CN102690559B - 一种水性隔热防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性隔热防腐涂料，采用苯丙乳液、纳米SiO₂浆为主要成膜物质，在多种功能颜填料、多种助剂及棕黑色浆的配合下，经过常规单组份涂料制备工艺制成灰白色水性隔热防腐涂料。本发明能对太阳能阻隔、反射、辐射、降温节能，同时还具有防锈防腐、绿色环保、耐候耐久、装饰性好。广泛的用于金属结构建筑、化学储罐、机车车厢、冷水塔等金属表面的隔热防腐。

Description

一种水性隔热防腐涂料

所属发明领域

本发明涉及到金属结构建筑表面涂料技术领域，具体说是涉及到一种水性隔热防腐涂料。

背景技术

当前，对于金属结构建筑表面的隔热防腐，均是以防腐为主，一般是用各类性质的防腐涂料对其内外壁进行喷涂或刷涂形成内外防腐层。而对于隔热方面通常都是用保温材料进行表面包覆，起到保温隔热的作用。现在常用的防腐涂料中，高分子环氧树脂类防腐涂料使用很普遍，也称为陶瓷环氧涂料。陶瓷环氧涂料一般都是由高分子环氧树脂、增韧剂、流平剂、石英粉及固化剂按一定比例混合而成，虽然这种传统的陶瓷环氧涂料应用很广泛，但也存在着如下的缺点：石英粉不能均匀到分配到涂料涂层中去，降低了涂层的粘结力，涂层易脱落，影响了涂层的防腐质量，特别是隔热性能较差。对于金属结构建筑表面的隔热一般都是采用聚氨酯聚合物泡沫材料进行包覆，起到隔热的作用。如在包覆层上面再喷涂或刷涂防腐涂料，施工复杂并且隔热层和防腐层之间的粘结力更低，极易脱落，造成金属结构建筑的寿命减低。金属结构建筑的表面主要受到来自太阳阳光的照射，太阳光的能量产生于热核反应，大约以1.77×10J/S速度将能量辐射到地球表面，太阳辐射是物体的主要热源。太阳辐射能量分布：紫外光区(0.20-0.40μm)占5％；可见光区(0.40-0.72μm)占45％；红外光区(0.72-2.50μm)占50％。夏季在太阳的强烈辐射下，金属结构的表面温度可达80℃，不但导致金属结构建筑、化学储罐、机车车厢、冷水塔等的内温升高，而且也导致周围热岛效应，会使环境温度升高3-5℃。据研究，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备，每年所消耗的能量占全年总能量的20％以上。开发研制太阳热反射隔热防腐涂料，降低金属结构建筑表面及金属设备表面温度是一种被动利用太阳能的方法，对节约能源保护环境具有重要意义，也是本技术领域当前的重要任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种能对太阳能阻隔、反射、辐射、降温节能，同时还具有防锈防腐、绿色环保、耐候耐久、装饰性好的水性隔热防腐涂料，并提供其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水性隔热防腐涂料：采用苯丙乳液、纳米SiO₂浆为主要成膜物质，在多种功能颜填料、多种助剂及棕黑色浆的配合下，制成单组份的灰白色水性隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下：

上述各组份成分含量单位按重量分数计。

上述所述棕黑色浆的配方为：

上述各组份成分含量单位按重量分数计；其制备工艺为：将水加入分散灌内，低速搅拌下依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、丙二醇、搅拌10min，加入氧化铁红、氧化铁蓝、中铬黄，变高速(1200r/min)分散30-40min，再经研磨机研磨细度至20μm以下。

水性隔热防腐涂料的制备工艺步骤如下：

a.将去离子水加入分散灌内，中速搅拌下加入分散剂、1/2消泡剂、多功能助剂、防霉剂、乙二醇、醇酯-12、偶联剂，分散混合均匀后加入金红石钛白粉、热反射粉、磷酸铝锌，变高速分散40min，再经研磨细度至20μm以下成颜料浆。

b.将颜料浆加入调漆罐中，中低速搅拌下加入苯丙乳液，再加入空心玻璃微珠、纳米SiO₂浆、防闪锈剂、棕黑色浆、1/2消泡剂搅拌混合均匀，加增稠剂调整粘度达80-90KU。

