CN102898917A

CN102898917A - 一种建筑用反射隔热涂料

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Publication number: CN102898917A
Application number: CN2012104203044A
Authority: CN
Inventors: 王惠明; 李聚刚; 赵长才; 杨彰堂; 陈晓龙
Original assignee: SUZHOU ARCHITECTURE SCIENTIFIC INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: Suzhou Institute Of Building Science Group Co ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: CN102898917B

Abstract

本发明公开了一种建筑用反射隔热涂料，以重量份计，包括如下组分：水9.5~23份、增稠剂0.44~1.08份、分散剂0.45~0.55份、润湿剂0.1~0.2份、消泡剂0.4~0.8份、多功能助剂0.05~0.25份、防腐剂0.05~0.15份、防霉剂0.05~0.25份、钛白粉15~25份、复合隔热粉0~22.5份、填料2~6.5份、防冻剂1~2份、成膜助剂1.25~2份、乳化剂0.01~0.02份、乳液25~40份、疏水剂2.5~5份、pH值调节剂0.05~0.15份、磷酸三丁酯0.02~0.07份，其中，所述复合隔热粉为累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石通过混合分散得到的粉状混合物；所述疏水剂为聚硅氧烷乳液。本发明的反射隔热涂料对太阳光谱有很高反射、阻隔和辐射性能，隔热效果好；此外，这种复合隔热粉易于制备，制作成本较低。

Description

一种建筑用反射隔热涂料

技术领域

本发明涉及一种建筑用反射隔热涂料，属于建筑材料技术领域。

背景技术

近年来，随着国家对建筑节能的重视，外墙外保温市场发展迅猛。岩棉板、聚苯板、挤塑板及保温颗粒砂浆等各种形式的外墙外保温系统虽然为建筑领域的节能减排起到了一定的效果，但是也逐渐暴露出一些不足之处，比如工法复杂、工期长、造价高、质量控制难等。

有鉴于此，近来对建筑用反射隔热涂料的研究有了长足的进展。和传统的外墙外保温不同，反射隔热涂料基于完全不同的设计思路。传统的外墙外保温采用“堵”的思路，将外界的热量隔在建筑基层的外面而储蓄在保温层中。而反射隔热涂料则采用“疏”的设计理念，将太阳光的能量即时的反射掉，并且适时将建筑积累的热量以红外的方式释放出去。

现有的隔热涂料按照其隔热机理主要分为如下三种：(1) 阻隔性隔热涂料：对热传递进行阻抗而实现隔热，在制备涂料时主要选择低热导率物质及在涂料成膜后引入热导率低的空气；常用的阻热填料有空心玻璃珠、空心陶瓷粉、空心纤维、海泡石、蛭石、珍珠岩等；(2) 热反射隔热涂料：主要反射太阳光在400~1800nm的光谱能量，其反射性材料为纳米材料，例如纳米钛白粉及改性钛白粉类；(3) 辐射隔热涂料：主要是把吸收的日照光线和热量以一定波长发射到空气中，其使用的材料为多种金属氧化物，如三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴、氧化铜等反射型尖晶石掺杂物。

然而，对于第一种阻隔性隔热涂料而言，其微珠型的功能性填料的粒径一般较大，在一些涂料细度有要求的场合不能满足要求；最重要的不足之处是由于其功能性填料的质脆易碎特性，不能完全按照传统的建筑涂料工艺进行生产；因而，目前多数厂家采用滚坛法进行生产，但这种生产工艺效率低下、生产时间延长、设备清洗困难，而且设备投资很大。对于第二种热反射隔热涂料而言，其采用的纳米钛白粉及改性钛白粉类的功能性填料具有很高的折光系数，对可见光有良好的反射效果，但是对红外光的反射较差。对于第三种辐射隔热涂料而言，由于其采用的金属氧化物具有较深的颜色，使其的应用受到很大的限制。

