CN103396713A

CN103396713A - 一种半透明水性隔热涂料及制备方法

Info

Publication number: CN103396713A
Application number: CN2013103464200A
Authority: CN
Inventors: 凌金龙; 周正有
Original assignee: SHENZHEN WENHAO BUILDING MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN WENHAO BUILDING MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-11
Filing date: 2013-08-11
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明涉及一种半透明水性隔热涂料及制备方法，设计一种双层隔热反射涂料，即底涂为隔热辐射型涂料，面涂为反射隔热型涂料。在底涂中，采用了空心玻璃微珠和红外辐射粉体制备的涂料；在面涂中，采用了ATO和纳米TiO₂粉体制备的涂料。本发明所述的制备方法采用水性丙烯酸乳液作为粘结剂树脂，加入消泡剂、分散剂、润湿剂、PH调节剂等助剂，加入颜料和功能性填料，并充分搅拌而成。所述功能性填料，对于底涂是空心玻璃微珠和红外辐射粉体其中一种或两种；对于面涂是ITO、ATO与TiO₂粉体其中一种或多种。本发明所述的涂料具有较好的反射、隔热性能，能够阻止热量向室内传递，减少制冷设备的用电消耗，从而达到建筑节能的效果。

Description

一种半透明水性隔热涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能性涂料，进一步涉及一种节能环保型涂料的配方及制备工艺技术。

背景技术

建筑能耗占人类能源消耗的30-40%，而其中绝大部分用于取暖和空调，提高建筑物隔热保温性能是节约能源、提高建筑物使用性能的重要途径。地球上绝大部分能量来自太阳、煤炭、石油、风能和水的运动能。太阳以1.77×10¹⁷J/s的速度将能量辐射到地球表面，给地球生命提供了生存条件，但强烈的热辐射也给人类生活受到了影响。取暖和空调每年所消耗的能量占全年总能耗20%以上，所耗能的大部分电能又是由煤炭火力发电而产生，同时排放了大量的二氧化碳等温室气体，加剧了全球变暖，如此恶性循环造成人类居住环境逐渐恶化。

我国的建筑能耗约占全国能源总消耗量的27%，居全国各类能耗之首，采暖和空调的能耗占建筑总能耗的55%，而且每年还在以1%的速度增加。因此，建筑节能是我国节能工作的重点之一，外墙保温已经成为建筑节能的主要课题。一般的建筑外墙保温多使用聚氨酯发泡、挤塑聚苯乙烯EPS等手段，虽然保温效果优越，但施工成本高、操作复杂、受施工方法影响大、易出现热桥现象等，另外其施工厚度占空间比较大。反射隔热涂料能主动反射太阳光的能量，降低室内温度，从根本上减少了空调的热负荷，大大降低了电能消耗。

反射隔热涂料是利用涂料中的颜料和功能性填料来辐射、反射太阳光，阻止热量向墙体内部传热。目前主要有三种机理：反射型、隔热型和辐射型，对于反射型填料，能有效反射太阳光中的紫外和红外线。一般而言，折射率越高，根据反射率公式

，n为材料的折射率,折射率越大，反射率越大，反射效果越好。TiO₂是目前填料中折射率最大的，达到2.80，反射红外效果最好。对于隔热填料，主要利用填料导热系数低的特点阻止热量向里面墙体传递。空气的导热系数为0.025 w·m^-1·k^-1,利用化学法制备陶瓷空心微珠和空心玻璃微珠具有导热系数低的优点，能有效阻止热量传递。辐射型填料是把吸收的能量以8-13.5um的远红外线发射出去，从而达到降温目的的一种主动隔热方式。与隔热型隔热和反射型隔热相比，辐射型隔热的效率更高，红外辐射陶瓷是运用无机金属及非金属氧化物、氮化物、碳化物及硼化物。

目前，我国的隔热反射涂料都是在双组分有机溶剂中添加分散剂、颜料和功能性填料等组分制备而成。这些有机溶剂含有苯、甲苯等有机溶剂，对环境和人的身心健康影响较大。水性隔热反射涂料是在水中加入分散剂、消泡剂、颜料和功能性填料等组分制备而成，具有绿色、环保、低碳等优点，而且设备易清洗，是涂料发展的新趋势。

本发明制备一种用于建筑外墙隔热反射涂料，采用这种隔热反射涂料大大减少了传统隔热建筑所需要的空间，而且起到隔热保温效果。用于外墙的隔热反射涂料，要求涂料具有很强的附着力和强度，具有自洁、耐腐蚀、抗水、半透明或透明等性能，不能影响外墙的本色，同时隔热效果好，这样的涂料，目前国内外还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种半透明水性隔热涂料及制备方法。

