CN102277058A - 复合型深色系水性隔热外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种复合型深色系水性隔热外墙涂料及其制备方法。该复合型深色系水性隔热外墙涂料,按照重量百分比包括以下组分:氧化铁铬0.2%-10%;金红石型二氧化钛5%-30%;中空玻璃微珠2%-10%;硅藻土2%-10%;水5%-30%;及乳液20%-40%。上述复合型深色系水性隔热外墙涂料中采用新的表面处理过的氧化铁铬作为颜料来提高涂层的红外反射性能;采用中空玻璃微珠和多孔性硅藻土来降低涂层的导热系数,因此复合型深色系水性隔热外墙涂料兼具有高反射性和低导热系数的隔热性能。

Description

复合型深色系水性隔热外墙涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及外墙涂料领域,尤其是涉及一种复合型深色系水性隔热外墙涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在当前全球变暖效应加剧的今天,节能减排是世界建筑行业普遍面临的重要课题。我国已经将建筑节能问题以立法形式列入建筑法规。在建筑施工行业中,外墙涂料是建筑物外墙粉刷装饰的一种建材产品,是一种必备材料。
[0003] 在我国的南方地区,炎炎夏日持续的时间较长。太阳光的大部分能量都集中在近红外和可见光范围内。经过大气层的吸收,到达地面的太阳光的总能量中,可见光占45%, 红外线占50%,其他电磁辐射能占5%。被太阳光照射的建筑物表面吸收其中的可见光的能量转变成热能,再传导至室内,导致室内温度升高。
[0004] 为降低室内温度,近年来人们开发了多种方法,其中包括特别符合环保,节能要求的可反射太阳热射线的隔热涂料新技术。现有的建筑隔热涂料都是以白色为主,这是因为白色对太阳光的反射效果比较好。但是,如果建筑外墙或屋面采用白色的话,当太阳光照射下,反射的光线会对人的眼睛造成很强的刺激。近年来,由这些强反射光线引起的居民的投诉屡见不鲜,而且,对于消费者来说颜色可选择性太单一。
[0005] 众所周知,随着颜色的加深,建筑物吸收太阳光的能量越多,温度也就越高。因此如何开发一系列深色系、光线对人的眼睛比较温和且兼具有反射太阳光的高性能水性隔热建筑外墙涂料是目前建筑隔热的重点课题之一。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此,有必要提供一种复合型深色系水性隔热外墙涂料及其制备方法,这种涂料兼具有对太阳光高反射性和低导热系数的隔热性能,而且在太阳光照射下对人的眼睛没有很强的刺激。
[0007] —种复合型深色系水性隔热外墙涂料,按照重量百分比包括以下组分:
[0008] 氧化铁铬 0. 2% -10% ;[0009] 金红石型二氧化钛 5% -30% ;[0010] 中空玻璃微珠 2% -10% ;[0011] 硅藻土 2% -10% ;[0012] 水 5% -30% ;及[0013] 乳液 20% -40% ο
[0014] 在优选的实施例中,所述氧化铁铬为经过表面处理的,可至少反射太阳光中30% 的红外光能量的氧化铁铬。
[0015] 在优选的实施例中,所述中空玻璃微珠的粒径为20〜100微米,密度为0. 2〜 0. 8g/cm3,导热系数为 0. 05 〜0. 15ff/m2 · K。[0016] 在优选的实施例中,硅藻土为具有隔热性能的白色多孔性硅藻土。
[0017] 在优选的实施例中,所述乳液为纯丙乳液,苯丙乳液或硅丙乳液。
[0018] 在优选的实施例中,上述复合型深色系水性隔热外墙涂料进一步包括以下重量百分比的组分:
[0019] 润湿剂 0. 2%
[0020] 分散剂 0. 4%
[0021] 防冻剂 2%
[0022] 增稠剂 0. 1%
[0023] 遮盖聚合物 5% -1
[0024] 成膜助剂 2% -6
[0025] 消泡剂 0. 2%
[0026] 抗藻防霉剂 0. 2%
[0027] 在优选的实施例中,所述润湿剂为非离子型润湿剂,分散剂为钠盐类分散剂,防冻剂为丙二醇。