发明内容

本发明目的是提供一种建筑用反射隔热涂料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种建筑用反射隔热涂料，以重量份计，包括如下组分：

水 9.5~23份

增稠剂 0.44~1.08份

分散剂 0.45~0.55份

润湿剂 0.1~0.2份

消泡剂 0.4~0.8份

多功能助剂 0.05~0.25份

防腐剂 0.05~0.15份

防霉剂 0.05~0.25份

钛白粉 15~25份

复合隔热粉 10~22.5份

填料 2~6.5份

防冻剂 1~2份

成膜助剂 1.25~2份

乳化剂 0.01~0.02份

乳液 25~40份

疏水剂 2.5~5份

pH值调节剂 0.05~0.15份

磷酸三丁酯 0.02~0.07份

其中，所述复合隔热粉为累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石通过混合分散得到的粉状混合物；所述疏水剂为聚硅氧烷乳液。

上文中，所述疏水剂为聚硅氧烷乳液类的疏水剂，也可以是改性的聚硅氧烷乳液类的疏水剂，其可以选用现有商品，如选用水性纳米疏水剂SS-1（北京首创纳米科技有限公司产）或疏水剂LC-808（山东鲁工涂料助剂厂产）。

所述复合隔热粉为累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石通过混合分散得到的粉状混合物；优选的，可以对其进行表面改性得到复合物，使其对太阳光谱有很强的反射、阻隔和辐射能力。

所述疏水剂可以显著地降低涂膜的表面张力；疏水剂加入涂料中能迅速在涂料表面形成一种特殊结构的表面，与国际象棋的棋盘类似，假想棋盘的黑格为疏水表面，白格为亲水表面，即疏水表面与亲水表面交错排列；通过加入不同粒径和结构的纳米材料，控制疏水表面的数量与疏水程度的强弱，最后其宏观表面表现为既疏水，又有一定的亲水性，同时不影响涂膜的透气性和重涂性。

上述技术方案中，所述消泡剂包括第一消泡剂和第二消泡剂，所述第一消泡剂为有机硅和酯类复合型消泡剂，所述第二消泡剂为疏水二氧化硅和矿物油的混合物。加入消泡剂可以消除涂料生产和施工中产生的起泡，这两种消泡剂和磷酸三丁酯的复配使用可以有效的减少缩孔、缩边等缺陷的发生。

上述技术方案中，所述防腐剂为异噻唑啉-3-酮类防腐剂；所述防霉剂为稠杂环类防霉剂。防腐剂和防霉剂可以防止涂料和涂膜受到微生物侵害引起变质的风险。

上述技术方案中，所述增稠剂包括第一增稠剂、第二增稠剂和第三增稠剂；所述第一增稠剂为纤维素醚增稠剂，所述第二增稠剂为碱溶胀型增稠剂，所述第三增稠剂为聚氨酯类增稠剂。各类增稠剂的合理搭配使用，可以使涂料有良好的流变性，提高施工性，降低发生分水的可能性。

上述技术方案中，所述钛白粉为金红石型钛白粉。金红石型钛白粉对太阳光的反射散射能力强、耐候耐老化，化学性能稳定。

上述技术方案中，所述填料选自绢云母粉和重质碳酸钙中的一种或两种。

绢云母粉呈鳞片状，富弹性，可弯曲，抗磨性和耐磨性好，耐热绝缘，在涂料中可以增加涂膜韧性和提高耐候性；重质碳酸钙热稳定性好、白度高、吸油率低，是一种常用填料。

上述技术方案中，所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇；所述成膜助剂的有效成分为2,2,4-三甲基戊二醇-1,3单异丁酸酯；所述乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂。

上述技术方案中，所述乳液选自纯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液中的一种或几种。

乳液是涂料成膜的最基础物质，乳液的性能很大程度决定着涂料性能的优劣。本申请选取的乳液有良好的耐候耐老化性、耐水耐沾污性和良好的透明性。

上述技术方案中，所述pH值调节剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水或氢氧化钠溶液。2-氨基-2-甲基-1-丙醇简称AMP-95。

