CN102964961B - 一种纳米反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米反射隔热涂料及其制备方法，其由如下质量百分比的材料混合而成：赛富博隔热涂料添加剂：15～25％；纯丙乳液：30～60％；水：5～15％；填料：3～8％；增稠剂：1.20％；润湿剂：1.03％；消泡剂：0.84％；分散剂：0.65％；以及成膜助剂：0.82％。本发明涉及一种纳米反射隔热涂料具有极好的施工性、优异的反射热辐射性能和较低的导热系数、超强的抗沾污、自清洁和抗裂纹性能、极好的耐候性、保色性和卓越的耐擦洗性等诸多优点。

Description

一种纳米反射隔热涂料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种反射隔热涂料，具体涉及一种纳米反射隔热涂料及其制备方法，属于保温隔热材料技术领域。

【背景技术】

反射隔热涂料最早出现于20世纪40年代美国，利用多层铝膜之间引入导热系数低的空气，制成复合材料，开发出了的反射隔热组合系统，揭开了反射隔热涂料的新纪元。20世纪70年代末期，随着科学技术的快速发展，辐射隔热和反射隔热技术也取得了巨大的进步。从热传递机理着手，提出了采用多种途径对基材进行复合隔热的方案，从而打破了只利用导热系数低的材料隔热的传统隔热方法。

最开始反射隔热涂料研究主要以真空陶瓷微珠为主。依靠粒径极微小的真空陶瓷微珠与其相适应的树脂组成。这种陶瓷绝热涂料应用在建筑物内外墙，可起到隔热效果，夏天可使室内温度降低，冬天则可使室内温度有所提高。但陶瓷中空微珠的加入量和粒径分布对涂层性能产生的影响，研究结果表明，陶瓷中空微珠的加入量增大会提高涂层的反射率，但同时涂料的粘度增大，不利于涂层的施工性，增加涂膜表面的粗糙度和孔隙率，容易吸附杂质和水分，使得涂膜的粘附力和耐沾污性降低。这种材料的涂刷厚度需要较厚，另外表面也比较粗糙，没有大面积推广应用开来。

此后反射隔热涂料的反射填料有多种尝试：二氧化钛粉体、金红石型钛白粉、氧化锌和云母粉、高反射率的高岭土、氧化铝粉末、硅藻土、空心玻璃微珠、空心无机纤维、工程纤维素、重质碳酸钙及空心硼硅酸盐玻璃微珠等，用以上填料得出对太阳光的反射率72～83％的范围内。

目前，国内反射隔热涂料的研究已经称为一个热点，各型新产品和技术不断涌现，但大部分产品技术还有待完善和成熟，存在的问题如下：

1、反射隔热性能不突出。目前使用功能性粉体和普通空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠的反射涂料的性能虽然能够满足标准要求，但是还有很大的性能提升空间。更高反射隔热性能意味着更好的经济效益和社会效益。

2、溶剂型反射隔热涂料仍占一部分的市场份额。虽然溶剂型反射隔热涂料在涂膜强度和伸长率等物理性能方面比较突出，但是其毕竟是溶剂型的，含有大量的VOC，不符合国家可持续发展的发展战略。特别是应用在建筑领域，不利于用户的健康。

3、涂料的功能耐久性差。目前大多数的反射隔热涂料的耐沾污效果比较差，经过一段时间后，表面便失去了原有的白色表面，功能反射面基本消失，其产品的反射隔热效果将大打折扣。

4、涂膜的物理力学性能比较差。一些水性反射隔热涂料在实用过程中往往出现细微裂纹，不能适应基材的应力变化和形变。而一旦水从这些裂纹进入后，体系的隔热效果大大降低。

5、装饰性差，成本高。目前大部分反射隔热涂料均需要较厚的涂膜才能实现较好的反射隔热效果，由于填料颗粒大，漆膜表面比较粗糙，这也直接造成了涂料的综合使用成本上升，不利于产品推广。