[0028] 在优选的实施例中,所述增稠剂为羟乙基纤维素和缔合型增稠剂的混合物,其中所述羟乙基纤维素占所述增稠剂重量的1/5-3/5。
[0029] 在优选的实施例中,所述成膜助剂为十二碳酯醇,消泡剂为聚醚类高效消泡剂。
[0030] 在优选的实施例中,所述抗藻防霉剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。
[0031] 一种如上所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料的制备方法,包括如下步骤:
[0032] 步骤一、将水、分散剂、润湿剂、防冻剂及部分消泡剂混合并低速搅拌均勻;
[0033] 步骤二、将金红石型二氧化钛、硅藻土及部分增稠剂加入到步骤一中所得混合物中,高速分散研磨,制得均勻浆料。
[0034] 步骤三、将乳液、成膜助剂、抗藻防霉剂、剩余的增稠剂与剩余的消泡剂加入到步骤二中所得浆料中,中速搅拌混合;
[0035] 步骤四、将中空玻璃微珠加入到步骤三中所得到的涂料中,用三叶搅拌桨低速分散均勻;及
[0036] 步骤五、将氧化铁铬加入到步骤四中所得到的涂料中,搅拌均勻,得到所述复合型深色系水性隔热外墙涂料。
[0037] 采用上述方案,本发明通过使用氧化铁铬颜料来制备深色系的外墙涂料,其对太阳光中的红外光部分有着很强的反射隔热作用,并对人眼没有较强的刺激;通过使用中空玻璃微珠和多孔硅藻土来达到降低涂料的导热系数以达到隔热的目的,因此上述复合型深色系水性隔热外墙涂料兼具有高反射性和低导热系数的隔热性能。
【附图说明】
[0038] 通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明,本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。
[0039] 图1为实施例1〜3所配制的复合型深色系水性隔热外墙涂料与传统的涂料的温度-时间曲线对比示意图。【具体实施方式】
[0040] 一实施方式的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其主要成分,按照重量百分比,包括:
[0041] 氧化铁铬 0. 2% -10% ;[0042] 金红石型二氧化钛 5% -30% ;[0043] 中空玻璃微珠 2% -10% ;[0044] 硅藻土 2% -10% ;[0045] 水 5% -30% ;及[0046] 乳液 20% -40% ο
[0047] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料中,氧化铁铬优选为经过表面处理的氧化铁铬,其对太阳光中的红外光具有很强的反射性,可反射30%的红外光能量。
[0048] 金红石型二氧化钛对太阳光具有高反射性。
[0049] 中空玻璃微珠的粒径优选为20〜100微米,密度优选为0. 2〜0. 8g/cm3,导热系数优选为0. 05〜0. 15ff/m2 · K。
[0050] 硅藻土优选为具有隔热性能的白色多孔性硅藻土。
[0051] 水优选为去离子水。
[0052] 所述乳液优选为纯丙乳液,苯丙乳液或硅丙乳液。
[0053] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料中采用新的表面处理过的氧化铁铬作为颜料来提高涂层的红外反射性能;采用中空玻璃微珠和多孔性硅藻土来降低涂层的导热系数,因此复合型深色系水性隔热外墙涂料兼具有高反射性和低导热系数的隔热性能。
[0054] 其隔热原理主要是:因为普通的深色对太阳光的能量基本上是全部吸收然后转化为热能,而采用经过表面处理的氧化铁铬为颜料,可以反射30%的红外光部分的能量,从而降低涂层的表面温度,达到反射隔热的效果。另外,深色的涂料对可见光的反射较少,可以降低对人眼的刺激。普通的填料的导热系数较大,通过采用低导热系数的中空玻璃微珠和多孔硅藻土可以降低涂层的导热系数,阻断热能的传递,从而降低室内空调的耗电量,达到节能减排的效果。
