CN102964933A - 一种水性保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性保温隔热涂料及其制备方法，由水、成膜物质、分散剂、防冻剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、功能性填料、复合相变材料和钛白粉混合而成。本发明所制备的涂料涂覆于墙体表面，经常温固化，完全干燥后，可起到保温隔热调节建筑物室内温度的效果。

Description

一种水性保温隔热涂料及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种用于建筑内外墙的保温隔热涂料，特别是一种水性保温隔热涂料及其制备方法，属于化工涂料技术领域。

背景技术

随着国际社会对节能减排要求的日益强化，墙体保温成为建筑节能的重要一环，目前，我国隔热材料正由工业隔热保温为主向建筑隔热保温为主转变，而保温隔热涂料是建筑隔热保温材料发展的方向之一。建筑隔热保温涂料常被分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料三类。阻隔型隔热涂料是以天然矿物纤维材料、人造硅酸盐纤维材料为主的硅酸盐类复合涂料。但其有辐射传热效果差、保温层较厚，吸水率高，不抗振动，使用寿命短，防水性差等缺点。反射性的隔热涂料的研究报道也很多，大多数的反射隔热涂料是溶剂体系为主要成膜物质，并与颜料、溶剂和助剂配合使用的表面隔热涂料，而水性体系是建筑涂料的发展趋势。辐射型隔热涂料能够以热发射的形式将吸收的热量辐射出室内，从而调节室内温度，然而配制辐射型隔热涂料的功能颜填料的选取和烧结工艺比较复杂，难以达到稳定的发射率。可见，将多种隔热机理综合起来的复合型隔热涂料必将得到越来越广泛的应用。

发明内容

发明目的：

本发明提供了一种水性保温隔热涂料及其制备方法，其目的是通过在建筑物上涂装用本方法制备的涂料，从而达到改善建筑物室内温度，起到冬暖夏凉的效果。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种水性保温隔热涂料，其特征在于：该涂料是由水、成膜物质、分散剂、防冻剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、功能性填料、复合相变材料和钛白粉混合而成。

所述成膜物质为苯丙乳液、纯丙乳液或醋酸乙烯酯乳液；所述分散剂为多聚磷酸钠，防冻剂为乙二醇，消泡剂为磷酸三丁酯，成膜助剂为苯甲醇，增稠剂为羟乙基纤维素；所述功能性填料为3M空心玻璃微珠；所述复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡与固体石蜡质量比为1:1。

所述各原料配比按质量分数计为：成膜乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%、钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡和固体石蜡混合物占复合相变材料总量的40%。

一种如上所述水性保温隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）将分散剂多聚磷酸钠和防冻剂乙二醇加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分搅拌，同时加入消泡剂磷酸三丁酯，然后缓慢加入成膜助剂苯甲醇及1/2增稠剂羟乙基纤维素，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂羟乙基纤维素，以转速为3000转/分搅拌，搅拌为30~60分钟即为颜填料色浆；

（2）将3M空心玻璃微珠缓慢加入其中，以转速600转/分低速搅拌30分钟；

（3）将成膜物质即所选乳液缓慢加入步骤（2）调制好的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌30~45分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为8~9，出料。

优点及效果： 

本发明是一种水性保温隔热涂料及其制备方法，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）本发明的水性保温隔热涂料中含有石蜡/改性硅藻土复合相变材料，使涂料具有能将环境的热量转化为自身的潜热或将潜热释放到环境中，从而维持环境温度不变，起到调温作用；缓解能源需求在时间和空间上的不匹配，提高能源的利用率；