）本发明所述涂料的结构模型及制备方法

本发明所指的涂料，具有辐射、隔热、反射特性的双层涂料，分别是底涂和面涂，底涂为隔热辐射型涂料，面涂为隔热反射型涂料；底涂主要包括中空玻璃化微珠和红外辐射粉体；面涂主要包括掺锑的锡氧化物ATO和纳米TiO₂粉体。

所述的一种半透明水性隔热涂料及制备方法，包括水、PH调节剂、FL-12消泡剂、FB-111润湿剂、KS-82分散剂、AC-261P水性丙烯酸乳液、成膜助剂、8088增稠剂、乙二醇、z-6040偶联剂，加入颜料和功能性填料，并充分搅拌而成。

所述的功能性填料，对于底涂,功能性填料是空心玻璃微珠和红外辐射粉体其中一种或两种组合物；对于面涂,功能性填料是掺锡的铟氧化物ITO、掺锑的锡氧化物ATO与纳米TiO₂粉体其中一种或多种组合物;掺锡的铟氧化物ITO、掺锑的锡氧化物ATO具有吸收紫外、辐射红外的优点，还具有抗静电性能, 纳米TiO₂粉体具有反射紫外和红外的特性。

所述的红外辐射粉体，其特征是，运用无机金属及非金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物分别以不同比例混合磨碎，再高温煅烧，使其成为能辐射出特定波长远红外线的一类材料。

所述的制备方法，首先在水溶剂中添加FL-12消泡剂、KS-82分散剂、FB-111润湿剂和PH稳定剂，然后搅拌10分钟，然后加入颜料和功能性填料，搅拌30分钟，再加入AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌30分钟，再加入8088增稠剂搅拌10分钟，制备成底涂或面涂。

）本发明所述涂料的技术配方及制备工艺

2.1）底涂配方及制备工艺：

表1是底涂配方组成。FL-12消泡剂主要消除在搅拌过程中产生的气泡；PH稳定剂主要调节涂料PH值，FB-111润湿剂是润湿粉体表面，降低表面张力，以利于溶于水中；KS-82分散剂是高分子包覆粉体表面，通过静电排斥和空间位阻作用达到浆料的稳定；填料空心玻璃微珠是微珠内含有空气，大大降低了导热系数，阻止热量传递；填料红外辐射粉体是把吸收的热量以红外可见光辐射到大气中，从而减少热量的聚积；AC-261P丙烯酸乳液为纯丙乳液，固含量为50%左右；成膜助剂是降低乳液的成膜温度；8088增稠剂是通过碱溶胀机理或缔合机理，提高涂料的粘度，防止在施工过程中出现流挂等现象;z-6040偶联剂是提高涂料与基材的附着力。

表1 底涂配方组成

制备底涂工艺为：首先称量水20~50份，加入3~6份乙二醇、3~7份PH调节剂、4~8份FL-12消泡剂、5~10份FB-111润湿剂、2~5份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟,然后加入2~10份空心玻璃微珠和1~5份红外辐射粉体，搅拌分散30分钟,再加入150~250份AC-261P水性丙烯酸乳液，一边搅拌，一边缓慢添加1~3份8088增稠剂，搅拌30分钟,然后加入3~8份成膜助剂、2~7份z-6040偶联剂,经过充分搅拌后制备成底涂。

）面涂配方及制备工艺：

表2是面涂配方组成，除了功能性填料以外，其他组分的功能与底涂相同。

功能性填料中纳米TiO₂粉体主要是反射红外和紫外光，掺锑的锡氧化物ATO 主要功能是反射可见光。

制备面涂工艺为：首先称量水30~70份，加入3~6份乙二醇、3~7份PH调节剂、4~8份FL-12消泡剂、5~10份FB-111润湿剂、2~5份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入1~5份纳米TiO₂粉体和1~5份掺锑的锡氧化物ATO，搅拌分散30分钟，再加入160~270份AC-261P水性丙烯酸乳液，一边搅拌，一边缓慢添加1~3份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入3~8份成膜助剂、2~7份z-6040偶联剂，充分搅拌后制备成面涂。

表2 面涂配方组成

附图说明：

图1是本发明制备方法流程图。

具体实施方式：

事例一：

底涂制备：首先称量水30份，加入3份乙二醇、4份PH调节剂、5份FL-12消泡剂、6份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入3份空心玻璃微珠和3份红外辐射粉体，搅拌分散30分钟，再加入200份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加2份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入4份成膜助剂、3份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成底涂。