[0055] 在实际配制过程中,可以根据需要添加润湿剂、分散剂、防冻剂、增稠剂、遮盖聚合物、成膜助剂、消泡剂、防藻抗菌剂等辅助成分。具体的,可以通过试验调节其中各组分的比例。
[0056] 在优选的实施方式中,上述复合型深色系水性隔热外墙涂料,按重量百分比还包括以下辅助成分:
[0057] 润湿剂 0. 2%[0058] 分散剂 0. 4%[0059] 防冻剂 2%[0060] 增稠剂 0. 1%[0061] 遮盖聚合物 5% -1[0062] 成膜助剂 2% -6[0063] 消泡剂 0. 2%[0064] 抗藻防霉剂 0. 2%[0065] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料中,润湿剂优选为非离子型润湿剂;分散剂优选为钠盐类分散剂,防冻剂优选为丙二醇。
[0066] 增稠剂优选为羟乙基纤维素和缔合型增稠剂的混合物,其中所述羟乙基纤维素占增稠剂重量的1/5-3/5。缔合型增稠剂是疏水缔合型水溶性聚合物,一般是指在亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物,例如:非离子疏水改性环氧乙烷聚氨酯共聚物 (HEUR)以及疏水改性碱溶胀乳液(HASE)。
[0067] 遮盖聚合物优选为罗门哈斯公司生产的R0PAQUE™。例如:R0PAQUE™Dual ; R0PAQUE™ULTRA 和 ROPAQUE™ULTRAE。
[0068] 成膜助剂优选为十二碳酯醇,消泡剂优选为聚醚类高效消泡剂。
[0069] 抗藻防霉剂优选为异噻唑啉酮类杀菌剂,更为优选的是不含甲醛和有机挥发物 (VOC)的异噻唑啉酮类杀菌剂。
[0070] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料的制备方法主要包括以下步骤:
[0071] 步骤一、将水、分散剂、润湿剂、防冻剂及部分消泡剂混合并低速搅拌均勻。
[0072] 步骤二、将金红石型二氧化钛、硅藻土及部分增稠剂加入到步骤一中所得混合物中,高速分散研磨,制得均勻浆料。
[0073] 步骤三、将乳液、成膜助剂、抗藻防霉剂、剩余的增稠剂与剩余的消泡剂加入到步骤二中所得浆料中,中速搅拌混合。
[0074] 步骤四、将中空玻璃微珠加入到步骤三中所得到的涂料中,用三叶搅拌桨低速分散均勻。
[0075] 步骤五、将氧化铁铬加入到步骤四中所得到的涂料中,搅拌均勻。
[0076] 上述制备方法中,步骤一中所述水为去离子水,所述润湿剂为非离子型润湿剂,所述分散剂为钠盐类分散剂,所述防冻剂为丙二醇,所述消泡剂为聚醚类高效消泡剂。
[0077] 上述制备方法中,步骤二中所述金红石型二氧化钛为氯化法制备的金红石型钛白粉,所述硅藻土为具有隔热性能的白色多孔性硅藻土,所述增稠剂为羟乙基纤维素和缔合型增稠剂的混合物,其中羟乙基纤维素占整个增稠剂重量的1/5-3/5。
[0078] 上述制备方法中,所述步骤三中所述乳液为纯丙,苯丙,硅丙等乳液,所述高遮盖性聚合物为罗门哈斯的R0PAQUE™,所述成膜助剂为十二碳酯醇,所述抗藻防霉剂为不含甲醛和有机挥发物(VOC)的异噻唑啉酮类杀菌剂。
[0079] 上述制备方法中,所述步骤四中所述中空玻璃微珠的粒径为20〜100微米,密度为0. 2〜0. 8g/cm3,导热系数为0. 05〜0. 15ff/m2 ·Κ ;所述步骤五中所述氧化铁铬为经过表面处理的,可至少反射太阳光中30%的红外光能量的氧化铁铬。
[0080] 上述制备方法中,所述步骤二中浆料的研磨细度彡45 μ m。
[0081] 上述制备方法中,所述步骤一中低速搅拌时间长度为5分钟至10分钟;所述步骤二中高速搅拌时间长度为20分钟至30分钟。
[0082] 上述制备方法中,所述步骤四中中空玻璃微珠采取分部加入法,也就是每次加入量为剩余中空玻璃微珠的1/2,逐步加入。
[0083] 上述制备方法中出现的低速搅拌是指搅拌叶片的转速在500转/分钟-800转/ 分钟之间,高速搅拌是指搅拌叶片的转速在1500转/分钟-3000转/分钟之间,中速搅拌是指搅拌叶片的转速在800转/分钟-1500转/分钟之间。[0084] 下面,以具体实施例作进一步详细说明。
[0085] 实施例1 :
