃。发明提供的保温隔热涂覆组合物浆状物，与各种基材的粘接性能强，最大用途为建筑物的外墙保温和内墙保温体系，特别适宜用在管道、异型管道、阀门、旋转设备的外保温。解决了目前保温体系易开裂、脱落、渗水等多种问题。同时由于该涂覆组合物是无机复合材料为主，解决了保温材料的消防安全的问题。

该涂覆组合物也可以广泛使用在石油化工、电力机械、冶金、轻工等行业。

【附图简要说明】

图1所示是本发明提供的施加有保温隔热涂覆组合物的试验板材与参比板材在同等光照条件下的温升对比曲线图；

图2所示是本发明提供的施加有保温隔热涂覆组合物的试验板材与参比板材在同等光照条件下的温差图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。

产品制备

1.制备粘结料母液：

按重量份数取水分散体树脂30-40份与10-20份的无机SiO₂纳米溶胶，在60℃条件下杂化生成接枝共聚物，然后经过邻苯二甲酸二丁酯乳化增稠以及有机硅树脂的改性之后制成粘结料母液。

所采用的水分散体树脂可以是单独采用丙烯酸树脂纳米微乳液、聚氨酯树脂纳米微乳液、聚有机硅树脂纳米微乳液、醋酸乙酯纳米微乳液、氟树脂纳米微乳液、醋酸乳液、氟丙乳液、丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液、有机硅改性聚丙烯酸树脂纳米微乳液、有机硅/丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液，也可以是上述树脂中的两种或两种以上的混合物。

2.制备涂覆组合物：

分别按下表1实施例1-5中的组分配比称取各原材料(单位：克)，先将粘结料母液置入反应容器内，然后在搅拌下，将纳米微珠、涂料助剂等加入到反应体系，搅拌，最后视不同情况选择加入增强剂与填料，即得到水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物成品。

表1

在上述或其它可选的实施例中，所采用的涂料助剂不限于列表中的物质，可用于水性涂料的各种分散剂、增稠剂、消泡剂、防腐杀菌剂均可用于本发明，在此不一一列举。

3.制备板材

取板材基材(木材板、石膏板、金属板、水混纤维板、树脂人造板或建筑物内墙、外墙或建筑玻璃等等)，将基材表面清理干净、干燥之后，采用喷涂、刷涂或其它适当的涂覆方式在基材表面施加前述制得的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，自然干化后，即得到具有保温隔热效果的板材。

在制备上述板材中，也可以将前述制得的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物施加在板材夹层中，以取得更好的保温隔热效果，并使板材产品外观更加美观。

性能测试

隔热效果测试1：

试验方法：在同等光照条件下取两个相同玻璃瓶，其中一个涂上0.5mm的上述实施例3的涂覆组合物形成涂层，另一个做空白试验，光照约30分钟，记录不同时间点下玻璃瓶受热面的表面温度。实验结果如下表2所示：

表2

试验结果表明，涂覆的涂层对试验样品具有明显的隔热效果。在室外同等太阳光照射下，涂覆有隔热涂层的玻璃瓶与空白玻璃瓶之间的温差在半小时内即达到16℃。

隔热效果测试2：

将采用前述实施例3制得的涂覆组合物制成复合夹层板材(涂层介于两层板材基材之间)送样试验，由深圳市计量测量检测研究院进行隔热性能测试，测试中，将参比板材和施加有保温隔热涂层的试验板材放入隔热试验装置中，利用红外灯进行光照加热，记录参比板材和试验板材的温度变化。

试验表明，在同等光照条件下，大约照射15分钟后，施加有涂层的试验板材的光照背面温度比参比板材的光照背面温度明显要低(图1)；而图2也表明，在照射15分钟后，两块板之间的温差即达到8～10℃。

导热性能测试

试验原理：稳定传热实验原理：

K＝λ/d

R＝1/k，λ＝Qd[2A(t₁-t₂)]

Q＝2KA(t₁-t₂)

上述式中：Q-电加热功率(对两面试件)，W

t₁-试件热表面平均温度，K

t₂-试件冷表面平均温度，K

A-剂量板面积，m²

d-试件厚度，m

λ-材料导热系数，W/(m.k)

R-材料热阻，m².K/W

K-材料传热系数，W/m².K

试验仪器：导热系数测定仪

根据上述试验原理，采用导热系数测定仪对前述实施例3中制得的涂覆组合物所形成的涂层进行测定，测得涂层的导热系数为：0.0221W/(m.k)。

其它性能测试：

按上表1配置涂覆组合物后，采用涂刷方式在硅酸钙平板上制作涂膜，室温固化后，对实施例1～5的涂层性能检测结果如表3：

表3

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，包含如下重量份数的各组分：

粘结料母液 35～45份；

纳米微珠 8～15份；

涂料助剂 5～8份；

2.根据权利要求1所述的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，所述水分散体树脂是选自丙烯酸树脂纳米微乳液、聚氨酯树脂纳米微乳液、聚有机硅树脂纳米微乳液、醋酸乙酯纳米微乳液、醋酸乳液、氟丙乳液、氟树脂纳米微乳液、丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液、有机硅改性聚丙烯酸树脂纳米微乳液、有机硅/丙烯酸改性聚氨酯树脂纳米微乳液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，所述纳米微珠是纳米玻璃空心微珠和/或纳米陶瓷空心微珠。

4.根据权利要求1所述的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，所述涂料助剂是下列助剂中的至少一种：分散剂、增稠剂、消泡剂、防腐杀菌剂。

5.根据权利要求1所述的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，其中还包括8～15份选自纳米活性钙、纳米二氧化硅、钛白粉中的至少一种增强剂组分。

6.根据权利要求1所述的水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物，其特征在于，其中还包括20～40份作为填料组分的纳米陶土和/或活性粉煤灰。

7.一种权利要求1所述水性纳米无机复合保温隔热涂覆组合物的制备方法，包含以下步骤：

取水分散体树脂与无机SiO₂纳米溶胶杂化生成接枝共聚物，然后经过乳化增稠剂乳化以及有机硅树脂的改性之后制成粘结料母液；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括将填料与水预混合，并加入增强剂，混合分散均匀之后，连同涂料助剂和纳米微珠加入到粘结料母液。

9.一种板材，包括基材和施加在基材夹层中或基材表面上的涂层，其特征在于，所述涂层是将涂覆组合物施加在基材上经干化处理后获得，所述涂覆组合物含有下述重量份数的各组分：

粘结料母液 35～45份；

纳米微珠 8～15份；

涂料助剂 5～8份；

10.根据权利要求9所述的板材，其特征在于，所述基材是木材板、石膏板、金属板、水混纤维板、树脂人造板或建筑物内墙、外墙或建筑玻璃。