CN103937356B - 一种保温面漆及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及保温节能建材领域，具体涉及一种保温面漆及其制备和应用。所述保温面漆，其组成包括以下重量份的各组分：叔丙乳液20~40重量份、面漆隔热粉40~70重量份、助剂1~10重量份、水10~30重量份。本发明的保温面漆防水性、耐候性较好，在基本不增加涂料涂装工艺的情况下，既能满足面漆所具备的装饰性、耐候性等传统性能，还能起到保温节能的作用。

Description

一种保温面漆及其制备和应用

技术领域

本发明涉及保温节能建材领域，具体涉及一种保温面漆及其制备和应用。

背景技术

近年来，市场上出现了不少品种保温隔热涂料，其中以反射隔热涂料为主。反射隔热涂料是由基料、热反射颜料、填料和助剂等组成。通过高效反射太阳光来达到隔热目的。薄层隔热反射涂料是这类涂料的代表。国家出台反射隔热涂料标准（JC/T1040-2007）要求：太阳反射比不小于85%，半球发射率不小于83%。

由于反射涂料的工作原理，导致在城市建设中，反射涂料向大气所反射出的光线、能量等反而适得其反。在城市建设中，若所有建筑皆使用反射涂料，则该城市不可避免的环境温度会上升，故而就环境学考虑，反射涂料不适合大规模推广与使用。

核壳乳液的合成方法主要通过三种机理，包括接枝机理、互穿聚合物网络（IPN）机理和离子键合机理。

核壳乳液与一般乳液相比，区别仅在于乳胶粒的结构形态不同。核壳乳胶粒独特的结构形态大大改善了聚合物乳液的性能。即使在相同原料组成的情况下，具有核壳结构乳胶粒的聚合物乳液也往往比一般聚合物乳液具有更优异的性能，因此，从80年代以来，核壳乳液聚合一直受到人们的青睐，在核壳化工艺、乳胶粒形态测定、乳胶粒颗粒形态对聚合物性能的影响机理等方面取得许多进展。

目前市场上所使用的外墙保温涂料，主要以反射隔热涂料为主。反射隔热涂料以其高反射率（太阳反射比不小于85%，半球发射率不小于83%），将热源辐射反射至大气层中，以达到墙体保温的要求。由于其隔热机理有悖于城市整体规划建设，有其局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种防水性好、耐候性好，能有效地减低墙体综合传热系数的保温面漆。

本发明首先公开了一种保温面漆，其组成包括以下重量份的各组分：

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：

所述壳部原料的组成包括如下重量份的各组分：

更优的，所述核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-2-乙基己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。

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。

较优的，所述面漆隔热粉选自4A分子筛、3A分子筛、沸石、海泡石、凹凸棒粉、珍珠岩粉中的一种或多种的组合。

较优的，所述助剂选自分散剂、润湿剂、亲水性消泡剂、疏水性消泡剂、杀菌剂、防霉剂、流平剂、赛博亚纳米胶粉、pH调节剂、复合成膜剂中的一种或两种以上的组合。

更优的，所述助剂包括如下重量份的各组分：分散剂0.2-0.5份、润湿剂0.1-0.4份、亲水性消泡剂0.1-0.25份、疏水性消泡剂0.1-0.25份、杀菌剂0.1-0.2份、防霉剂0.2-0.4份、流平剂0.5-1.0份、赛博亚纳米胶份2-4份，pH调节剂0.08-0.15份、复合成膜剂0.5-1份。

更优的，所述核部原料包括以重量份计的如下组分：表面活性剂1.5-2.5份，引发剂0.2-0.3份，核部软单体13-17份，核部硬单体10-14份，有机硅氧烷单体3.5-4.5份，核部功能单体0.8-1.2份，去离子水40-45份。所述壳部原料包括以重量份计的如下组分：表面活性剂0.3-0.4份，引发剂0.1-0.2份，壳部软单体3.5-6份，壳部硬单体8-10份，有机硅氧烷单体1-2份，壳部功能单体0.2-1.0份，去离子水5.5-8.4份。

较优的，本发明所用水为去离子水。

较优的，所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂。

更优的，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。

最优的，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。

本发明第二方面公开了前述保温面漆的制备方法，步骤如下：

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；

3）将保温面漆组分中的水、助剂中的分散剂、润湿剂、亲水性消泡剂搅拌均匀后，在搅拌条件下向其中加入1/2～2/3总质量的面漆隔热粉，分散研磨，获得原料粉浆；

4）向步骤3）的原料粉浆中加入剩余的面漆隔热粉、剩余的助剂、以及步骤2）制得的叔丙乳液，搅拌均匀，过滤，获得保温面漆。

较优的，步骤1）为：将核部原料中2/3质量的水，表面活性剂1/3，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加入反应釜，搅拌条件下升温至80～87℃反应10min～15min获得种子晶体。