本发明选用苯丙乳液HG-86为主要成膜物质，是构成涂料形成连续性立体网络结构涂膜的主要物质，是决定涂膜物化性能的关键材料，苯丙乳液HG-86作为隔热降温涂料的乳液，对可见光和近红外光吸收率低，涂膜的透明度高，并且少含C-O-C、C＝O、-OH等吸热基团；具有良好的附着力、耐水性及防锈性，涂膜致密坚韧，屏蔽水蒸气、氧、氯离子性能好。涂膜不但具有优异的防腐性和附着力，而且具有优异的耐水性、耐候性和耐沾污性，用于底漆、面漆或底面漆合一均可使用。金属表面涂装隔热涂料的目的，一是为了阻隔、反射、辐射太阳能，降低金属物体的表面温度和内部温度，减少制冷耗能量；二是为了屏蔽水蒸气、氧、氯离子，增强被涂覆金属表面的防锈防腐性能，提高使用寿命。因此，所选用的颜填料必须具有以下四种功能：(1)颜填料密度低、孔隙尺寸小、闭孔结构，对太阳辐射热有优异的阻隔作用；(2)颜料的折光指数、反射率高，散射性强，尤其是对可见光和近红外光的反射率要高；(3)颜料的热发射率要高，能将涂层吸收的太阳能通过大气窗口发射出去；(4)颜料的防锈防腐性能好，且具有环保性。单一的颜填料不能同时具备上述四种功能，本发明通过选择不同功能的颜填料混配使用。其中金红石型钛白粉的折射率最高为＞80％、折光指数最高为2.8，且粒径及分布为最理想的白色颜料；在涂料中，当PVC为24.5％时，反射率为82.6％，当PVC为22％时，反射率达到84.0％。因此，本发明中，金红石型钛白粉为首选白色颜料，其用量一般为5％-15％；着色颜料选择的是自配的复色棕黑色浆，棕黑色浆中包括了氧化铁红、氧化铁蓝及中铬黄，都是对太阳光反射率较高的着色颜料，而由反射率高的单色颜料复配成的复色颜料，其反射率也高。为了提高涂膜的隔热降温性能，本发明配方中选用的是热反射粉803ZW，该热反射粉是以反射红外波原理加工成的高折射率白色颜料，是由近红外线反射颜料、白色填料、超细无机热红外线反射颜料组成的颜料体系，该颜料即有对太阳光的高反射功能，也有对吸收热的发射功能，同时还有弱导电性，可降低涂层的电荷积累。配方中选择的空心玻璃微珠是一种银白色光泽的球体，中空，有坚硬的外壳，壳内为N₂或CO₂惰性气体，壁厚为直径的8-10％，导热系数0.07W/(m·k)左右，光散射率80-88％，具有导热系数小、折光指数高、隔热性好、环保无毒、耐高温耐腐蚀、耐候耐沾污、流平性好等特点，选用超细空心玻璃微珠作填料，制备的隔热涂料其涂膜具有独特的微孔结构，对太阳辐射热具有优异的阻隔绝热性能和反射性能。为了提高涂料的防锈防腐性能，本发明配方中添加了防锈颜料磷酸铝锌，磷酸铝锌兼有磷酸锌和磷酸铝双重特性，其电化学防腐性能、与漆膜的相容性、漆膜的屏蔽作用、漆膜与基料的附着力都很好。磷酸铝锌遇水容易离解和水解，产生第二代磷酸盐离子，磷酸根与铁锈离子反应，产生难容且紧密的磷酸附着层，引起阳极极化；而锌、铝离子与阴极区的OH-1反应，生成难容物而引起阴极极化，具有缓蚀、钝化作用。另外磷酸铝锌也有良好的光学性能，对太阳光热有较高的反射率和远红外发射率，其用量一般为8-12％时。在水性隔热防腐涂料配方中，颜填料体积浓度(即PVC)对涂膜的理化性能和隔热性能影响较大，当颜填料体积浓度(PVC)较小时，涂膜的物化性能较好，但光学性能较差，反射率和发射率均较低；当(PVC)较大时，涂膜的物化性能较差，反射率和发射率较高。本发明配方控制颜填料体积浓度(PVC)为25％左右，涂膜的物化性能和光学性能均较优。纳米SiO₂具有表面积大、表面能高，表面存在着不饱和残键及不同状态的羟基，因缺氧而偏离了稳定的硅氧结构，因而具有很大的表面活性。纳米SiO₂分散在涂料中，与水和乳液发生界面反应，形成强大的互作用力，从而改善涂料的流变性和悬浮性；纳米细粒子填充于颜填料较粗粒子之间和颜填料与成膜物之间的空隙，形成强大的活性吸附中心，在涂膜表面产生键合，大大提高了涂膜的致密性、柔韧性、附着力及耐水耐化学品性。纳米SiO₂为无定型结构，具有极强的紫外光吸收、红外光反射性能，对波长小于4μm的紫外光吸收率达70％以上，不但能显著降低由于紫外光照射而造成涂膜老化速度，提高耐候耐久性，而且由于红外辐射性能好，能将物体吸收的热能有效地发射出去，使物体降温。纳米SiO₂粒子表面具有亲水性，在成膜过程中能与含有亲水性官能团乳液反应，交联成网状亲水涂膜，能提高涂膜的耐沾污性。经过试验，本发明配方中纳米SiO₂的最佳用量为2％左右。

