CN102838933B - 自洁隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自洁隔热涂料及其制备方法，属于涂料制备领域。该涂料由按质量百分比的下述各组分组成：水性丙烯酸树脂5～20%、水性弹性树脂40～50%、钛白粉15～30%、纳米二氧化钛2%～10%、二氧化硅气凝胶2%～10%、助剂0.7%～3%、成膜助剂0.5～10%和水5%～10%。该涂料中，由于加入纳米二氧化钛，可以实现光催化从而分解附着污垢，达到自清洁的效果，并且通过二氧化硅气凝胶可以实现隔热。该涂料能有效阻隔热量传递的同时，可以光催化分解附着污垢，达到隔热自清洁的效果，既保证了隔热又可以使涂料长期保持洁净的装饰效果。
Description
技术领域
本发明涉及涂料制备领域，尤其涉及一种自洁隔热涂料及其制备方法。
背景技术
锐钛矿型纳米二氧化钛具有光催化特性，纳米二氧化钛，由于其粒径小，自由电子和空穴从粒子内部迁移到表面的时间大大缩短，进一步降低了自由电子和空穴复合的几率。自由电子和空穴不断聚集会在粒子中形成电场，在电场力作用下，电子与空穴进一步分离并迁移到粒子表面的不同位置。粒子表面的自由电子和空穴会吸附空气中的水和氧气并与之反应，进行能量传递后形成具有很强氧化分解能力的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2ˉ)，而这些物质具有很强的催化降解性能。
专利CN101067062公开了一种”高性能外墙涂料及其制备方法”,这是一种运用有机硅及有机氟作为成膜物质，使纳米二氧化钛粒子稳定存在于涂料体系中，充分发挥纳米二氧化钛的光催化自洁功能。
二氧化硅气凝胶是由二氧化硅的胶体粒子相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。气凝胶的孔径尺寸接近甚至低于常压下空气分子平均自由程，因此在气凝胶孔隙中空气分子近似静止，这就避免了空气的对流传热，而孔隙和网络结构的弯曲路径也分别阻止了空气的气态热传导和凝胶骨架的固态热传导，通过掺杂红外吸收剂还可以阻隔热辐射。这三方面共同作用，几乎阻断了热传递的所有途径，使气凝胶达到其他材料无法比拟的绝热效果，甚至远低于常温下静态空气的导热系数，其导热系数达到0.013w/m·K，具有其他材料无法比拟的隔热保温效果。
专利CN102079949公开了一种”纳米气凝胶保温涂料的制备方法”，包括溶胶、凝胶、老化，之后表面改性溶剂置换、常压干燥、疏水二氧化硅气凝胶，最后配合涂料生产出保温涂料。
专利CN101195725公开了”一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法”,以有机树脂成膜物作为主料，且在涂料中至少包含有红外反射颜料、中空陶瓷玻璃微珠、二氧化硅气凝胶，形成一种既能有效反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的热辐射和降低空气热传导的车辆用隔热节能涂料。
随着建筑节能的发展，近年来隔热涂料逐渐受到市场的重视，发展比较迅速。隔热涂料按其隔热原理可以分为三类：阻隔型，反射型和辐射型。现在市场上较多的产品是采用陶瓷微珠或玻璃微珠制备的反射型隔热涂料。以二氧化硅气凝胶为主要功能材料的阻隔型隔热涂料虽然涂料的导热系数很低，隔热效果较好，但是由于其自身为多孔材料，所用成膜树脂一般为弹性树脂，表面容易受污染，影响装饰效果，因而如何制备一种具有自清洁功能的气凝胶隔热涂料是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自洁隔热涂料及其制备方法，解决目前隔热涂料表面容易受污染，影响装饰效果的问题，既能有效阻隔热量传递，并且可以光催化，分解附着污垢，达到自清洁。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种自洁隔热涂料，由按质量百分比的下述各组分组成：
上述涂料中，所述纳米二氧化钛晶型采用锐钛矿型，其粒径分布为10～30nm。
上述涂料中，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为60%～98%，孔径小于100nm，粒径为0.001～0.5mm。
