CN102676014A - 一种耐沾污隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐沾污隔热涂料，以重量份计，由15~40份的成膜乳液、10~40份的氟树脂乳液、10~30份的热反射颜料、5~15份的空心陶瓷微珠、8~16份的填料、1.5~5份的助剂以及适量的去离子水组成，通过在成膜乳液中引入水性氟树脂乳液等成分，达到耐沾污性和隔热的目的。本发明还公开了一种耐沾污隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：将去离子水、部分助剂、热反射颜料、填料和空心陶瓷微珠添加至研磨机中研磨，得到浆料；将得到的浆料转移至分散机中，将成膜乳液、氟树脂乳液以及余下助剂加至该浆料中，搅拌分散后，经筛网过滤，得到耐沾污隔热涂料，制备工艺简单、易于实施、操作简便。

Description

一种耐沾污隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑涂料技术领域，特别涉及一种耐沾污隔热涂料及其制备方法。

背景技术

建筑能耗是当今社会三大主要能耗之一，而空调、风扇等制冷所产生的能耗是其中十分重要的部分。对建筑维护结构实施隔热保温措施是降低建筑能耗的主要手段，目前主要采用挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS板）、聚氨酯泡沫板等保温材料。然而XPS板、聚氨酯泡沫板等材料是易燃物质，存在重大的安全隐患，因此，开发无机隔热保温材料成为重要的建筑节能减排手段。令人遗憾的是，无机隔热保温材料的成本费用高，且施工复杂，改造周期较长，其推广应用受到一定的制约。隔热涂料可以有效反射80%左右的太阳辐射热，具有显著的隔热效果，且隔热涂料施工简便，仅需简单的喷涂；成本较低，仅无机隔热保温材料的1/2。因此，利用隔热涂料降低建筑能耗是非常切实可行的节能减排手段，尤其适用于我国长江以南地区。

隔热涂料的研究应用历史较短，但其发展速度极快，从溶剂型隔热涂料开始，目前已经出现环保水性隔热涂料（CN 1986664A）；并诞生出功能型隔热涂料，如耐沾污隔热涂料（CN 101481583A）、防水隔热涂料（CN101818013A）、减振隔热涂料（CN 101709188A）等不同功能与特点的产品。相比较而言，隔热涂料的耐沾污性能是决定其使用寿命的关键因素，当隔热涂料受沾污后，其隔热性能将显著下降，无法达到节能减排的目的。因此，提高隔热涂料的耐沾污是隔热涂料产品极为关键的目标。目前隔热涂料的耐沾污技术主要利用亲水化试剂在涂料表面制造一层亲水层，使得污染物容易被雨水冲刷走。然而该技术主要用于溶剂型隔热涂料，以大金的ZEFFLE隔热涂料为代表。而文献与市场中极少有耐沾污水性隔热涂料的报道。

公开号为CN 101481583A的中国发明专利申请公开了一种水性耐沾污热反射隔热涂料，包括25~50重量份的成膜乳液、10~25重量份的热反射颜料、2~15重量份的红外反射填料、0~3重量份的空心玻璃微珠、0~5重量份的其他颜填料、适量的助剂和适量的去离子水。此外，还公开了一种与水性耐玷污热反射隔热涂料配合使用的隔热底层涂料，包括30~50重量份的成膜物、20~30重量份的中空填料、0~5重量份的石蜡相变微胶囊、1~10重量份的其他颜填料、1~4重量份的助剂和余量的去离子水。该技术方案利用水性耐玷污热反射隔热涂料的亲水性表面，使得污染物容易被雨水冲刷走，耐沾污性（%）为10，但是需要隔热底层涂料和水性耐玷污热反射隔热涂料配合使用才能够达到耐玷污和隔热的目的，其成本相对较高，使用也不方便。

