CN103937315B - 一种外墙保温基层膏及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑保温节能领域，具体涉及一种外墙保温基层膏及其制备和应用。本发明的外墙保温基层膏，其组成包括如下质量分布比的组分：外墙腻子隔热粉15～30%，羟丙基甲基纤维素1～5%，聚乙烯醇1～5%，叔丙乳液7～22%，助剂3～10%，水55～70%。本发明的外墙保温基层膏具有成本低廉、耐水性好、导热系数小、隔热效果显著、强度高、施工容易、水性环保等优点，用本发明的外墙保温基层膏取代市场上普通的腻子，夏季可以使室内外温差增加达5～15℃。

Description

一种外墙保温基层膏及其制备和应用

技术领域

本发明涉及建筑保温节能领域，具体涉及一种外墙保温基层膏及其制备和应用。

背景技术

基于资源紧张、环境承载力薄弱的国情。随着社会经济的快速发展，保温节能已经成为全社会日益关注的焦点。近年以来，全球变暖引发的环境问题非常突出，全球各国都意识到如果不加强对能耗的控制，长此以来将导致人类生存环境的日益恶化，最终给人类社会带来灭顶之灾，建筑能耗约占我国全社会总能耗的30%，国家出了一系列政策用于建筑保温节能。

外墙保温材料种类繁多，主要分为无机保温材料和有机保温材料。有机保温材料比如EPS、XPS、XPU，其导热系数相对较低，保温效果好，但同时防火级别较低，属于易燃保温材料。这些材料的大量使用，其危害性很大，不仅仅易燃，防火安全问题，最严重的危害是对健康和环境，不久的将来会有大量废弃的EPS、XPS、XPU发泡材料出现，我们将面临灾难性、无休止的“白色污染”。无机保温材料由于导热系数较高等一些弊端，在现在的建筑保温节能领域市场占有率比较低。

墙体保温材料、建筑节能体系应人为因数、环境因数、建筑设计、材料体系等全方位考虑建筑节能能耗，不能依赖单一的墙体保温来达到65%建筑节能目标，要合理利用现有资源，因地制宜，遵循客观自然规律，理论与实际结合，科学地发展我国节能降耗事业。

市场上出现过类似产品，这些产品中起保温效果的主要物质为隔热粉，隔热粉的添加量和它特殊物理性质影响着这些产品的保温效果和物理特性。大多数隔热粉为中空结构，物理强度差，易吸水性。单一的的隔热粉制备的产品，往往出现施工性不易，耐水性很差，强度不够，柔韧性不行等等缺点。若减少隔热粉的添加，这些缺点有所改善，但同时这些产品的保温效果变差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种价格低廉、施工性好、保温隔热效果显著、耐水性好的外墙保温基层膏。使用本发明的外墙保温基层膏代替传统的外墙腻子膏，在不增加成本的情况下能有效降低墙体传热系数，减少外墙保温材料的使用量，具有很大的经济效益。

本发明首先公开了一种外墙保温基层膏，其组成包括如下质量百分比的成分：

叔丙乳液：

较优的，所述叔丙乳液的原料组成包括核部原料及壳部原料，并且所述核部原料和壳部原料的重量比为1:0.2～0.4；

所述核部原料的组成包括如下重量份的各组分：表面活性剂1-3份，引发剂0.2-0.3份，核部软单体10-20份，核部硬单体5-15份，有机硅氧烷单体3-5份，核部功能单体0.5-1.5份，水40-45份；

所述壳部原料的组成包括如下重量份的各组分：表面活性剂0.2-0.5份；引发剂0.1-0.3份；壳部软单体3-8份；壳部硬单体5-10份；有机硅氧烷单体1-2份；壳部功能单体0.2-1.0份；水5-10份。

更优的，所述核部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、叔碳酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或两种以上的组合；

所述核部硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种或两种以上的组合；

所述核部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、双丙酮丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；

所述壳部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上的组合；

所述壳部硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种或两种以上的组合；

所述壳部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、双丙酮丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；

所述有机硅氧烷单体选自乙烯基三异丙氧基硅烷、r-甲基丙酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、八乙烯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷中的一种或两种以上的组合。

本发明所使用的表面活性剂为本领域常规的表面活性剂。更优的，所述表面活性剂选自磺基琥珀酸烷基醇醚酯钠盐、支链醇醚和含烯丙基烷氧基的聚醚硫酸盐中的一种或多种的混合。

更优的，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任一种。

所述叔丙乳液的制备方法如下：

1）将核部原料中1/2～3/4质量的水，1/10～1/2质量的表面活性剂，1/5～1/2质量的引发剂，1/5～1/2质量的核部软单体、1/15～2/5质量的核部硬单体、1/4～2/3质量的核部功能单体以及1/10～1/3质量的有机硅氧烷单体加入反应釜中，搅拌条件下升温至80～87℃，反应10min～15min获得种子晶体；将剩余的核部原料混合均匀获得核部预乳化液；将核部预乳化液滴加到反应釜的种子晶体中，滴加结束后将反应釜中的反应物升温至83～90℃，保温反应2～3h，获得核层乳液粒子；