上述涂料中，所述助剂由高分子分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂、紫外光吸收稳定剂和防腐剂组成。
上述涂料中，所述助剂中，
所述高分子分散剂采用圣诺诺科普公司的SN-5040、陶氏化学公司的Tamol-731、毕克化学公司的Disper A40中的任一种；
所述消泡剂采用海明斯特殊化学品公司的Defom W-0506、毕克化学公司的BYK-24中的任一种；
所述润湿剂采用陶氏化学公司的Triton X-405、陶氏化学公司的OP-10中的任一种；
所述流平剂采用毕克化学公司的BYK333、上海泰格聚合物技术有限公司的Tech235中的任一种；
所述紫外光吸收稳定剂采用毕克化学公司的NanoBYK-3840；
所述防腐剂采用奥麒化工有限公司的Proxel GXL、托洛依有限公司的Mergal K10-N中的任一种。
上述涂料中，按占涂料所用全部原料的质量百分比计，所述助剂中的各原料的用量为：
所述高分子分散剂的用量为0.1%～0.5%；
所述消泡剂的用量为0.1%～0.5%；
所述润湿剂的用量为0.1%～0.3%；
所述流平剂的用量为0.2%～0.5%；
所述紫外光吸收稳定剂的用量为0.1%～0.3%；
所述防腐剂的用量为0.1%～0.2%。
上述涂料还包括：成膜助剂，其用量按质量百分比计为0.5%～10%；
上述涂料中，所述成膜助剂采用伊斯曼公司的Texanol、乙二醇，丙二醇丁醚。
本发明实施方式还提供一种自洁隔热涂料的制备方法，按本发明实施例的自洁隔热涂料配方取各原料；
包括以下步骤：
将助剂、成膜助剂和占水总重量5%的水加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30分钟，然后加入钛白粉，在800～1000rmp的转速下将体系分散至细度小于40um，然后加入剩余的水，再加入水性丙烯酸树脂、水性弹性树脂，在100～200rmp的转速下加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶，继续分散10钟，即得到自洁隔热涂料。
由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式的涂料中，由于加入纳米二氧化钛，可以实现光催化从而分解附着污垢，达到自清洁的效果，并且通过二氧化硅气凝胶可以实现隔热。该涂料能有效阻隔热量传递的同时，可以光催化分解附着污垢，达到隔热自清洁的效果，既保证了隔热又可以使涂料长期保持洁净的装饰效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例1
本实施例提供一种自洁隔热涂料，该涂料由以下各组分组成：
水性丙烯酸树脂：200克
水性弹性树脂： 400克
钛白粉： 210克
纳米二氧化钛： 20克
二氧化硅气凝胶：20克
助剂： 17克
成膜助剂 33克
水： 100克；
其中助剂由4克的SN5040、5克的Defom W-0506、2克的triton X-405、3克的BYK-333、1克的NanoBYK-3840和2克的Proxel GXL组成。
该涂料的制备方法如下：
先将5g水、17g助剂、33g成膜助剂丙二醇丁醚加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30分钟，然后加入210g钛白粉，在800～1000rmp的转速下将体系分散至细度小于40um，然后加入剩余的95g水，再加入水性丙烯酸树脂、水性弹性树脂、纳米二氧化钛，在100～200rmp的转速下二氧化硅气凝胶，继续分散10分钟，得到该自洁隔热涂料。将制得的隔热涂料涂刷在硅钙板上1～3mm厚，测其接触角为12度，导热系数为0.038w/m·k。
实施例2
本实施例提供一种自洁隔热涂料，该涂料由以下各组分组成：
水性丙烯酸树脂：150克
水性弹性树脂： 450克
钛白粉： 170克
纳米二氧化钛： 50克
二氧化硅气凝胶：50克
助剂： 23克
成膜助剂 7克
水： 100克；
其中助剂由5克的Tamol-731,、5克的BYK-24、3克的OP-10、5克的Tech235、3克的NanoBYK-3840和2克的Proxel GX组成。
该涂料的制备方法如下：