6、反射隔热性能的表征困难，综合评价难度大。目前反射隔热涂料的隔热性能主要由太阳反射比和半球发射率两个指标来表征。然而这两个项目的检验方法比较繁琐，检验仪器也比较昂贵复杂，因此现场快速评价反射隔热涂料性能难度很大。GB/T25261-2010《建筑用反射隔热涂料》定义了建筑反射隔热涂料等效涂料热阻的概念和计算方法，但是计算过程需要大量的长时间的基础测试数据做基础，在时效性方面不能满足现场测试的要求。这种情况往往为伪劣产品提供了便利。

因此，为避免上述技术问题，确有必要提供一种新的纳米反射隔热涂料及其制备方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种涂膜质量高、隔热性能好的纳米反射隔热涂料。

本发明的另一目的在于提供一种上述纳米反射隔热涂料的制备方法。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种纳米反射隔热涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：赛富博隔热涂料添加剂：15～25％；纯丙乳液：30～60％；水：5～15％；填料：3～8％；增稠剂：1.20％；润湿剂：1.03％；消泡剂：0.84％；分散剂：0.65％；以及成膜助剂：0.82％。

本发明的纳米反射隔热涂料及其制备方法进一步为：所述填料具体为碳酸钙；所述增稠剂为罗门哈斯增稠剂；所述润湿剂为六偏磷酸钠；所述消泡剂为诺普科消泡剂；所述分散剂为罗门哈斯分散剂；所述成膜助剂为酯醇水性涂料成膜助剂。

本发明的纳米反射隔热涂料及其制备方法还可为：所述赛富博隔热涂料添加剂包含有纳米级中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛和水性有机硅乳液，其PH值为7.1；密度为0.55g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25％，纳米级中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为300纳米-2500纳米(平均粒径2微米)，VOC含量小于4g/L。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种纳米反射隔热涂料的制备方法，其包括如下工艺步骤：(1)投料计量：根据生产配方和计划生产量计算各种填料和水性乳液、水的投料量，投入到不锈钢拉缸中；(2)分散研磨：加入计量好的研磨分散助剂，先将填料完全分散开，然后用研磨机将物料研细；(3)加助剂：加入计量好的消泡剂，低速搅拌30min，确保完全分散均匀；(4)加入赛富博隔热涂料添加剂：将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂，低速搅拌分散均匀；(5)取样检测：取样检测涂料的容器中状态、施工性、干燥时间和涂膜外观；(6)过滤包装：经检测合格的产品经过过滤包装机包装、贴好标签、码垛入库。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)极好的施工性：

粉刷起来更容易，用很小的力就可以涂得很均匀，而且，当使用一个滚刷的时候，它可以降低向下粉刷时产生的涂料喷溅。

(2)优异的反射热辐射性能和较低的导热系数

由于纳米级中空镀膜陶瓷微珠的存在，能够反射几乎全波段的太阳辐射热波，包括可见光和太阳红外热辐射，太阳反射比(白色)高达0.90，半球发射率高达0.88，按照国际标准(ASTM E903-96)标准检测反射率达到92.35％。

(3)超强的抗沾污、自清洁和抗裂纹性能

赛富博隔热涂料添加剂中含有有纳米级机硅乳液，涂料施工于混凝土基材时，基材表面的硅醇基团与有机硅分子基团发生缩合脱水反应，使有机硅分子键连接在基材表面并紧密地结合在一起，形成有机硅氧烷膜，呈定向的排列结构。由于烷基是憎水基团，所以这种定向排列的有机硅分子键就具有很强的憎水性。

反射隔热涂料表面具有很低的表面张力，与水滴的接触角增大，进而阻止了水分的进入，因为灰尘溶解在雨水中成为溶液，或分散在雨水中形成胶体，这样涂膜表面对油污、灰尘等吸附性小，不易粘附，下雨时水会把表面的尘土带走，而不会深入涂膜表层，从而实现自清洁功能。只要有机硅分子中硅氧键不断裂，涂料表面的憎水效果就不会消失。这些都是有机硅材料本身具有的特性，是其他封闭性的高分子涂层所不能具备的。

反射隔热涂料中的有机硅树脂基团在界面能定向排列，与基层硅酸盐类材料还可交联，形成化学键，因此大大改善了涂膜与基层之间的粘接，从而提高了涂膜的附着力。此外反射隔热涂料涂膜还具有良好的延伸性，可使涂料具有优异的弹性，能够桥接基层的细微裂纹。