发明内容

本发明提供了一种耐沾污隔热涂料，通过在成膜乳液中引入水性氟树脂乳液等成分，达到耐沾污性和隔热的目的。

一种耐沾污隔热涂料，包括以下重量份的原料：

成膜乳液                15~40份；

氟树脂乳液              10~40份；

热反射颜料              10~30份；

空心陶瓷微珠            5~15份；

填料                    8~16份；

助剂                    1.5~15份；

去离子水                适量。

在本发明耐沾污隔热涂料中，还可以根据耐沾污隔热涂料的颜色需要，添加一定的显色颜料，作为优选，所述的显色颜料为氧化铁红、氧化铁绿、永固橙、柠檬黄、酞菁蓝、酞菁绿等中的一种或两种以上，以重量份计，显色颜料添加0~5份。

所述的成膜乳液，其主要作为涂料的基材，对涂料的耐候性、力学性能等具有重要作用。作为优选，所述的成膜乳液为纯丙乳液、苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯乳液）、乙丙乳液、硅丙乳液中的一种，纯丙乳液、苯丙乳液、乙丙乳液和硅丙乳液均可采用市售产品。

所述的氟树脂乳液也具有涂料基材的功能，但对涂料的耐沾污性能具有特别重要的影响。本发明通过氟树脂改性成膜物使其具有低表面能特性，使污染物小颗粒和小液滴不易吸附，从而避免其表面沾污，获得耐沾污隔热涂料，作为优选，所述的氟树脂乳液为氟乙烯-乙烯基醚共聚物（FEVE）乳液、聚四氟乙烯（PTFE）乳液、聚全氟乙丙烯（FEP）乳液、聚偏氟乙烯（PVDF）乳液、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）乳液中的一种，氟乙烯-乙烯基醚共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液、聚全氟乙丙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液以及乙烯-四氟乙烯共聚物乳液均可采用市售产品。进一步优选，所述的氟树脂乳液为氟乙烯-乙烯基醚共聚物乳液，氟乙烯-乙烯基醚共聚物乳液能够使成膜乳液成膜后具有更低的表面能，具有更好的耐沾污性，同时隔热效果也较好。

以重量份计，氟树脂乳液选用20~40份，本发明耐沾污隔热涂料的耐沾污性（%）可下降至9或9以下，以重量份计，氟树脂乳液选用30~40份，本发明耐沾污隔热涂料的耐沾污性（%）可下降至8或8以下。

作为优选，所述的热反射颜料为钛白粉、硫酸钡、硫化锌中的一种或两种以上，热反射颜料具有反射可见光和红外光作用，进一步优选，所述的热反射颜料为钛白粉，具有更好的反射可见光和红外光作用，更进一步优选为金红石型钛白粉。

所述的空心陶瓷微珠可采用由钛、铝、硅、氧等元素组成的空心陶瓷微珠市售产品，空心陶瓷微珠具有热反射、热辐射和绝热等作用，优选粒径为40μm~100μm的空心陶瓷微珠，具有更好的热反射、热辐射和绝热等功能。

所述的填料为高岭土、硅藻土、碳酸钙、蒙脱土、氧化铝、硅酸铝等中的一种或两种以上。

所述的助剂为成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、抗菌剂、防冻剂、pH调节剂等中的一种或两种以上。成膜助剂可具体选用2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，分散剂可具体选用聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂可具体选用丙二醇或甘油，消泡剂可具体选用甲基硅油，增稠剂可具体选用羟乙基纤维素型增稠剂，抗菌剂可具体选用异噻唑酮（如苯并异噻唑啉酮），防冻剂可具体选用丙二醇，pH调节剂可具体选用氨水，氨水可进一步选用饱和氨水。