对本发明进行检测，灰白色水性隔热防腐涂料按标准制备样板，干膜厚度250μm，依照相应标准进行检测，主要性能如下：

检测表明，本发明制备的灰白色水性隔热防腐涂料，其隔热性、防腐性及各项理化指标的数值都达到或优于涂料的国家标准，达到了发明目的。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明，所涉及的成分含量均按重量分数计。

实施例：一种水性隔热防腐涂料：采用苯丙乳液、纳米SiO₂浆为主要成膜物质，在多种功能颜填料、多种助剂及棕黑色浆的配合下，制成单组份的灰白色水性隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下：

水性隔热防腐涂料的制备工艺步骤如下：

a.将去离子水加入分散灌内，中速搅拌下加入分散剂、1/2消泡剂、多功能助剂、防霉剂、乙二醇、醇酯-12、偶联剂，分散混合均匀后加入金红石钛白粉、热反射粉、磷酸铝锌，变高速分散40min，再经研磨细度至20μm以下成颜料浆。

b.将颜料浆加入调漆罐中，中低速搅拌下加入苯丙乳液，再加入空心玻璃微珠、纳米SiO₂浆、防闪锈剂、棕黑色浆、1/2消泡剂搅拌混合均匀，加增稠剂调整粘度达80-90KU。

其中涉及的棕黑色浆的配方为：

上述各组份成分含量单位按重量分数计；

棕黑色浆的制备工艺为：将水加入分散灌内，低速搅拌下依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、丙二醇、搅拌10min，加入氧化铁红、氧化铁蓝、中铬黄，变高速(1200r/min)分散30-40min，再经研磨机研磨细度至20μm以下。

Claims (3)

1.一种水性隔热防腐涂料：采用苯丙乳液、纳米SiO₂浆为主要成膜物质，在多种功能颜填料、多种助剂及棕黑色浆的配合下，制成单组份的灰白色水性隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下： 

上述各组份成分含量单位按重量分数计。 

2.根据权利要求1所述的水性隔热防腐涂料，其特征在于：所述棕黑色浆的配方为： 

上述各组份成分含量单位按重量分数计；其制备工艺为：将水加入分散罐内，低速搅拌下依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、丙二醇、搅拌10min，加入氧化铁红、氧化铁蓝、中铬黄，变为1200r/min高速后分散30-40min，再经研磨机研磨细度至20μm以下。 

3.如权利要求1所述水性隔热防腐涂料的制备方法：其制备工艺步骤为： 

a.将去离子水加入分散罐内，中速搅拌下加入分散剂、1/2消泡剂、多功能助剂、防霉剂、乙二醇、醇酯-12、偶联剂，分散混合均匀后加入金红石钛白粉、热反射粉、磷酸铝锌，变高速分散40min，再经研磨细度至20μm以下成颜料浆。 

b.将颜料浆加入调漆罐中，中低速搅拌下加入苯丙乳液，再加入空心玻璃微珠、纳米SiO₂浆、防闪锈剂、棕黑色浆、1/2消泡剂搅拌混合均匀，加增稠剂调整粘度达80-90KU。