先将5g水、23g助剂、7g成膜助剂乙二醇加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30分钟，然后加入170g钛白粉，在800～1000rmp的转速下将体系分散至细度小于40um，然后加入剩余95g水，再加入水性丙烯酸树脂、水性弹性树脂、纳米二氧化钛，在100～200rmp的转速下二氧化硅气凝胶，继续分散10分钟，得到该自洁隔热涂料。将制备的隔热涂料涂刷在硅钙板上1～3mm厚，测其接触角为13度，导热系数为0.032w/m·k。
实施例3
本实施例提供一种自洁隔热涂料，该涂料由以下各组分组成：
水性丙烯酸树脂： 50克
水性弹性树脂： 500克
钛白粉： 150克
纳米二氧化钛： 100克
二氧化硅气凝胶： 100克
助剂 15克
成膜助剂 35克
水： 50克；
其中助剂由3克的Disper A40、3克的BYK-24、2克的Triton X-405、2克的Tech235、3克的NanoBYK-3840和2克的Mergal K10N组成。
该涂料的制备方法如下：
先将2.5g水、15g助剂、35g成膜助剂Texanol加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30分钟，然后加入150g钛白粉，在800～1000rmp的转速下将体系分散至细度小于40um，然后加入剩余的47.5g水，再加入水性丙烯酸树脂、水性弹性树脂、纳米二氧化钛，在100-200rmp的转速下二氧化硅气凝胶，继续分散10分钟，即得到该自洁隔热涂料。将制备的隔热涂料涂刷在硅钙板上1～3mm厚，测其接触角为10度，导热系数为0.019w/m·k。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种自洁隔热涂料，其特征在于，由按质量百分比的下述各组分组成：
所述纳米二氧化钛晶型采用锐钛矿型，其粒径分布为10～30nm；
二氧化硅气凝胶的孔隙率为60%～98%，孔径小于100nm，粒径为0.001～0.5mm。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述助剂由高分子分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂、紫外光吸收稳定剂和防腐剂组成。
3.根据权利要求2所述的涂料，其特征在于，
所述高分子分散剂采用圣诺诺科普公司的SN-5040、陶氏化学公司的Tamol-731、毕克化学公司的Disper A40中的任一种；
所述消泡剂采用海明斯特殊化学品公司的Defom W-0506、毕克化学公司的BYK-24中的任一种；
所述润湿剂采用陶氏化学公司的Triton X-405、陶氏化学公司的OP-10中的任一种；
所述流平剂采用毕克化学公司的BYK333、上海泰格聚合物技术有限公司的Tech235中的任一种；
所述紫外光吸收稳定剂采用毕克化学公司的NanoBYK-3840；
所述防腐剂采用奥麒化工有限公司的Proxel GXL、托洛依有限公司的Mergal K10-N中的任一种。
4.根据权利要求2或3所述的涂料，其特征在于，按占涂料所用全部原料的质量百分比计，所述助剂中的各原料的用量为：
所述高分子分散剂的用量为0.1%～0.5%；
所述消泡剂的用量为0.1%～0.5%；
所述润湿剂的用量为0.1%～0.3%；
所述流平剂的用量为0.2%～0.5%；
所述紫外光吸收稳定剂的用量为0.1%～0.3%；
所述防腐剂的用量为0.1%～0.2%。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述成膜助剂采用伊斯曼公司的Texanol、乙二醇、丙二醇丁醚中的任一种。
6.一种自洁隔热涂料的制备方法，其特征在于，按权利要求1～5任一项所述的配方取各原料；
包括以下步骤：
将助剂、成膜助剂和占水总重量5%的水加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30分钟，然后加入钛白粉，在800～1000rmp的转速下将体系分散至细度小于40um，然后加入剩余的水，再加入水性丙烯酸树脂、水性弹性树脂，在100～200rmp的转速下加入纳米二氧化钛、二氧化硅气凝胶，继续分散10分钟，即得到自洁隔热涂料。
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