CN102391754B

CN102391754B - 一种双包覆空心玻璃微珠隔热涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102391754B
Application number: CN201110324224.4A
Authority: CN
Inventors: 赵苏; 田静; 姬一璇
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: CN102391754A

Abstract

本发明公开一种双包覆改性空心玻璃微珠隔热涂料及其制备方法。由下述原料按重量百分比制备而成：有机硅改性的苯丙乳液20%~30%,双包覆改性空心玻璃微珠9%~13%，金红石型二氧化钛8%~12%，滑石粉5%~8%,重钙17%~23%,乙二醇1.5%~2%，羟甲基纤维素0.13%~0.2%，分散剂0.6%~1%,消泡剂0.35~0.45%,润湿剂0.15%~0.19%，多功能助剂0.08%~0.13%,成膜助剂1.0%~1.5%，水余量；本发明通过对空心玻璃微珠进行双包覆法预处理，再选取硅丙乳液为基料，以预处理空心玻璃微珠、金红石型钛白粉、滑石粉、重钙等作为颜填料，添加一定的助剂，制得反射型隔热涂料。该涂料能提高其反射率及耐候性，具有环保节能，生产工艺简单，分散效果良好，成本低，性能稳定，使用寿命长的有益效果。

Description

一种双包覆空心玻璃微珠隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种隔热涂料，具体是一种双包覆空心玻璃微珠隔热涂料及其制备方法。通过对空心玻璃微珠进行双包覆法预处理，以此改性空心玻璃微珠来制备反射型隔热涂料，具有涂膜均匀，并能显著提高深色系隔热涂料对太阳光的反射率，且符合美观性要求，此种涂料可以提高建筑物隔热性能，降低外界环境对室内温度的影响，节约空调及取暖费用。

背景技术

太阳光以每秒750W/m²的能量辐射到地球表面，在太阳光的照射下，热量不断地积聚在被辐照的物体表面上，使其表面温度不断地升高。物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。外墙保温隔热涂料因隔热效果好、经济、使用方便、环保和节能效果好等优点而越来越受到人们的青睐，使建筑涂料的应用格局发生了重要变化，发展前景光明。目前研制的隔热涂料大多是通过添加空心玻璃微珠来制得，例如公开号：201010044807的发明专利《建筑外表面用热反射隔热涂料及其制备方法》给出的具体组分包括以下成分：水性无皂聚合共聚乳液、钛白粉、含硼玻璃微珠、陶瓷粉、填料、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇、水，以及该涂料的制备方法。公开号为10156558的发明专利《反射隔热涂料及其制作方法》中的具体组分包括水性纯丙烯酸树脂、水性弹性树脂、钛白粉、陶瓷中空微珠、红外粉、阻燃剂、水、有机分散剂、成膜助剂、防冻剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、防腐剂及ｐＨ值调节剂制成。他们虽然都具有一定的保温隔热功能，但他们共同的不足之处都在于：一、空心玻璃微珠在使用过程中不易分散,易发生团聚从而影响涂膜的均匀性；二、此类涂料集中于白色及浅色系涂料，深色系涂料仍难以达到理想的反射效果。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种对空心玻璃微珠进行双包覆改性的方法，以此改性空心玻璃微珠来制备此类反射型隔热涂料，具有涂膜均匀，并显著提高深色系隔热涂料对太阳光的反射率。该种涂料系有机硅改性的苯丙乳液、金红石型二氧化钛、填料、助剂，以水为溶剂分散制得，分散稳定性好，粒度均匀，反射率高，且为水性体系，具有环保节能的特点，从审美角度来讲也很受大众青睐。

本发明采用的技术方案是:对空心玻璃微珠进行双包覆法改性，首层包覆TiO₂，在此基础上再包覆一层Fe₂O₃，预处理后的空心玻璃微珠其在水性溶剂中的分散性、耐候性及反射率显著提高，所述的双包覆改性空心玻璃微珠由以下原料按重量份数制备而成：一、首层包覆：空心玻璃微珠0.8~1.5份，蒸馏水7~12份，2%表面活性剂0.2~0.3份，10%硫酸钛溶液22~30份， 10%氢氧化钠溶液30~40份；二、再包覆：首层包覆煅烧所得产物1份，蒸馏水9~11份，2%表面活性剂0.2~0.3份，10%硫酸铁溶液20~32份，10%氢氧化钠溶液30~40份。取一定量的空心玻璃微珠，加水配成一定浓度的浆料；将浆料置于55℃的恒温水浴中；加入2%表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系PH=6~8；缓慢滴加硫酸钛溶液，反应持续6h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后600℃下煅烧即得二氧化钛包覆的空心玻璃微珠;二、再包覆，将以上制得的空心玻璃微珠按配方比置于四口烧瓶中，加水制得浆料；将四口烧瓶置于75℃恒温水浴中，加入表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系PH=2~4；缓慢滴加硫酸铁溶液，反应持续5h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后650℃下煅烧即得双包覆空心玻璃微珠。