面涂制备：称量水50份，加入4份乙二醇、4份PH调节剂、5份FL-12消泡剂、6份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入1份纳米TiO₂粉体和3份掺锑的锡氧化物ATO，搅拌分散30分钟，再加入230份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加2份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入4份成膜助剂和4份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成面涂。

经成品性能测试，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：

事例二：

底涂制备：首先称量水40份，加入4份乙二醇、4份PH调节剂、5份FL-12消泡剂、6份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入5份空心玻璃微珠和3份红外辐射粉体，搅拌分散30分钟，再加入250份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加2份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入4份成膜助剂、4份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成底涂。

面涂制备：称量水60份，加入5份乙二醇、6份PH调节剂、6份FL-12消泡剂、6份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入2份纳米TiO₂粉体和2份掺锑的锡氧化物ATO，搅拌分散30分钟，再加入260份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加3份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加4份成膜助剂4份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成底涂。

事例三：

底涂制备：称量水50份，加入5份乙二醇、4份PH调节剂、4份FL-12消泡剂、6份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入5份空心玻璃微珠和3份红外辐射粉体，搅拌分散30分钟，再加入200份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加2份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入4份成膜助剂、3份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成底涂。

面涂制备：称量水80份，加入6份乙二醇、6份PH调节剂、7份FL-12消泡剂、7份FB-111润湿剂、3份KS-82分散剂，充分搅拌10分钟，然后加入1份纳米TiO₂粉体和2份掺锑的锡氧化物ATO，搅拌分散30分钟，再加入260份AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌，缓慢添加2份8088增稠剂，搅拌30分钟，然后加入4份成膜助剂4份z-6040偶联剂。充分搅拌后制备成底涂。

从上述事例可以看到，本发明隔热反射性能优异，符合建筑用涂料的相关标准，可以大规模推广使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1) 采用水性隔热反射涂料具有绿色、环保低碳等优点，降低了有机挥发物VOC的排放；

(2) 采用双层隔热反射结构，底涂起到隔热和辐射热量的功能，这种结构有利于墙面所吸收的热量以红外光的形式向大气辐射；外涂起到反射太阳光的作用，本发明的涂料结构特点可以起到建筑物较长时间隔热保温的效果。

本发明具有节能、环保、低碳等特点，可以大幅减少资源、能源消耗，对节能减排具有深远的意义。

Claims

1.一种半透明水性隔热涂料及制备方法，其特征是，包括具有辐射、隔热、反射特性的双层涂料，分别是底涂和面涂，底涂为隔热辐射型涂料，面涂为隔热反射型涂料；底涂主要包括空心玻璃微珠和红外辐射粉体；面涂主要包括掺锑的锡氧化物ATO和纳米TiO₂粉体。

2.根据权利要求1所述的一种半透明水性隔热涂料及制备方法，其特征是，包括水、PH调节剂、FL-12消泡剂、FB-111润湿剂、KS-82分散剂、AC-261P水性丙烯酸乳液、成膜助剂、8088增稠剂、乙二醇、z-6040偶联剂，加入颜料和功能性填料，并充分搅拌而成。

3.根据权利要求2所述的功能性填料，其特征是，对于底涂,功能性填料是空心玻璃微珠和红外辐射粉体其中一种或两种组合物；对于面涂,功能性填料是掺锡的铟氧化物ITO、掺锑的锡氧化物ATO与纳米TiO₂粉体其中一种或多种组合物;掺锡的铟氧化物ITO、掺锑的锡氧化物ATO具有吸收紫外、辐射红外的优点，还具有抗静电性能, 纳米TiO₂粉体具有反射紫外和红外的特性。

4.根据权利要求1和权利要求3中所述的红外辐射粉体，其特征是，运用无机金属及非金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物分别以不同比例混合磨碎，再高温煅烧，使其成为能辐射出特定波长远红外线的一类材料。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，首先在水溶剂中添加FL-12消泡剂、KS-82分散剂、FB-111润湿剂和PH调节剂，然后搅拌10分钟，然后加入颜料和功能性填料，搅拌30分钟，再加入AC-261P水性丙烯酸乳液，搅拌30分钟，再加入8088增稠剂搅拌10分钟，制备成底涂或面涂。

6.根据权利要求1所述的一种半透明水性隔热涂料及制备方法，其特征是，底涂配方组成比例如下：

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7.根据权利要求1所述的一种半透明水性隔热涂料及制备方法，其特征是，面涂配方组成比例如下：

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