较优的，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20～40℃，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，步骤3）中所述原料粉浆的颗粒细度为18～22μm。

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。

本发明第三方面公开了前述保温面漆作为节能绿色建材的应用。

较优的，所述应用为保温面漆制备的涂层在建筑、化工、石油、电力、冶金、船舶、轻纺、储存、交通或航天领域降温中的应用

本发明使用了叔丙乳液、助剂及隔热粉制成了保温面漆涂料，该面漆涂料制成的涂层可广泛用于建筑、化工、石油、电力、冶金、船舶、轻纺、储存、交通、航天等行业上降温，节约能源，创造舒适的人类生活、工作环境。本发明的保温面漆防水性、耐候性较好，在基本不增加涂料涂装工艺的情况下，既能满足面漆所具备的装饰性、耐候性等传统性能，还能能达到保温节能的功效。

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）核部原料的原料组成

2）壳部原料组成

制备方法：

将上述核部原料组分中，2/3质量的去离子水，1/3质量的表面活性剂，1/3质量的引发剂，1/4质量的核部软单体、1/6质量的核部硬单体、1/4质量的核部功能单体、1/6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℃稳定反应10min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；将核层预乳化液滴加到反应釜的种子纳米晶体乳液中，滴加时间为3小时，滴加过程中核层预乳化液滴的温度保持在80℃，滴完后升温至90℃保温2小时，获得核层乳液粒子。

将壳部原料混合均匀获得壳层预乳化液，将壳层预乳化液滴加到反应釜中的核层乳液粒子中，滴加时间为1.5-2小时，反应温度为80℃，形成壳层粒子，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.2，滴完后90℃下保温反应2小时，冷却至40℃，调节pH值为7.5，进行接枝共聚合，最终获得叔丙乳液。

方法二：

1）核部原料的原料组成

2）壳部原料的原料组成

制备方法：

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87℃反应，稳定反应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；将核层预乳化液滴加到反应釜的种子纳米晶体乳液中，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.4，滴加时间为3小时，滴加过程中核层预乳化液滴的温度保持在87℃，滴完后升温至90℃保温3小时，引发接枝共聚合，冷却至40℃，调节pH值为7,获得核层乳液粒子。

将壳部原料混合均匀获得壳层预乳化液，将壳层预乳化液滴加到反应釜中的核层乳液粒子中，滴加时间为1.5-2小时，反应温度为87℃，形成壳层粒子，滴完后90℃下保温反应2-3小时，进行接枝共聚合，冷却至40℃，调节pH值为7，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0.5：100，最终获得叔丙乳液。

方法三：

1．原料

1）核部原料的原料组成

2）壳部原料的原料组成

11.制备方法：

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85℃反应，稳定反应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；将核层预乳化液滴加到反应釜的种子纳米晶体乳液中，滴加时间为2小时，滴加过程中核层预乳化液滴的温度保持在87℃，滴完后升温至90℃保温2小时，获得核层乳液粒子。

将壳部原料混合均匀获得壳层预乳化液，将壳层预乳化液滴加到反应釜中的核层乳液粒子中，滴加时间为1.5-2小时，反应温度为80℃，形成壳层粒子，核部原料和壳部原料的重量比为1:0.3，滴完后83℃下保温反应2-3小时，进行接枝共聚合，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，最终获得叔丙乳液。

实施例2保温面漆的制备及性能检测

1.试剂

分散剂S-70S，由上海忠诚化工有限公司提供；分散剂2320，由深圳海川有限公司提供；润湿剂LB407、润湿剂EFS4070，由上海忠诚化工有限公司提供；亲水性消泡剂为消泡剂315，由深圳海川有限公司提供；疏水性消泡剂为消泡剂DF538，由上海忠诚化工有限公司提供。4A分子筛，由洛阳建龙有限公司提供。赛博亚纳米胶粉由余杭加诚非金属矿业有限公司提供。流平剂LEV-202，由上海忠诚化工有限公司提供。pH值调节剂AP-95，由上海忠诚化工有限公司提供。杀菌剂515，由上海朝玲有限公司提供。防霉剂A2W，由上海朝玲有限公司提供。润湿剂：EFS-4070由上海忠诚化工有限公司提供。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.保温面漆的制备方法