2）将全部壳部原料混合均匀，获得壳部预乳化液；将壳部预乳化液滴加至步骤1）所得核层乳液粒子中，滴加结束后将反应釜中的反应物升温至83～90℃，保温反应2～3h，反应结束后冷却至40℃以下，调节溶液pH为7～8，过滤，获得叔丙乳液。

较优的，所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂，所述杀菌剂的用量与核部原料和壳部原料总质量的重量比为0.5～2：100。

更优的，所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂，所述杀菌剂的用量与核部原料和壳部原料总质量的重量比为1：100。

杀菌剂的作用是为了防止长期放置的叔丙乳液变质。

当所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂时，步骤2）为：将全部壳部原料混合均匀，获得壳部预乳化液；将壳部预乳化液滴加至步骤1）所得核层乳液粒子中，滴加结束后将反应釜中的反应物升温至83～90℃，保温反应2～3h，冷却至40℃以下，调节溶液pH为7～8，加入杀菌剂，过滤，获得叔丙乳液。

较优的，步骤2）保温反应2～3h，反应结束后冷却至20～40℃。

较优的，所述步骤1）中滴加核部预乳化液时，种子晶体的温度为80～87℃。滴加速率为1～2ml/min；优选为1.1～1.3ml/min。

较优的，所述步骤2）中滴加壳部预乳化液时，核层乳液粒子的温度为80～87℃。滴加速率为1.1～1.3ml/min；优选为1.1～1.3ml/min。

较优的，调节pH值所使用的溶液为NaOH溶液。优选的，NaOH浓度为15～20%。

较优的，所述外墙腻子隔热粉选自六钛酸钾晶须、空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、海泡石、凹凸棒粉、膨胀蛭石中的任意一种或两种以上的组合。

较优的，所述助剂为分散剂、消泡剂、杀菌剂、防霉剂、防冻剂、成膜助剂以及阻燃剂中的一种或多种的组合。

更优的，所述助剂包括如下重量份的各组分：

最优的，所述阻燃剂为氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比））。

较优的，所述水为纯净水。

本发明的内墙保温基层涂料一方面对各种隔热粉的搭配进行了优化，提高了隔热粉在涂料中的添加量和内墙保温基层的强度与耐水性；另一方面，使用特制的叔丙乳液能够有效的提高保温基层涂料的耐水性。

本发明第二方面公开了前述外墙保温基层膏的制备方法，步骤如下：

1）按照外墙保温基层膏的组成和配比，将原料中的粉状组分混合均匀，获得混合粉料；

2）将步骤1）的混合粉料与除水以外的剩余原料一起加入水中，搅拌均匀，获得外墙保温基层膏。

本发明的外墙保温基层膏的原料包括粉状原料和液体原料，先将原料中的粉状组分混合均匀后，在于除水以外的其他液体组分一起加入水中进行搅拌。搅拌采用腻子搅拌机进行搅拌，搅拌时间为10～50min。

本发明最后还公开了前述外墙保温基层膏作为保温建筑材料的应用。

本发明的外墙保温基层膏具有成本低廉、耐水性好、导热系数小、隔热效果显著、强度高、施工容易、水性环保等优点，用本发明的外墙保温基层膏不仅能代替市场上普通外墙腻子使用，同时具有很好的保温效果，能有效降低墙体的传热系数，减少或者甚至完全替代其它其它保温材料的使用。

具体实施方式

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1叔丙乳液的制备

方法一

1）核部原料组成

2）壳部原料组成

将上述反应物配方核部原料组分中的去离子水3/4，表面活性剂2/5，引发剂1/3，核部软单体1/4、核部硬单体1/6、核部功能单体1/4、有机硅氧烷单体1/6加反应釜中，在搅拌条件下升温至80℃反应，稳定反应10-15min后，形成种子纳米晶体乳液，然后滴加核部原料中剩余部分所组成的核部预乳化液，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.2；83℃反应2小时，形成核层乳液粒子。然后继续滴加壳部原料混合后所制备的壳部预乳化液，83℃反应3小时，引发接枝共聚合，冷却至20℃，调节pH值为8，即得到叔丙乳液。