再选取硅丙乳液为基料，以预处理空心玻璃微珠、金红石型钛白粉、滑石粉、重钙等作为颜填料，添加一定的助剂，制得反射型隔热涂料。各组分的加入量为：（质量百分数）

硅丙乳液 20%～30%，

双包覆改性空心玻璃微珠 9%～13%，

金红石型钛白粉 8%～12%，

滑石粉 5%～8%，

重钙 17%～23%，

乙二醇 1.5%～2%，

羟甲基纤维素 0.13%～0.2%，

分散剂 0.6%~1%，

消泡剂 0.35~0.45%，

润湿剂 0.15%~0.19%，

多功能助剂 0.08%~0.13%，

成膜助剂 1.0%~1.5%，

水余量。

本发明给出的这种反射型外墙隔热涂料的制备工艺为：

先将分散剂、润湿剂、消泡剂、纤维素等助剂加入处方量的水中，低速搅拌均匀后，再将质量分数为8%~12%的金红石型二氧化钛、5%～8%的滑石粉、17%~23%重钙等加入高速搅拌约30min, 并进入砂磨机砂磨，当体系颗粒细度达到60 m以下时，加入消泡剂、成膜助剂、质量分数为20% ~30%有机硅改性的苯丙乳液及9%～13%双包覆改性空心玻璃微珠低速搅拌约20min,最后加入pH调节剂调节pH值,加入增稠剂调节粘度，静置即为成品。本发明为棕色浆体，粘度为10000mPa·s,细度为50m。

本发明给出的这种反射型外墙隔热涂料的有益效果是：对空心玻璃微珠进行双包覆法预处理，提高其反射率及耐候性，以此制得的涂料隔热效果明显，为深色系涂料，美观大方，且为水性体系，具有环保节能的意义，耐洗刷、耐候性良好，生产工艺简单，分散效果良好，产品性能稳定。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的具体技术方案做进一步说明：

实施例1

(a) 二氧化钛包覆空心玻璃微珠的制备：按配方比取空心玻璃微珠1份，水10份，表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠溶液）0.21份，硫酸钛溶液23份，氢氧化钠溶液30份，将空心玻璃微珠置于四口烧瓶中，加入水制成浆料；将浆料置于55℃恒温水浴中，充分搅拌10-15min，；加入表面活性剂，滴加氢氧化钠溶液控制体系PH=6~8；缓慢滴加硫酸钛溶液，反应持续6h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后600℃下煅烧，制得二氧化钛包覆空心玻璃微珠产物；（b）氧化铁再包覆空心玻璃微珠的制备：按配方比取以上制得的空心玻璃微珠1份，水10份，表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠溶液）0.2份，氢氧化钠溶液32份，硫酸铁溶液20份，将以上制得的空心玻璃微珠按配方比置于四口烧瓶中，加水制得浆料；将四口烧瓶置于75℃恒温水浴中，加入表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系PH=2~4；缓慢滴加硫酸铁溶液，反应持续5h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后650℃下煅烧即得双包覆空心玻璃微珠；(c) 隔热涂料的制备：按配方比取硅丙乳液28.2%，双包覆改性空心玻璃微珠10%，金红石型二氧化钛8%，滑石粉5%,重钙20.1%,乙二醇1.6%，羟甲基纤维素0.16%，分散剂0.71%,消泡剂0.36%,润湿剂0.16%，多功能助剂0.1%,成膜助剂1.2%，水24.2%，将水，纤维素，分散剂，消泡剂在容器中400r/min下均匀搅拌；加入钛白粉，重钙，滑石粉等粉料，3500r/min下高速搅拌20min，用刮板细度计测细度，细度达到60μm以下时，加入消泡剂、成膜助剂，并加入硅丙乳液及双包覆后的空心玻璃微珠将搅拌速率降低至600r/min,低速搅拌20min以上。将制得的涂料静置，降温后加入增稠剂调节粘度，粘度达到10000MPa·s以上即得到所制涂料。

