CN102329545A - 一种水性外保温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：功能填料25～50份；乳液30～50份；填料20～35份；成膜助剂8～20份；润湿分散剂1～3份；丙二醇1～2份；消泡剂1～2份；防霉剂0.5～1.5份；增稠剂1～5份；水10～20份。本发明具有以下特点：安全环保、防水防腐性能优异，施工方便、热阻和反射率高，隔热保温性能优异，干膜密度低，耐候性好，对各种基材均具有良好的附着力；本发明的涂料涂在基材表面干燥后形成了极薄的中空腔体层，构成了有效的热屏障；这些功能填料微粒不仅自身热阴大，导热系数低，而且热反射率高；显著的减少了能源的消耗；本发明能够反射、折射、散射热辐射和阻止热传导；节省能量。

Description

一种水性外保温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种通用型环保保温涂料，尤其是涉及一种水性外保温涂料及其制备方法，属于保温隔热涂料领域。
背景技术
近年来在国家建立低碳经济的倡导和引导下，各行业都在研究节能的新方法、新工艺，由于涂料施工工艺简单，可以实现无缝施工，减少热桥的存在，保温涂料的研究成为热点。
保温涂料一般分为两类：1、阻隔型隔热涂料是通过涂料自身的高热阻来实现隔热的一种涂料。是属于厚膜涂料。涂料施工时涂装成一定厚度，一般为5～20mm，在经过充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后热导率很小，因此涂层具有一定的减慢热流传递的能力。2、反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的，通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物颜填料及生产上艺，制得高反射率的涂层，反射太阳热以达到隔热的目的。阻隔型的保温涂料是目前应用最广泛的保温涂料，属于硅酸盐类复合涂料，这类涂料是20世纪80年代末发展起来的一类新型隔热材料。这种保温隔热材料工作原理是形成一个“空气囊”用来防止热传导。空气是一个非常良好的抵抗热传导的材料，但是他杜绝不了热辐射。一旦这种材料吸收热量达到饱和他就会将热量传至基层。我国有上百家研究单位和企业在进行这类涂料的研究工作，各生产厂对产品的称呼不尽相同，如“复合硅酸镁铝隔热涂料”、“稀土保温涂料”、“涂覆型复合硅酸盐隔热涂料”等，涂料配方、性能、施工方法各异，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均属硅酸盐系涂料。如公开号为CN I080939A公开了一种以珍珠岩石棉粉、高温胶、矿渣棉、岩棉为主要成分的复合隔热保温涂料的生产方法，CN1087663A公开了一种憎水性复合硅酸盐保温涂料生产工艺CN1094080A公开了由石棉绒、硅酸铝纤维制成的一种稀土复合保温涂料等。现有的反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础土发展而来的，通过将金属薄片进行特殊处理或不采用金属薄片的水性反射隔热涂料已成为国内外隔热涂料研究的热点之一。公开号为CN1810900A的发明专利公开了一种滚坛法制备反射型隔热涂料的方法，通过选择合适的树脂、金属、或金属氧化物颜、填料及生产工艺，制得高反射率涂层，反射太阳光来达到隔热目的。其隔热原理主要是由于金属或金属氧化物对于热反射率高，能有效降低辐射传热和对流传热。但这种涂料生产时间长，金属型涂层受环境影响巨大，灰尘、酸雨都会对这种涂料性能有巨大的影响。公开号为CN1986661A的发明专利公开了一种以空心玻璃微珠为添加料的保温涂料，可以降低多种物体表面，降低其表面温度和内部温度，从而改善工作环境，达到节能降耗的目的，但是现有的空心玻璃微珠与水浸润能力差，在涂料中很难分散而且在储存当中容易离析，涂覆以后与基层粘贴不牢，耐久性差。公开号为CN1995250A的发明专利公开了以陶瓷空心微珠为添加料的一种耐高温隔热保温涂料，应用于石油、化工、冶金、电力等高温设备场所，以保持较高反应器内较高温度，其主要应用范围是高温工业用涂料，由于其反射红外波段较高，在常温下隔热能力并不明显，因此迫切需要研发人员能够开发一种保温隔热能力高的新型外保温涂料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种水性外保温涂料及其制备方法，该涂料中添加的级配功能填料混合在涂料里，当涂在建筑物表面后形成了极薄的中空腔体层，构成了有效的热屏障，这些功能填料不仅自身热阴大，导热系数低，而目热反射率高，减少基体对太阳辐射热的吸收，这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性，能有效地降低辐射传热和传导传热，从而降低被覆表面和内部空间温度。