[0086] 复合型深色系水性隔热外墙涂料,其配方配比为:
[0087]
Figure CN102277058AD00081
[0088] 按上述的质量依次加入去离子水10%、润湿剂0. 2%、分散剂0. 4%、防冻剂2%、 增稠剂0. 与消泡剂0. 1%,低速搅拌5〜10分钟充分混勻;然后加入金红石型二氧化钛 15%与硅藻土 4%,高速分散20〜30分钟,浆料的细度< 45 μ m ;接着加入乳液40%、遮盖聚合物6 %、成膜助剂2 %、增稠剂0.1%、消泡剂0. 1 %与抗藻防霉剂0.2%,中速搅拌5〜 10分钟充分混勻;再加入4%的中空玻璃微珠和剩余14. 8%的去离子水,低速搅拌充分混勻;最后加入的经表面处理的氧化铁铬,充分搅勻;过滤,称重包装。
[0089] 实施例2 :
[0090] 复合型深色系水性隔热外墙涂料,其配方配比为
[0091]
Figure CN102277058AD00082
Figure CN102277058AD00091
[0092] 按上述的质量依次加入去离子水18%、润湿剂0. 2%、分散剂0. 4%、防冻剂2%、 增稠剂0. 与消泡剂0. 1%,低速搅拌5〜10分钟充分混勻;然后加入金红石型二氧化钛15%与硅藻土 4%,高速分散20〜30分钟,浆料的细度< 45 μ m ;接着加入乳液40%、遮盖性聚合物6 %、成膜助剂2 %、增稠剂0.1%、消泡剂0. 1 %与抗藻防霉剂0.2%,中速搅拌 5〜10分钟充分混勻;再加入6%的中空玻璃微珠和剩余14. 8%的去离子水,低速搅拌充分混勻;最后加入2%的经表面处理的氧化铁铬,充分搅勻;过滤,称重包装。
[0093] 实施例3 :
[0094] 复合型深色系水性隔热外墙涂料,其配方配比为:
[0095]
Figure CN102277058AD00092
[0096] 按上述的质量依次加入去离子水10%、润湿剂0. 2%、分散剂0. 4%、防冻剂2%、 增稠剂0. 与消泡剂0. 1%,低速搅拌5〜10分钟充分混勻;然后加入金红石型二氧化钛15%与硅藻土 4%,高速分散20〜30分钟,浆料的细度< 45 μ m ;接着加入乳液40%、遮盖性聚合物6 %、成膜助剂2 %、增稠剂0.1%、消泡剂0. 1 %与抗藻防霉剂0.2%,中速搅拌 5〜10分钟充分混勻;再加入8%的中空玻璃微珠和剩余12. 8%的去离子水,低速搅拌充分混勻;最后加入3%的表面处理氧化铁铬,充分搅勻;过滤,称重包装。
[0097] 实施例1〜3的各项涂料性能指标如下表1所示。
[0098]表 1
[0099]
Figure CN102277058AD00101
[0100]
[0101] 由表1可以看出,实施例1〜3的涂料性能全都达到了《JG/T 235-2008建筑反射隔热涂料》的标准。
[0102] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料的隔热性能测试方法如下:
[0103] 1)将待测的涂料刷涂于2mm厚的导热钢板上,干膜厚200um,将样板置于恒温恒湿室(25 士 1°C,相对湿度55 士 3% )保养一周后进行测试;
[0104] 2)具体的测试及计算温差的方法是按照JG/T 235-2008(6. 6节中隔热温差)测试法。
[0105] 上述复合型深色系水性隔热外墙涂料的隔热性能测试结果:
[0106] 上述的这三个实施例中不同深色的普通涂料与复合型深色系隔热涂料的色差对比如下表2所示:
[0107]表 2
[0108]
Figure CN102277058AD00111
[0109] 由表2可以看出,实施例1〜3的颜色与普通涂料从肉眼上看基本没有什么区别, 用色差仪也可以得到他们各体系的ΔΕ值都小于0. 5,可以判定各自体系的颜色对测试温差不会有很大的误差。
[0110] 将实施例1〜3中配制的不同配比的涂料,分别与普通深色的涂料进行对比,测试结果如图1所示。从实际测量的温度-时间曲线可以看出:通过比较不同体系的温度,我们可以得出,随着颜色的加深,最终的温度也逐渐上升;通过同一体系涂布隔热涂料和普通涂料对比,可以得出,涂布普通涂料的温度上升的很快,而涂布隔热涂料的温度上升的比较缓慢,两者的最终温度可以相差10°c左右;而且随着颜色的加深,最终温度相差越大,可以看到实施例3的温度相差可达到15°C左右。从以上可以得出,与普通的涂料相比,复合型深色系水性隔热外墙涂料表现出优良的隔热性能。