进一步优选，所述的耐沾污隔热涂料，包括以下重量份的原料：

成膜乳液                             15~40份；

氟树脂乳液                           10~40份；

去离子水                             15~25份；

丙二醇                               0.5~2.5份；

2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯    0.5~5份；

钛白粉                               10~30份；

高岭土                               2~5份；

硅藻土                               1~3份；

氧化铝                               5~8份；

空心陶瓷微珠                         5~15份；

异噻唑酮                             0.1~0.5份；

聚羧酸钠盐型分散剂                   0.1~1份；

甲基硅油                             0.1~1份；

羟乙基纤维素型增稠剂                 1~2份；

氨水                                 0.1~1份。

在上述进一步优选的各重量份的组分组合下，制备的耐沾污隔热涂料能够体现出最佳的性能，具有良好的隔热效果和优异的耐沾污性。

本发明还提供了一种耐沾污隔热涂料的制备方法，制备简单，易于实施。

所述的耐沾污隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）研磨：

将去离子水、部分助剂、热反射颜料、填料和空心陶瓷微珠添加至研磨机中，在1000r/min~3000r/min的速度下研磨20min~60min，得到浆料；

2）搅拌分散：

将步骤1）得到的浆料转移至分散机中，将成膜乳液、氟树脂乳液以及余下助剂加至该浆料中，在500r/min~2000r/min的速度下搅拌分散15min~45min，经80~100目的筛网过滤，得到耐沾污隔热涂料。

进一步优选，所述的耐沾污隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）研磨：

将去离子水、丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、钛白粉、高岭土、硅藻土、氧化铝、空心陶瓷微珠、异噻唑酮、聚羧酸钠盐型分散剂、羟乙基纤维素型增稠剂和氨水加至研磨机中，在1000r/min~3000r/min的速度下研磨20min~60min，得到浆料；

2）搅拌分散：

将步骤1）得到的浆料转移至分散机中，将成膜乳液、氟树脂乳液以及甲基硅油加至该浆料中，在500r/min~2000r/min的速度下搅拌分散15min~45min，经80~100目的筛网过滤，得到耐沾污隔热涂料。

本发明采用成膜乳液与氟树脂乳液共混方法，通过氟树脂改性成膜物，使得成膜物具有低表面能的特性，从而使液体小颗粒和固体小颗粒污染物不易吸附在涂料表面，使其具有优异的耐沾污性。同时，制备方法简单，方便，有利于降低工业化生产成本。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明耐沾污隔热涂料在成膜乳液中引入水性氟树脂乳液等成分，通过氟树脂改性成膜物，使得成膜物具有低表面能的特性，从而使液体小颗粒和固体小颗粒污染物不易吸附在涂料表面，同时各成分之间的相互协同作用使得本发明耐沾污隔热涂料最终具有良好的隔热效果和优异的耐沾污性，本发明耐沾污隔热涂料可以反射83%~92%的太阳辐射，并能够辐射出远红外光，隔热效果显著，同时隔热性能也比较稳定，能够长期维持，此外，本发明耐沾污隔热涂料的VOC（即挥发性有机化合物）含量较低，能够大幅度减少环境污染，环境友好。

本发明耐沾污隔热涂料的制备方法，对原料进行研磨和搅拌分散后即可制得本发明耐沾污隔热涂料，其制备工艺简单、易于实施、操作简便，有利于工业化大规模生产，降低了工业化生产成本，具有较好的经济效益。

本发明耐沾污隔热涂料具有良好的隔热性能和优异的耐沾污性能，特别适用于居民建筑、商业建筑、工业厂房等场合，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明进行进一步说明。下列实施例中的“份”均指重量份。

实施例1

往研磨机中加入去离子水15份、丙二醇0.5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯3份、金红石型钛白粉15份、高岭土5份、硅藻土1份、氧化铝5份、陶瓷微珠5份（盈速粒，粒径为40μm~100μm）、苯并异噻唑啉酮0.2份、聚羧酸钠盐型分散剂0.3份（诺普科SN-5040）、羟乙基纤维素型增稠剂1.5份（陶氏Cellusize ER-30M）和饱和氨水0.8份，在3000r/min的速度下研磨45min，得到浆料；