方法二

1）核部原料的原料组成

2）壳部原料的原料组成

将上述核部原料组分中，1/2质量的去离子水，1/2质量的表面活性剂，1/5质量的引发剂，1/5质量的核部软单体、2/5质量的核部硬单体、1/4质量的核部功能单体、1/10质量的有机硅氧烷单体加入反应釜中，在搅拌条件下升温至80℃反应，稳定反应10-15min后，形成种子纳米晶体乳液然后将核部原料组成中剩余部分的原料混合均匀，获得核层预乳化液；83℃反应2小时，形成核层乳液粒子。然后继续滴加壳部原料混合后所制备的壳部预乳化液，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.4，83℃反应2小时，引发接枝共聚合，冷却至40℃，调节pH值为7，即得到叔丙乳液。

方法三

1）核部原料的原料组成

2）壳部原料的原料组成

将上述核部原料组分中，3/4质量的去离子水，1/10质量的表面活性剂，1/2质量的引发剂，1/2质量的核部软单体、1/15质量的核部硬单体、2/3质量的核部功能单体、1/3质量的有机硅氧烷单体加入反应釜中，在搅拌条件下升温至87℃反应，稳定反应10-15min后，形成种子纳米晶体乳液，然后滴加核部原料中剩余部分所组成的核部预乳化液；90℃反应2小时，形成核层乳液粒子。然后继续滴加壳部原料混合后所制备的壳部预乳化液，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.3，90℃反应3小时，引发接枝共聚合，冷却至20℃，调节pH值为8，加入杀菌剂，杀菌剂的用量与核部原料和壳部原料总质量的重量比为2：100，即得到叔丙乳液。

实施例2外墙保温基层膏的制备

1.原料

聚乙烯醇2488，购自上海里特化工科技有限公司；聚乙烯醇1799购自华致化工科技有限公司；分散剂S-70S、消泡剂DF538购自上海忠诚化工有限公司；分散剂2320购自深圳海川有限公司。面活性剂A6820(磺基琥珀酸烷基醇醚酯钠盐)、表面活性剂V20S(含烯丙基烷氧基的聚醚硫酸盐)、表面活性剂PS925(支链醇醚)由上海忠诚精细化工有限公司提供。

2.保温基层涂料的制备

1）方法一：

外墙保温基层膏的组成：

按本实施例的配方量，将六钛酸晶须、聚乙烯醇2488、空心陶瓷微珠、羟丙基甲基纤维素、膨胀蛭石混合均匀；取纯净水于容器中，搅拌的同时按顺序加入叔丙乳液、分散剂2320、丙二醇（防冻剂）、防霉剂515、消泡剂DF538、氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比））、十二碳酯醇（成膜助剂），搅拌均匀后，将这些混合液体加入到已经共混均匀的混合粉料中，搅拌10min～50min，检测后包装入库。

2）方法二：

外墙保温基层膏的组成：

按本实施例的配方量，将空心陶瓷微珠、膨胀蛭石、聚乙烯醇2488、羟丙基甲基纤维素混合均匀。取纯净水于容器中，搅拌的同时按顺序加入苯丙乳液BLJ-8866、分散剂2320、丙二醇（防冻剂）、防霉剂515、消泡剂DF538、氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比））、十二碳酯醇（成膜助剂），搅拌均匀后，将这些混合液体加入到已经共混均匀的混合粉中，搅拌10min，检测后包装入库。

3）方法三：

外墙保温基层膏的组成：

按本实施例的配方量，将海泡石、凹凸棒粉、聚乙烯醇2488、羟丙基甲基纤维素物理共混均匀。取纯净水于容器中，搅拌的同时按顺序加入叔丙乳液、分散剂2320、丙二醇（防冻剂）、防霉剂515、消泡剂DF538、氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比））、十二碳酯醇（成膜助剂），搅拌均匀后，将这些混合液体加入到已经共混均匀的混合粉中，搅拌30min，检测后包装入库。

4）方法四：

按配方量，将海泡石、膨胀蛭石、空心陶瓷微珠、凹凸棒粉物理共混均匀。取纯净水于容器中，搅拌的同时按顺序加入分散剂2320、叔丙乳液、丙二醇（防冻剂）、防霉剂515、消泡剂DF538、氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比）），搅拌均匀后，将这些混合液体加入到已经共混均匀的混合粉中，搅拌50min，检测后包装入库。

5）方法五：

外墙保温基层膏的组成：

按本实施例的配方量，将海泡石、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠物理共混均匀。取纯净水于容器中，搅拌的同时按顺序加入分散剂2320、叔丙乳液、丙二醇（防冻剂）、防霉剂515、消泡剂DF538、氯桥酸酐乙醇溶液（氯桥酸酐：乙醇=1:1（质量比）），搅拌均匀后，将这些混合液体加入到已经共混均匀的混合粉中，搅拌40min，检验施工性，包装入库。