（2）本发明的水性保温隔热涂料中含有空心玻璃微珠，使涂料具有隔音、绝缘、导热系数低和热反射量大等特点；

（3）本发明的水性保温隔热涂料中含有的改性硅藻土不仅是石蜡的载体，其与氧化钛配合，可消除异味和吸收、分解有害化学物质；

（4）本发明的水性保温隔热涂料无污染、环保、施工简单方便。涂料成膜后具有良好的保温隔热性能，具有耐水性、耐碱性、耐擦洗性和防霉变性能。

具体实施方式： 

下面结合具体实施例对本发明进行具体说明：

本发明提出了一种水性保温隔热涂料，其特征在于：该涂料是由水、成膜物质、分散剂、防冻剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、功能性填料、复合相变材料和钛白粉混合而成。

所述成膜物质，根据用途不同，可以为苯丙乳液、纯丙乳液或醋酸乙烯酯乳液。

所述分散剂为多聚磷酸钠，防冻剂为乙二醇，消泡剂为磷酸三丁酯，成膜助剂为苯甲醇，增稠剂为羟乙基纤维素。

所述功能性填料为天津市福晨化学试剂厂生产的3M空心玻璃微珠。

所述复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡与固体石蜡比例为1:1。

所述各原料配比按质量分数计为：成膜乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%，钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡和固体石蜡混合物占复合相变材料总量的40%。

一种如上所述水性保温隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）按上述比例将分散剂多聚磷酸钠和防冻剂乙二醇加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分左右搅拌，同时加入消泡剂磷酸三丁酯，然后缓慢加入成膜助剂苯甲醇及1/2增稠剂羟乙基纤维素，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂羟乙基纤维素，以转速为3000转/分搅拌，搅拌约为30~60分钟即为颜填料色浆；

（2）将3M空心玻璃微珠缓慢加入其中，以转速600转/分低速搅拌30分钟；

（3）将成膜物质即所选乳液缓慢加入调制好的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌30~45分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为8~9，出料。

将本发明制得的水性保温隔热涂料均匀地涂覆于墙体表面，经常温固化，完全干燥后，即可达到保温隔热调节建筑物室内温度的效果。涂膜厚度及施工方法可根据具体情况选择确定。

实施例中制备的保温隔热内外墙涂料采用如下标准进行测试：

保温隔热性能测试方法：

采用DSC测试及参照年美国军标MIL-E-46136(A)提供的标准设计改进的热箱装置进行保温隔热性能测试。试验环境：室内测试，将试板先置于环境温度中2h以上，使试板温度与环境温度平衡，测量时紧闭门窗，保证风速为0，尽量减小试验误差。

涂料的基本性能测试方法：

按GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中对涂料相关性能进行测定。

按GB/T 1723-1993 《涂料粘度测定法》进行涂料粘度测定。

按GB/T1724-1979 《涂料细度测定法》进行涂料细度测定。

按GB/T1720-1989《漆膜附着力测定法》进行漆膜附着力测定。

按GB/T 1728-1989《涂膜、腻子膜干燥时间测定法》进行涂料干燥时间测定。

按GB/T 9265-2009《建筑涂料涂层耐碱性的测定》进行漆膜耐碱性的测定。

按GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》进行漆膜耐水性的测定。

按GB/T 9266-2009《建筑涂料涂层耐洗刷性的测定》对漆膜耐洗刷性的规定进行洗刷性测定。

按GB/T 9780-2005《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》对漆膜耐沾污性的规定进行耐沾污性的测定。

按JG/T 25-1999《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》进行耐温变性测定。

实施例1：

苯丙乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%（复合相变材料中石蜡含量为40%）、钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

将分散剂和防冻剂加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分左右搅拌，同时加入消泡剂，然后缓慢加入成膜助剂及1/2增稠剂，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂，以转速为3000转/分搅拌，搅拌约为30分钟即为颜填料色浆。

将3M空心玻璃微珠缓慢加入色浆中，以转速600转/分低速搅拌30分钟，得含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆。

将苯丙乳液缓慢加入调制好的含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌45分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为8，出料。

实施例2：

纯丙乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%（复合相变材料中石蜡含量为40%）、钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