方法一：

1）原料组成：

2）工艺过程：

取去离子水加入分散剂、润湿剂、消泡剂315搅拌均匀，在搅拌条件下加入1/2质量的隔热粉，高速分散30min-45min，进入研磨机上研磨，取样检测。当产品颗粒细度达到20μm左右时，停止研磨。加入剩余的隔热粉、实施例1制备的叔丙乳液、防霉剂、杀菌剂、AP-95调节剂、成膜助剂、消泡剂538、增稠流平剂搅拌均匀，过滤，包装，即得保温面漆。

方法二：

1）原料组成：(单位：g)

2）工艺过程：

取去离子水加入分散剂、润湿剂、消泡剂315搅拌均匀，在搅拌条件下加入2/3质量的隔热粉，高速分散30min，进入研磨机上研磨，取样检测。当产品颗粒细度达到18μm左右时，停止研磨。加入剩余的隔热粉、叔丙乳液（实施例1制备）、防霉剂、杀菌剂、AP-95调节剂、成膜助剂、消泡剂538、增稠流平剂搅拌均匀，过滤，包装，即得保温面漆。

方法三：

1）原料组成：(单位：g)

2）工艺过程：

取去离子水加入分散剂、润湿剂、消泡剂315搅拌均匀，在搅拌条件下加入1/2质量的隔热粉，高速分散45min，进入研磨机上研磨，取样检测。当产品颗粒细度达到22μm左右时，停止研磨。加入剩余的隔热粉、叔丙乳液（实施例1制备）、防霉剂、杀菌剂、AP-95调节剂、成膜助剂、消泡剂538、增稠流平剂搅拌均匀，过滤，包装，即得保温面漆。

方法四：

1）原料组成：(单位：g)

工艺过程：

2）工艺过程：

取去离子水加入分散剂、润湿剂、消泡剂315搅拌均匀，在搅拌条件下加入在搅拌条件下加入2/3质量的隔热粉，高速分散40min，进入研磨机上研磨，取样检测。当产品颗粒细度达到20μm左右时，停止研磨。加入叔丙乳液（实施例1制备）、防霉剂、杀菌剂、AP-95调节剂、成膜助剂、消泡剂538、增稠流平剂搅拌均匀，过滤，包装，即得保温面漆。

3.保温面漆的性能检测

检测方法1～4获得的保温面漆的性能进行检测，检测方法参考如下标准：

GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》

GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》

JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂料涂覆材料净化性能》I类

HG/T4109-2009《负离子功能涂料》

GB/T1741-2007《漆膜耐霉菌性测定法》

表1保温面漆性能测试结果

由表1可知，本发明的保温面漆具有较佳的耐洗刷性，挥发性有机物质含量低，苯、甲苯、乙苯、二甲苯等有害挥发性物质未检出，可溶性重金属未检出；甲醛净化能力较强并且持久，可作为绿色无污染建材应用于装修领域，对人体伤害较小。

4.保温面漆的导热系数测试

1）实验对象：

实验例：本发明实施例2方法1-4制备的保温面漆。

2）实验方法：

实验内容：测试面漆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保温面漆导热系数检测结果

方法1	方法2	方法3	方法4
				0.08W/m·k	0.10W/m·k	0.09W/m·k	0.08W/m·k

本发明的保温面漆的制备还属于首次，市面上与本发明功能相近的保温涂料为反射隔热涂料，但现有的反射隔热涂料仅为白色，而本发明的保温面漆可制成各种颜色。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (7)

1.一种保温面漆，其组成包括以下重量份的各组分：

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-2-乙基己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；所述面漆隔热粉选自4A分子筛、3A分子筛、沸石、海泡石、凹凸棒粉、珍珠岩粉中的一种或多种的组合。

2.如权利要求1所述的保温面漆，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所述的保温面漆，其特征在于，所述助剂选自分散剂、润湿剂、亲水性消泡剂、疏水性消泡剂、杀菌剂、防霉剂、流平剂、赛博亚纳米胶粉、pH调节剂、复合成膜剂中的一种或两种以上的组合。

4.如权利要求1所述的保温面漆，其特征在于，所述叔丙乳液的原料还包括杀菌剂。

5.权利要求1-4任一权利要求所述保温面漆的制备方法，步骤如下：

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；

3)将保温面漆组分中的水、助剂中的分散剂、润湿剂、亲水性消泡剂搅拌均匀后，在搅拌条件下向其中加入1/2～2/3总质量的面漆隔热粉，分散研磨，获得原料粉浆；

4)向步骤3)的原料粉浆中加入剩余的面漆隔热粉、剩余的助剂、以及步骤2)制得的叔丙乳液，搅拌均匀，过滤，获得保温面漆。

6.权利要求1-4任一权利要求所述保温面漆作为节能绿色建材的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用为保温面漆制备的涂层在建筑、化工、石油、电力、冶金、船舶、轻纺、储存、交通或航天领域降温中的应用。