为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：功能填料25～50份；乳液30～50份；填料20～35份；成膜助剂8～20份；润湿分散剂1～3份；丙二醇1～2份；消泡剂1～2份；防霉剂0.5～1.5份；增稠剂1～5份；水10～20份；
其中，所述功能填料为中空玻璃微珠(800-3000目)、闭孔膨胀珍珠岩(80-400目)中的一种或两种。所述涂料中添加了中空玻璃微珠，中空玻璃微珠涂覆在建筑物表面后形成了极薄的中空腔体层，可以有效阳止热的传导和辐射。所述的中空玻璃微珠的导热系数为0.03～0.08W/m·K。所述的中空玻璃微珠的热反射率大于80％。所述的陶瓷中空微珠的折射率为1.53。
上述的水性外保温涂料，所述乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、水性聚氨酯乳液或氟碳乳液中的一种或几种，固含量为35％-60％。
上述的水性外保温涂料，所述成膜助剂为醚醇类有机溶剂。。
上述的水性外保温涂料，所述填料为钛白粉、重钙、沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种或几种。
一种上述的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
本发明制备的保温涂料具有以下特点：安全环保、防水防腐性能优异，施工方便、热阻和反射率高，隔热保温性能优异，干膜密度低，耐候性好，对各种基材均具有良好的附着力；本发明的涂料涂在基材表面干燥后形成了极薄的中空腔体层，构成了有效的热屏障；这些功能填料微粒均具有闭孔空心结构，不仅自身热阴大，导热系数低，而且热反射率高。也就是说当热辐射进入建筑物碰撞到这些填料时部分的热能被反射回去，从而达到控制基体内外的热交换，增加整个基体的保温隔热能力，显著的减少了能源的消耗；本发明能够反射、折射、散射热辐射和阻止热传导的涂料，功能填料的反射质量影响温室效应，这些中空结构微球就像一个个微小的暖水瓶一样，冬天它在阴隔冷空气传入的同时，能够反射基体内部发出的热量，从而能够节省能量。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。在对以下实施例的主要性能指标的测试中，导热系数参照GB/T 17371-1998进行测试。本发明的润湿分散剂是由润湿剂或/和分散剂组成的。
实施例1
本实施例的水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：中空玻璃微珠(800目)50份；纯丙乳液20份；苯丙乳液10份；滑石粉10份；重钙5份；高岭土5份；钛白粉12份；分散剂(德国科宁公司，SN5040)1份；润湿剂(德国科宁公司，Hyonic PE-100)，1份；消泡剂(德国毕克化学公司，BYK-023)1份；丙二醇1份；成膜助剂(美国伊士曼化工公司，F12)，20份；防腐剂(福州邦联化工有限公司，M-16)，0.5份；防霉剂(北京金源恒泰精细化工有限公司，华科-108)，1份；增稠剂(美国罗门哈斯公司，TT-935)，3份；水，10份。
一种上述的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
由实施例1所得到的涂层的物理性能如表1所示
  项目   指数
  干膜密度，g/cm3   0.181
  导热系数，W(m·K)   0.078
  附着力(划格法)   1级
  45度角燃烧试验，级   难燃
  热阻隔和热反射率   可以防止80至87％的能量穿透过表面
  体积收缩率，％   10
表1为实施例1中水性外保温涂料主要性能指标
实施例2
本实施例的水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：中空玻璃微珠(3000目)25份；闭孔膨胀珍珠岩(80目)15份；苯丙乳液15份；硅丙乳液15份；水性聚氨酯乳液20份；沉淀硫酸钡5份；滑石粉10份；重钙20份；润湿剂(上海向岚化工有限公司，Triton CF-10)，3份；消泡剂(德国毕克化学公司，BYK-055)2份；丙二醇2份；成膜助剂(美国伊士曼化工公司，F12)，8份；防腐剂(福州邦联化工有限公司，M16)，0.2份；防霉剂(德国Henkel公司，百菌清Nopcocide N-96)，0.5份；增稠剂(德国汉高公司，SN636)，5份；水，15份。
一种上述的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
由实施例2所得到的涂层的物理性能如表2所示
  项目   指数
  干膜密度，g/cm3   0.161