[0111] 由上述实施例及测试数据可知,本发明提供的复合型深色系水性隔热外墙涂料, 属于环保类型的水性外墙涂料,对环境没有危害;同时,与普通外墙乳胶漆相比,本产品具有高的太阳光反射率和低的导热系数,能有效反射和阻隔太阳热能,使室内在炎热的夏天中保持相对较低的温度,很有效的达到节能减排的目的;与传统的外墙隔热涂料相比,客户有了更多的颜色选择,通过配色几乎可以包含所有的色系;而且反射光线对人眼温和,没有刺激作用。本发明还具有各项指标优良,制备方法简单,施工方便等优点。
[0112] 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 (10)

1. 一种复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,按照重量百分比包括以下组分:
2.根据权利要求1所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述氧化铁铬为经过表面处理的,可至少反射太阳光中30%的红外光能量的氧化铁铬。
3.根据权利要求1所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述中空玻璃微珠的粒径为20〜100微米,密度为0. 2〜0. 8g/cm3,导热系数为0. 05〜0. 15ff/m2 ·Κ。
4.根据权利要求1所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,硅藻土为具有隔热性能的白色多孔性硅藻土。
5.根据权利要求1所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述乳液为纯丙乳液,苯丙乳液或硅丙乳液。
6.根据权利要求1所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,进一步包括以下重量百分比的组分:润湿剂 0.2%-0.6%;分散剂 0.4^-1.0%;防冻剂 2%-5%;增稠剂 0.1%-0.5%;遮盖聚合物 5%-10%;成膜助剂 2%-8%;消泡剂 0. 2%-0.6% ;及抗藻防霉剂 0.2%-0.5%。
7.根据权利要求6所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述润湿剂为非离子型润湿剂,分散剂为钠盐类分散剂,防冻剂为丙二醇。
8.根据权利要求6所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述增稠剂为羟乙基纤维素和缔合型增稠剂的混合物,其中所述羟乙基纤维素占所述增稠剂重量的 1/5-3/5。
9.根据权利要求6所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料,其特征在于,所述成膜助剂为十二碳酯醇,消泡剂为聚醚类高效消泡剂。
10. 一种如权利要求6所述的复合型深色系水性隔热外墙涂料的制备方法,包括如下步骤:步骤一、将水、分散剂、润湿剂、防冻剂及部分消泡剂混合并低速搅拌均勻;步骤二、将金红石型二氧化钛、硅藻土及部分增稠剂加入到步骤一中所得混合物中,高速分散研磨,制得均勻浆料。步骤三、将乳液、成膜助剂、抗藻防霉剂、剩余的增稠剂与剩余的消泡剂加入到步骤二氧化铁铬金红石型二氧化钛中空玻璃微珠硅藻土水乳液.0. 2% -10% ;5% -30% 2% -10% 2% -10%5% -30% ;及 20% -40%。中所得浆料中,中速搅拌混合;步骤四、将中空玻璃微珠加入到步骤三中所得到的涂料中,用三叶搅拌桨低速分散均勻;及步骤五、将氧化铁铬加入到步骤四中所得到的涂料中,搅拌均勻,得到所述复合型深色系水性隔热外墙涂料。
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