将浆料转移至分散机中，将纯丙乳液20份（罗门哈斯易韧达^TM2468）、FEVE乳液20份（大连振邦ZB-F500）以及甲基硅油0.5份加至该浆料中，在600r/min的速度下搅拌分散30min，经100目的筛网过滤，得到本发明耐沾污隔热涂料产品。

实施例2

往研磨机中加入去离子水20份、丙二醇0.5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2份、金红石型钛白粉25份、高岭土5份、硅藻土1份、氧化铝8份、陶瓷微珠10份（盈速粒，粒径为40μm~100μm）、苯并异噻唑啉酮0.2份、聚羧酸钠盐型分散剂0.3份（诺普科SN-5040）、羟乙基纤维素型增稠剂1.5份（陶氏Cellusize ER-30M）和饱和氨水0.8份，在2500r/min的速度下研磨20min，得到浆料；

将浆料转移至分散机中，将苯丙乳液20份（罗门哈斯AS-398）、FEVE乳液30份（大连振邦ZB-F500）以及甲基硅油0.5份加至该浆料中，在600r/min的速度下搅拌分散45min，经100目的筛网过滤，得到本发明耐沾污隔热涂料产品。

实施例3

往研磨机中加入去离子水20份、丙二醇0.5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯3份、金红石型钛白粉30份、高岭土5份、硅藻土2份、氧化铝8份、陶瓷微珠15份（盈速粒，粒径为40μm~100μm）、苯并异噻唑啉酮0.2份、聚羧酸钠盐型分散剂0.4份（诺普科SN-5040）、羟乙基纤维素型增稠剂1.2份（陶氏Cellusize ER-30M）和饱和氨水0.8份，在3000r/min的速度下研磨60min，得到浆料；

将浆料转移至分散机中，将硅丙乳液15份（东方亚科力BC-3206）、FEVE乳液30份（大连振邦ZB-F500）以及甲基硅油0.5份加至该浆料中，在500r/min的速度下搅拌分散15min，经100目的筛网过滤，得到本发明耐沾污隔热涂料产品。

实施例4

往研磨机中加入去离子水25份、丙二醇2.5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯4份、金红石型钛白粉20份、高岭土3份、硅藻土3份、氧化铝5份、陶瓷微珠10份（盈速粒，粒径为40μm~100μm）、苯并异噻唑啉酮0.5份、聚羧酸钠盐型分散剂0.9份（诺普科SN-5040）、羟乙基纤维素型增稠剂1.9份（陶氏Cellusize ER-30M）和饱和氨水0.2份，在3000r/min的速度下研磨45min，得到浆料；

将浆料转移至分散机中，将纯丙乳液35份（罗门哈斯易韧达^TM2468）、FEVE乳液10份（大连振邦ZB-F500）以及甲基硅油1份加至该浆料中，在600r/min的速度下搅拌分散30min，经100目的筛网过滤，得到本发明耐沾污隔热涂料产品。

对比例1

往研磨机中加入去离子水15份、丙二醇0.5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯3份、金红石型钛白粉15份、高岭土5份、硅藻土1份、氧化铝5份、陶瓷微珠5份（盈速粒，粒径为40μm~100μm）、苯并异噻唑啉酮0.2份、聚羧酸钠型分散剂（诺普科SN-5040）0.3份、羟乙基纤维素型增稠剂（陶氏Cellusize ER-30M）1.5份和饱和氨水0.8份，在3000r/min的速度下研磨45min，得到浆料；

将浆料转移至分散机中，将纯丙乳液40份（罗门哈斯易韧达^TM2468）以及甲基硅油0.5份加至浆料中，在600r/min的速度下搅拌分散30min，经100目的筛网过滤，得到隔热涂料产品。