  导热系数，W(m·K)   0.048
  附着力(划格法)   1级
  45度角燃烧试验，级   难燃
  热阻隔和热反射率   可以防止85至92％的能量穿透过表面
  体积收缩率，％   12
表2为实施例2中水性外保温涂料主要性能指标
实施例3
本实施例的水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：中空玻璃微珠(1500目)10份；闭孔膨胀珍珠岩(400目)15份；氟碳乳液15份；硅丙乳液15份；水性聚氨酯乳液10份；沉淀硫酸钡5份；滑石粉5份；高岭土10份；分散剂(上海双达化工有限公司，P-19)，1.5份；消泡剂(德国毕克化学公司，BYK-055)1.5份；丙二醇1.5份；成膜助剂(美国伊士曼化工公司，F-12)，15份；防腐剂(北京金源恒泰精细化工有限公司，华科-88)，0.5份；防霉剂(福州邦联化工有限公司，MB-11)，1.5份；增稠剂(杭州优曼特印染助剂有限公司，ASE 60)，4.5份；水，18份。
一种上述的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
由实施例3所得到的涂层的物理性能如表3所示
 项目   指数
 干膜密度，g/cm3   0.155
 导热系数，W(m·K)   0.041
  附着力(划格法)   1级
  45度角燃烧试验，级   难燃
  热阻隔和热反射率   可以防止85至92％的能量穿透过表面
  体积收缩率，％   15
表3为实施例3中水性外保温涂料主要性能指标
实施例4
本实施例的水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：中空玻璃微珠(1500目)25份；闭孔膨胀珍珠岩(200目)20份；氟碳乳液20份；纯丙乳液15份；水性聚氨酯乳液10份；重钙15份；滑石粉5份；钛白粉15份；分散剂(德国毕克化学公司，BYK-AT203)，1份；消泡剂(德国毕克化学公司，BYK-052)1份；丙二醇1.5份；成膜助剂(美国伊士曼化工公司，F-12)，10份；防腐剂(北京金源恒泰精细化工有限公司，华科-88)，0.5份；防霉剂(北京金源恒泰精细化工有限公司，华科-108)，1份；增稠剂(美国罗门哈斯公司，DR-72)，3份；水，20份。
一种上述的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
由实施例4所得到的涂层的物理性能如表4所示
  项目   指数
  干膜密度，g/cm3   0.161
  导热系数，W(m·K)   0.048
  附着力(划格法)   1级
  45度角燃烧试验，级   难燃
  热阻隔和热反射率   可以防止85至92％的能量穿透过表面
  体积收缩率，％   12
表4为实施例4中水性外保温涂料主要性能指标
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种水性外保温涂料，由以下组分按重量比组成：
功能填料25～50份；乳液30～50份；填料20～35份；成膜助剂8～20份；润湿分散剂1～3份；丙二醇1～2份；消泡剂1～2份；防霉剂0.5～1.5份；增稠剂1～5份；水10～20份；
其中，所述功能填料为中空玻璃微珠(800-3000目)、闭孔膨胀珍珠岩(80-400目)中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的水性外保温涂料，所述乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、水性聚氨酯乳液或氟碳乳液中的一种或几种，所述乳液的固含量为35％-60％。
3.根据权利要求1所述的水性外保温涂料，所述成膜助剂为醚醇类有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的水性外保温涂料，所述填料为钛白粉、重钙、沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种或几种。
5.制备权利要求1中的水性外保温涂料的方法依次由以下步骤组成：
(1)将成膜助剂、润湿分散剂、防霉剂、消泡剂、丙二醇加入部分水中，搅拌速度为800-1200转/分，搅拌10-30min；
(2)加入填料，搅拌速度为1200-2000转/分，搅拌30-60min使其分散均匀；
(3)将搅拌速度减小600-1000转/分，加入乳液和部分水，搅拌10-30min；
(4)保持搅拌速度不变，按照上述配方量加入功能填料；
(5)按照上述配方量加入增稠剂，最后调节涂料颜色。
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