上述技术方案中，所述分散剂为水性聚羧酸盐类分散剂；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类润湿剂；所述多功能助剂的有效成分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。其作用是使填料均匀分散并保持稳定，使涂料对基材有良好的润湿性，增强涂膜对基材的附着力。

本发明的工作原理如下：太阳辐射光谱的99%以上在波长 0.15~4.0微米之间，大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4~0.76微米），7%在紫外光谱区（波长<0.4微米），43%在红外光谱区（波长>0.76微米）。本发明通过复合隔热粉对太阳光谱能量进行反射、阻隔和辐射，达到隔热的目的；本发明中的复合隔热粉具体组成为纳米累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石经过混合分散，然后通过表面改性而成；其中累托粉既起到载体作用，也具有阻隔太阳辐射的功能，累托石是晶体结构特殊的铝硅酸盐矿物，由类云母单元层和类蒙脱石单元层在特殊自然条件下有规则地交替堆积，但又不是二者的简单组合，尤其是其条带状的微观结构颇为罕见，而且累托石本身对短波光谱尤其是紫外线有很强的阻隔作用；六钛酸钾晶须的组成为K₂Ti₆O₁₃，结构为连锁隧道式结构，K⁺离子居隧道中间，这种结构导致的直接结果是K⁺离子具有高的稳定性，也因为这种结构，使得六钛酸钾晶须具有结构隔热、物理隔热、红外线反射的特点；其中镍铁尖晶石属于反尖晶石型结构，四面体空隙被三价的Fe、Ni离子占据，八面体空隙同时被二价和三价Fe、Ni离子占据，由于金属离子的空隙填充和完全类质同象取代，使得尖晶石晶格产生强烈畸变，使固有晶格的对称程度降低，增强的晶格极性振动的非简谐性，从而产生很高的辐射率。因而，由累托粉、六钛酸钾晶须粉和镍铁尖晶石粉制成的复合隔热粉有良好的反射、阻隔和辐射能力。

另一方面，本发明中在涂料配方中添加疏水剂，疏水剂加入涂料中能迅速在涂料表面形成一种特殊结构的表面，与国际象棋的棋盘类似，假想棋盘的黑格为疏水表面，白格为亲水表面，即疏水表面与亲水表面交错排列，通过加入不同粒径和结构的纳米材料，控制疏水表面的数量与疏水程度的强弱，最后其宏观表面表现为既疏水，又有一定的亲水性，同时不影响涂膜的透气性和重涂性；由此可见，疏水剂的加入，不但使涂膜具有一定的疏水防水自洁功能，而且使涂膜的表面张力大幅度降低，增大了水的接触角，减少了雨水对涂膜的侵润，阻止水分向涂膜内部渗透，降低了涂膜的含水率，减小涂膜的导热系数，最终降低了涂膜对太阳光谱的吸收率。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明设计得到了一种新的建筑用反射隔热涂料，采用纳米累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石制成复合隔热粉作为功能性填料，其对太阳光谱有很高反射、阻隔和辐射性能，隔热效果好；此外，这种复合隔热粉易于制备，制作成本较低。

2．本发明在涂料配方中加入了适当的疏水剂，使得涂膜表面对水有较大的接触角，减少雨水对涂膜的侵润与渗透，减小涂膜的含水率，不但赋予涂膜一定的疏水防水性，而且降低了涂膜的导热系数，最终降低了涂膜对太阳光谱的吸收率，提高涂膜的隔热性。

3．本发明的涂料的生产工艺简洁、低成本、施工易、工期短、水性环保、无毒不燃，且生产工艺简单高效，设备投资小，可广泛应用于建筑物外表面的各种平整和异形部位。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种建筑用反射隔热涂料，以重量份计，包括如下组分及制备方法：