将分散剂和防冻剂加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分左右搅拌，同时加入消泡剂，然后缓慢加入成膜助剂及1/2增稠剂，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂，以转速为3000转/分搅拌，搅拌约为60分钟即为颜填料色浆。

将3M空心玻璃微珠缓慢加入色浆中，以转速600转/分低速搅拌30分钟，得含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆。

将纯丙乳液缓慢加入调制好的含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌30分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为9，出料。

实施例3：

醋酸乙烯酯乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%（复合相变材料中石蜡含量为40%）、钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

将分散剂和防冻剂加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分左右搅拌，同时加入消泡剂，然后缓慢加入成膜助剂及1/2增稠剂，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂，以转速为3000转/分搅拌，搅拌约为45分钟即为颜填料色浆。

将3M空心玻璃微珠缓慢加入色浆中，以转速600转/分低速搅拌30分钟，得含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆。

将醋酸乙烯酯乳液缓慢加入调制好的含3M空心玻璃微珠的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌40分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为8.5，出料。

结论：经上述相关测试，本发明制备的水性保温隔热涂料基本性能均符合国家标准，且所制备的建筑保温隔热涂料在25.30~43.45℃发生了相变过程，降温时在23.69~49.87℃发生了相变过程。当环境温度高于相变温度时，涂料中复合相变材料中石蜡发生熔融，吸收环境中的热量，达到对环境降温作用；当环境温度低于相变温度时，复合相变材料中石蜡发生凝固，向环境中放出热量，以达到升温作用，起到了保温隔热作用。隔热保温性能与常用成膜物质相同的普通内外墙涂料相比，平均温差能达到11℃~12℃，证明该保温隔热涂料具有较好的隔热保温效果。

Claims (5)

1.一种水性保温隔热涂料，其特征在于：该涂料是由水、成膜物质、分散剂、防冻剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、功能性填料、复合相变材料和钛白粉混合而成。

2.根据权利要求1所述的水性保温隔热涂料，其特征在于：所述成膜物质为苯丙乳液、纯丙乳液或醋酸乙烯酯乳液；所述分散剂为多聚磷酸钠，防冻剂为乙二醇，消泡剂为磷酸三丁酯，成膜助剂为苯甲醇，增稠剂为羟乙基纤维素；所述功能性填料为3M空心玻璃微珠；所述复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡与固体石蜡质量比为1:1。

3.根据权利要求1所述的水性保温隔热涂料，其特征在于：所述各原料配比按质量分数计为：成膜乳液含量为35%、成膜助剂2%、防冻剂2%、增稠剂1%、消泡剂0.7%、分散剂0.5%、3M空心玻璃微珠5%、石蜡/改性硅藻土复合相变材料质量分数占涂料总质量的15%、钛白粉16%、蒸馏水补足余量。

4.根据权利要求1、2或3所述的水性保温隔热涂料，其特征在于：复合相变材料为浸液体石蜡和固体石蜡混合物的改性硅藻土，其中液体石蜡和固体石蜡混合物占复合相变材料总量的40%。

5.一种如权利要求1所述水性保温隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

（1）将分散剂多聚磷酸钠和防冻剂乙二醇加入蒸馏水中，放置于低速搅拌机上充分搅拌均匀，将复合相变材料、钛白粉按密度先小后大的顺序缓慢加入，转速为3000转/分搅拌，同时加入消泡剂磷酸三丁酯，然后缓慢加入成膜助剂苯甲醇及1/2增稠剂羟乙基纤维素，低速搅拌均匀后再移至高速搅拌机，加入剩余1/2增稠剂羟乙基纤维素，以转速为3000转/分搅拌，搅拌为30~60分钟即为颜填料色浆；

（2）将3M空心玻璃微珠缓慢加入其中，以转速600转/分低速搅拌30分钟；

（3）将成膜物质即所选乳液缓慢加入步骤（2）调制好的颜填料色浆中，以600转/分低速搅拌30~45分钟后，调节运动粘度为500mm²/s、调节pH值为8~9，出料。