将实施例1~4得到的本发明耐沾污隔热涂料产品和对比例1制备的隔热涂料产品按GJB 2502-1995测试太阳光反射比与半球发射率，按GB/T9780-2005测试耐沾污性，结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1
						太阳光反射比	0.83	0.88	0.90	0.85	0.83
半球发射率	0.85	0.87	0.86	0.86	0.85
						耐沾污性（%）	9	8	6	13	20

由表1可见，通过氟树脂改进的本发明耐沾污隔热涂料产品的耐沾污性能要大幅度优于不通过氟树脂改进的对比例1制备的隔热涂料产品，具有优异的耐沾污性能，同时本发明耐沾污隔热涂料具有良好的隔热效果，可使本发明耐沾污隔热涂料保持长期的隔热效果，适用于居民建筑、商业建筑、工业厂房等场合。

Claims (10)

1.一种耐沾污隔热涂料，包括以下重量份的原料：

成膜乳液              15~40份；

氟树脂乳液            10~40份；

热反射颜料            10~30份；

空心陶瓷微珠          5~15份；

填料                  8~16份；

助剂                  1.5~15份；

去离子水              适量。

2.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，以重量份计，氟树脂乳液选用20~40份。

3.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，以重量份计，氟树脂乳液选用30~40份。

4.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，所述的成膜乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、乙丙乳液、硅丙乳液中的一种；

所述的氟树脂乳液为氟乙烯-乙烯基醚共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液、聚全氟乙丙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液、乙烯-四氟乙烯共聚物乳液中的一种。

5.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，所述的热反射颜料为钛白粉、硫酸钡、硫化锌中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，所述的填料为高岭土、硅藻土、碳酸钙、蒙脱土、氧化铝、硅酸铝中的一种或两种以上；

所述的助剂为成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、抗菌剂、防冻剂、pH调节剂中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，所述的耐沾污隔热涂料，包括以下重量份的原料：

成膜乳液            15~40份；

氟树脂乳液          10~40份；

去离子水                             15~25份；

丙二醇                               0.5~2.5份；

2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯    0.5~5份；

钛白粉                               10~30份；

高岭土                               2~5份；

硅藻土                               1~3份；

氧化铝                               5~8份；

空心陶瓷微珠                         5~15份；

异噻唑酮                             0.1~0.5份；

聚羧酸钠盐型分散剂                   0.1~1份；

甲基硅油                             0.1~1份；

羟乙基纤维素型增稠剂                 1~2份；

氨水                                 0.1~1份。

8.根据权利要求7所述的耐沾污隔热涂料，其特征在于，所述的成膜乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、乙丙乳液、硅丙乳液中的一种；

所述的氟树脂乳液为氟乙烯-乙烯基醚共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液、聚全氟乙丙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液、乙烯-四氟乙烯共聚物乳液中的一种。

9.根据权利要求1~6任一项所述的耐沾污隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）研磨：

将去离子水、部分助剂、热反射颜料、填料和空心陶瓷微珠添加至研磨机中，在1000r/min~3000r/min的速度下研磨20min~60min，得到浆料；

2）搅拌分散：

将步骤1）得到的浆料转移至分散机中，将成膜乳液、氟树脂乳液以及余下助剂加至该浆料中，在500r/min~2000r/min的速度下搅拌分散15min~45min，经80~100目的筛网过滤，得到耐沾污隔热涂料。

10.根据权利要求7或8所述的耐沾污隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）研磨：

将去离子水、丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、钛白粉、高岭土、硅藻土、氧化铝、空心陶瓷微珠、异噻唑酮、聚羧酸钠盐型分散剂、羟乙基纤维素型增稠剂和氨水加至研磨机中，在1000r/min~3000r/min的速度下研磨20min~60min，得到浆料；

2）搅拌分散：

将步骤1）得到的浆料转移至分散机中，将成膜乳液、氟树脂乳液以及甲基硅油加至该浆料中，在500r/min~2000r/min的速度下搅拌分散15min~45min，经80~100目的筛网过滤，得到耐沾污隔热涂料。