在分散缸中加入8.5份水和0.04份第一增稠剂（BERMOCOLL EHM300，其是一种复合的非离子型水溶性纤维素醚），开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.45份DA分散剂、0.1份PE100润湿剂、0.2份第一消泡剂（SPA202）、0.3份第二消泡剂（DFC17）、0.05份多功能助剂(AMP95)、0.05份防腐剂(DOA2w)、0.005份防霉剂（H981），搅拌均匀，继续加入15份钛白粉、22.5份复合隔热粉、2.5份800目绢云母粉、4份800目重质碳酸钙；

将1份丙二醇、1.25份成膜助剂(CS-12)、0.01份乳化剂(T-80)、1份水预乳化，加入分散缸中，提高转速至1200转/分，分散30分钟；将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至60微米细度后移至调漆缸中，在分散机为800转/分的转速下，依次加入40份纯丙乳液、0.2份第二增稠剂（SJB-2）、0.2份第三增稠剂（RM-2020）、2.5份SS-1疏水剂，用氨水调节pH值至9.5，最后加入0.05份磷酸三丁酯，过滤包装即得成品。

经成品性能经过测试，达到GB/T25261-2010《建筑用反射隔热涂料》和GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中优等品的全部性能要求，检测结果如下表。

Figure 2012104203044100002DEST_PATH_IMAGE001

注：表中1~12项依据为GB/T9755-2001，13、14项依据为GB/T25261-2010。

对于疏水性的测试，由于目前行业和国家尚未有相关标准，所以本发明按照以下方法测试：

一、接触角测试法

1、按GB 3186的规定进行取样，取样量根据检验需要而定；

2、试板的状态调节和试验的温湿度应符合GB 9278的规定；

3、测试用试板为符合JC/T 412-1991表2中1类版（加压板，厚度为4mm~6mm）技术要求的石棉水泥平板，其表面处理按GB/T 9271-1988中7.3的规定进行；

4、涂布厚度为150微米，涂布一道；制作3块试板；

5、养护时间为7天；

6、以养护好的试板涂膜表面为被测固体，以水为液滴，用外形图像分方法测试水对涂膜的接触角，结果取三块试板测得接触角的平均值；

7、接触角大于60度为合格。

二、淋水观察法

1、按照上述方法要求制作3块试板；

2、将试板放置于试验台是，长边与水平线成45度，短边与水平线平行；

3、用普通吸管在试板的上端垂直滴下水滴，观察水滴在试板上的运行形态予以判定分级：

差：水滴从落水点在试板上自然流下，形成一条连续水痕；

合格：水滴从试板上成珠状滚落，虽有水痕，但不连续；

良好：水滴从试板上成珠状滚落，有很少水痕；

优秀：水滴从试板上成珠状滚落，几乎无水痕；

反射隔热涂料的疏水性要求同时达到接触角大于60度和淋水等级达到合格以上。

按照以上所述的方法，对反射隔热涂料的疏水性测试结果如下表所示：

实施例二

在分散缸中加入17.5份水和0.06份第一增稠剂（BERMOCOLL EHM300，其是一种复合的非离子型水溶性纤维素醚），开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.5份DA分散剂、0.15份PE100润湿剂、0.2份第一消泡剂（SPA202）、0.2份第二消泡剂（DFC17）、0.15份多功能助剂(AMP95)、0.1份防腐剂(DOA2w)、0.25份防霉剂(H981)，搅拌均匀，继续加入19份钛白粉、15份复合隔热粉、2.5份800目绢云母粉、4份800目重质碳酸钙；

将1.5份乙二醇、1.7份成膜助剂(CS-12)、0.015份乳化剂(T-80)、1.825份水预乳化，加入分散缸中；提高转速至1200转/分，分散30分钟；将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至60微米细度后移至调漆缸中，在分散机为800转/分的转速下，依次加入31.5份硅丙乳液、0.25份第二增稠剂（SJB-2）、0.25份第三增稠剂（RM-2020）、3.7份疏水剂（LC-808），用30氢氧化钠溶液调节pH值至9.5，最后加入0.05份磷酸三丁酯，过滤包装即得成品。