实施例3外墙保温基层膏的检测

1.外墙保温基层膏的性能测试

1）实验对象：实施例2方法1至5获得的外墙保温基层膏

2）实验方法：实验方法参考JG/T 157-2009《建筑外墙用腻子》

表1实施例2外墙保温基层膏的检测数据

2.外墙耐水保温基层的导热系数测试

1）实验对象：

实验例：本发明实施例2制备的外墙保温基层膏；对比例：市场上购买的普通外墙腻子膏。

2）实验方法：

实验内容：测试腻子膏施工养护后的实际导热系数

实验依据：GB/T10297-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》

3）实验结果

表2外墙保温基层膏的导热系数

3.外墙保温基层膏的实际保温效果测试

1）实验对象：

实验例：本发明实施例2制备的外墙保温基层膏；对比例：市场上购买的普通腻子膏。2）

2）实验方法

实验内容：测试耐水保温基层膏施工养护后的实际保温效果

具体步骤：

1.在四方铁皮罐上，其中三个面施工同一厚度的不同产品，另外一个面为空白面，不进行施工。

2.养护完成后，在四方铁皮罐内加入水，恒温50℃。

3.用红外线枪测试空白面的表面温度T1和不同腻子层的表面温度T2。用T1-T2的温度差来反应不同产品的实际隔热效果。

4.按上述方法测定实施例2方法制备的所有外墙保温基层膏和市场上购买的普通腻子膏。

测试环境温度20±2℃，湿度30%~70%的密闭环境具体数据如下：

表3空白面表面温度T1=49.5℃，施工厚度4mm。

Claims (7)

1.一种外墙保温基层膏，其组成包括如下质量百分比的组分：

所述叔丙乳液的原料组成包括核部原料及壳部原料，并且所述核部原料和壳部原料的重量比为1:0.2～0.4；所述核部原料的组成包括如下重量份的各组分：表面活性剂1-3份，引发剂0.2-0.3份，核部软单体10-20份，核部硬单体5-15份，有机硅氧烷单体3-5份，核部功能单体0.5-1.5份，水40-45份；所述壳部原料的组成包括如下重量份的各组分：表面活性剂0.2-0.5份；引发剂0.1-0.3份；壳部软单体3-8份；壳部硬单体5-10份；有机硅氧烷单体1-2份；壳部功能单体0.2-1.0份；水5-10份；所述核部软单体为叔碳酸乙烯酯，叔碳酸乙烯酯和丙烯酸丁酯，叔碳酸乙烯酯和丙烯酸异辛酯，或者叔碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯；所述核部硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种或两种以上的组合；所述核部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述壳部软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种的组合；所述壳部硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种或两种以上的组合；所述壳部功能单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺中的一种或两种以上的组合；所述有机硅氧烷单体选自乙烯基三异丙氧基硅烷、r-甲基丙酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、八乙烯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷中的一种或两种以上的组合；所述外墙腻子隔热粉选自六钛酸钾晶须、空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、海泡石、凹凸棒粉、膨胀蛭石中的任意一种或两种以上的组合。

2.如权利要求1所述的外墙保温基层膏，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的任一种。

3.如权利要求1所述的外墙保温基层膏，其特征在于，所述助剂为分散剂、消泡剂、杀菌剂、防霉剂、防冻剂、成膜助剂以及阻燃剂中的一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的外墙保温基层膏，其特征在于，所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂。

5.如权利要求1所述的外墙保温基层膏，其特征在于，所述叔丙乳液的制备方法如下：

1)将核部原料中1/2～3/4质量的水，1/10～1/2质量的表面活性剂，1/5～1/2质量的引发剂，1/5～1/2质量的核部软单体、1/15～2/5质量的核部硬单体、1/4～2/3质量的核部功能单体以及1/10～1/3质量的有机硅氧烷单体加入反应釜中，搅拌条件下升温至80～87℃，反应10min～15min获得种子晶体；将剩余的核部原料混合均匀获得核部预乳化液；将核部预乳化液滴加到反应釜的种子晶体中，滴加结束后将反应釜中的反应物升温至83～90℃，保温反应2～3h，获得核层乳液粒子；

2)将全部壳部原料混合均匀，获得壳部预乳化液；将壳部预乳化液滴加至步骤1)所得核层乳液粒子中，滴加结束后将反应釜中的反应物升温至83～90℃，保温反应2～3h，反应结束后冷却至40℃以下，调节溶液pH为7～8，过滤，获得叔丙乳液。

6.权利要求1-5任一权利要求所述外墙保温基层膏的制备方法，步骤如下：

1)按照外墙保温基层膏的组成和配比，将原料中的粉状组分混合均匀，获得混合粉料；

2)将步骤1)的混合粉料与除水以外的剩余原料一起加入水中，搅拌均匀，获得外墙保温基层膏。

7.权利要求1-5任一权利要求所述外墙保温基层膏作为保温建筑材料的应用。