实施例2

(a) 二氧化钛包覆空心玻璃微珠的制备：按配方比取空心玻璃微珠1.4份，水11份，表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠溶液）0.24份，硫酸钛溶液30份，氢氧化钠溶液37份，将空心玻璃微珠置于四口烧瓶中，加入水制成浆料；将浆料置于55℃恒温水浴中，充分搅拌10-15min，；加入表面活性剂，滴加氢氧化钠溶液控制体系PH=6~8；缓慢滴加硫酸钛溶液，反应持续6h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后600℃下煅烧，制得二氧化钛包覆空心玻璃微珠产物；（b）氧化铁再包覆空心玻璃微珠的制备：按配方比取以上制得的空心玻璃微珠1.4份，水10份，表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠溶液）0.24份，氢氧化钠溶液35份，硫酸铁溶液23份，将以上制得的空心玻璃微珠按配方比置于四口烧瓶中，加水制得浆料；将四口烧瓶置于75℃恒温水浴中，加入表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系PH=2~4；缓慢滴加硫酸铁溶液，反应持续5h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后650℃下煅烧即得双包覆空心玻璃微珠；(c) 隔热涂料的制备：按配方比取硅丙乳液26.6%，双包覆改性空心玻璃微珠10.4%，金红石型二氧化钛8.9%，滑石粉5.2%,重钙22.2%,乙二醇1.8%，羟甲基纤维素0.15%，分散剂0.74%,消泡剂0.44%,润湿剂0.15%，多功能助剂0.18%，成膜助剂1.2%，水22.2%，将水，纤维素，分散剂，消泡剂在容器中400r/min下均匀搅拌；加入钛白粉，重钙，滑石粉等粉料，3500r/min下高速搅拌20min，用刮板细度计测细度，细度达到60μm以下时，加入消泡剂、成膜助剂，并加入硅丙乳液及双包覆后的空心玻璃微珠将搅拌速率降低至600r/min,低速搅拌20min以上。将制得的涂料静置，降温后加入增稠剂调节粘度，粘度达到10000MPa·s以上即得到所制涂料。

使用方法:

使用前应首先对外墙表面进行修补、清扫、填补缝隙、局部刮腻子、磨平，并涂刷两遍涂料。使用过程中，因使用环境、涂刷工艺等因素不一样，所以使用情况也有一定的差别，应根据实际情况调整涂刷量，以求得最佳使用效果。

结果表明，本发明所制备的涂料具有较好的分散性和隔热性能。

Claims

1. 一种双包覆空心玻璃微珠隔热涂料的制备方法，其特征在于：各组分的加入量按质量百分比计为：

硅丙乳液 20%～30%，

双包覆改性空心玻璃微珠 9%～13%，

金红石型钛白粉 8%～12%，

滑石粉 5%～8%，

重钙 17%～23%，

乙二醇 1.5%～2%，

羟甲基纤维素 0.13%～0.2%，

分散剂 0.6%~1%，

消泡剂 0.35~0.45%，

润湿剂 0.15%~0.19%，

多功能助剂 0.08%~0.13%，

成膜助剂 1.0%~1.5%，

水余量；

包括如下步骤：

（1）对空心玻璃微珠进行双包覆法预处理：

一、首层包覆：空心玻璃微珠0.8~1.5份，蒸馏水7~12份，2%表面活性剂0.2~0.3份，10%硫酸钛溶液22~30份， 10%氢氧化钠溶液30~40份；再包覆：首层包覆煅烧所得产物1份，蒸馏水9~11份，2%表面活性剂0.2~0.3份，10%硫酸铁溶液20~32份，10%氢氧化钠溶液30~40份；

取一定量的空心玻璃微珠，加水配成一定浓度的浆料；将浆料置于55℃的恒温水浴中；加入2%表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系pH=6~8；缓慢滴加硫酸钛溶液，反应持续6h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后600℃下煅烧即得二氧化钛包覆的空心玻璃微珠;二、再包覆，将以上制得的空心玻璃微珠按配方比置于四口烧瓶中，加水制得浆料；将四口烧瓶置于75℃恒温水浴中，加入表面活性剂，充分搅拌10-15min，制得空心玻璃微珠悬浮液；用10%NaOH溶液调节体系pH=2~4；缓慢滴加硫酸铁溶液，反应持续5h；反应完毕后，水洗，过滤，干燥，最后650℃下煅烧即得双包覆空心玻璃微珠；

（2）再选取硅丙乳液为基料，制得反射型隔热涂料：

先将分散剂、润湿剂、消泡剂、羟甲基纤维素加入处方量的水中，低速搅拌均匀后，再将质量百分数为8%~12%的金红石型二氧化钛、5%～8%的滑石粉、17%~23%重钙加入高速搅拌30min, 并进入砂磨机砂磨，当体系颗粒细度达到60μm以下时，加入消泡剂、成膜助剂、质量分数为20% ~30%硅丙乳液及9%～13%双包覆改性空心玻璃微珠低速搅拌20min，最后加入 pH调节剂调节 pH值，加入增稠剂调节粘度，静置即为成品。