(4)极好的耐候性、保色性和卓越的耐擦洗性

涂料在分子结构中引入了硅氧结构，能到大大改进涂料的耐久性，并能有效地抵御紫外线对涂膜的光氧化降解作用，所以反射隔热涂料具有令人满意的耐久性。反射隔热涂料经过400小时人工气候老化后太阳反射比(白色)保持率高达97.8％，半球发射率保持率高达98.9％。同时涂膜的颜色不会发生变化，也不会发生粉化。

【附图说明】

图1是本发明的纳米反射隔热涂料的制备方法的工艺流程图。

【具体实施方式】

本发明为一种纳米反射隔热涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：

赛富博隔热涂料添加剂：15～25％；其中，该赛富博隔热涂料添加剂包含有纳米级中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛和水性有机硅乳液，其PH值为7.1；密度为0.55g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25％，纳米级玻璃微珠尺寸大小为平均2微米，VOC含量小于4g/L；

纯丙乳液：30～60％；

水：5～15％；

填料：3～8％；其中，该填料具体为碳酸钙；

增稠剂：1.20％；其中，该增稠剂为罗门哈斯增稠剂；

润湿剂：1.03％；其中，该润湿剂为六偏磷酸钠；

消泡剂：0.84％；其中，该消泡剂为诺普科消泡剂；

分散剂：0.65％；其中，该分散剂为罗门哈斯分散剂；以及

成膜助剂：0.82％；其中，该成膜助剂为酯醇水性涂料成膜助剂。

请参阅说明书附图1所示，本发明的纳米反射隔热涂料的制备工艺如下：

(1)投料计量

根据生产配方和计划生产量计算各种填料和水性乳液、水的投料量，投入到不锈钢拉缸中；

(2)分散研磨

加入计量好的研磨分散助剂，先将填料完全分散开，然后用研磨机将物料研细；

(3)加助剂

加入计量好的消泡剂，低速搅拌30min，确保完全分散均匀；

(4)加入赛富博隔热涂料添加剂

将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂，低速搅拌分散均匀；

(5)取样检测

取样检测涂料的容器中状态、施工性、干燥时间和涂膜外观；

(6)过滤包装

经检测合格的产品经过过滤包装机包装、贴好标签、码垛入库。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种纳米反射隔热涂料，其特征在于：由如下质量百分比的材料混合而成：

赛富博隔热涂料添加剂：15～25％；

纯丙乳液：30～60％；

水：5～15％；

填料：3～8％；

增稠剂：1.20％；

润湿剂：1.03％；

消泡剂：0.84％；

分散剂：0.65％；以及

成膜助剂：0.82％；

所述赛富博隔热涂料添加剂包含有纳米级中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛和水性有机硅乳液，其pH值为7.1；密度为0.55g/cm³，中空微珠含量为25％，纳米级中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为300纳米-2500纳米，VOC含量小于4g/L。

2.如权利要求1所述的纳米反射隔热涂料，其特征在于：所述填料具体为碳酸钙；所述增稠剂为罗门哈斯增稠剂；所述润湿剂为六偏磷酸钠；所述消泡剂为诺普科消泡剂；所述分散剂为罗门哈斯分散剂；所述成膜助剂为酯醇水性涂料成膜助剂。

3.一种如权利要求1或2所述的纳米反射隔热涂料的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

(1)投料计量

根据生产配方和计划生产量计算各种填料和水性乳液、水的投料量，投入到不锈钢拉缸中；

(2)分散研磨

加入计量好的研磨分散助剂，先将填料完全分散开，然后用研磨机将物料研细；

(3)加助剂

加入计量好的消泡剂，低速搅拌30min，确保完全分散均匀；

(4)加入赛富博隔热涂料添加剂

将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂，低速搅拌分散均匀；

(5)取样检测

取样检测涂料的容器中状态、施工性、干燥时间和涂膜外观；

(6)过滤包装

经检测合格的产品经过过滤包装机包装、贴好标签、码垛入库。