经成品性能经过测试，达到GB/T25261-2010《建筑用反射隔热涂料》和GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中优等品的全部性能要求，检测结果如下表：

Figure 2012104203044100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例三

在分散缸中加入20份水和0.08份第一增稠剂（BERMOCOLL EHM300），开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.55份DA分散剂、0.2份PE100润湿剂、0.4份第一消泡剂（SPA202）、0.4份第二消泡剂（DFC17）、0.25份多功能助剂(AMP95)、0. 15份防腐剂(DOA2w)、0.05份防霉剂(H981)，搅拌均匀，继续加入25份钛白粉、10份复合隔热粉、2.5份800目绢云母粉、4份800目重质碳酸钙；

将1.5份乙二醇、1.5份成膜助剂(CS-12)、0.02份乳化剂(T-80)、1.7份水预乳化，加入分散缸中；提高转速至1200转/分，分散30分钟；将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至60微米细度后移至调漆缸中，在分散机为800转/分的转速下，依次加入25份硅丙乳液、0.5份第二增稠剂（SJB-2）、0.5份第三增稠剂（RM-2020）、5份SS-1疏水剂，用AMP95调节pH值至9.5，最后加入0.05份磷酸三丁酯，过滤包装即得成品。

从上面三个实施例可见，本发明的建筑用反射隔热涂料的各项性能均能满足GB/T9755-2001中优等品和GB/T25261-2010标准的要求，而且具有良好疏水性。涂膜有良好疏水性，接触角达100度以上，这种特性可以减少雨水对涂膜的侵润，阻止水分向涂膜内部渗透，降低涂膜的含水率，减小涂膜的导热系数，帮助提升涂膜的隔热性能。

通过在建筑物的外围护涂装本发明的反射隔热涂料，可以反射阻隔太阳光能量，并将自身积累的热能以辐射的形式散发到环境中去。

Claims

1.一种建筑用反射隔热涂料，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：

水 9.5~23份

增稠剂 0.44~1.08份

分散剂 0.45~0.55份

润湿剂 0.1~0.2份

消泡剂 0.4~0.8份

多功能助剂 0.05~0.25份

防腐剂 0.05~0.15份

防霉剂 0.05~0.25份

钛白粉 15~25份

复合隔热粉 10~22.5份

填料 2~6.5份

防冻剂 1~2份

成膜助剂 1.25~2份

乳化剂 0.01~0.02份

乳液 25~40份

疏水剂 2.5~5份

pH值调节剂 0.05~0.15份

磷酸三丁酯 0.02~0.07份

2.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述消泡剂包括第一消泡剂和第二消泡剂，所述第一消泡剂为有机硅和酯类复合型消泡剂，所述第二消泡剂为疏水二氧化硅和矿物油的混合物。

3.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述防腐剂为异噻唑啉-3-酮类防腐剂；所述防霉剂为稠杂环类防霉剂。

4.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述增稠剂包括第一增稠剂、第二增稠剂和第三增稠剂；所述第一增稠剂为纤维素醚增稠剂，所述第二增稠剂为碱溶胀型增稠剂，所述第三增稠剂为聚氨酯类增稠剂。

5.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉。

6.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述填料选自绢云母粉和重质碳酸钙中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇；所述成膜助剂的有效成分为2,2,4-三甲基戊二醇-1,3单异丁酸酯；所述乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂。

8.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述乳液选自纯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述pH值调节剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水或氢氧化钠溶液。

10.根据权利要求1所述的建筑用反射隔热涂料，其特征在于：所述分散剂为水性聚羧酸盐类分散剂；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类润湿剂；所述多功能助剂的有效成分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。