CN104087088A - 光能转换热能室内水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光能转换热能室内水性涂料及其制备方法。它由以下原料按以下质量配比配制而成：水20-30份、增稠剂0.1-0.4份、pH调节剂0.05-0.2份、润湿剂0.2-0.4份、分散剂0.1-0.4份、纳米二氧化钛10-30份、纳米硅藻泥4-10份、多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.3-0.8份、光稳定剂0.1-0.5份、颜料3-20份、填料15-30份、乳液9-17份、成膜助剂0.1-0.4份、杀菌防霉剂0.1-0.4份、慢干剂0.2-0.5份。它不仅能对室内日光灯和家用电器产生的高能量光线实现有效的吸收；而且具有优良的保色性、附着力、柔韧性、耐冲击强度和适当的硬度，无毒无味，安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及室内水性涂料及其制备方法，尤其属于光能转换热能室内水性涂料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，人们对室内采光有了更多的设计，其中最多的设计是在室内增设更多各色各样的照明灯具，然而在增设较多装修灯具的同时室内的光污染问题也伴随而生。
据了解，“日光灯族”平均被“晒”八小时，下午四五点钟，人们就要开始利用室内日光灯照明，尤其是学生、办公室人员等日光灯族，每天“晒”日光灯的时间达到八小时甚至更长。科学证明，日光灯照射会产生短波高能光线，如紫外线甚至更短的高能光，虽然强度不高，但在室内的累积是不容小觑的。同时，在日光灯下被照射十个小时所吸收的高能光线，相当于在阳光下暴晒一小时，再加上白天在日光下活动所接收的短波高能光线。这些短波高能光线能穿透人的皮肤和真皮层，使人的皮肤松弛、造成皱纹、色斑，严重照射甚至会引起皮肤癌，给人们的健康造成很大危害。
现有技术中的室内水性涂料无法有针对性的吸收对人体健康有害的短波高能光线；特别是在短波高能光线的照射下的保色性差，漆膜容易出现色差，导致涂料涂装后整体颜色不均匀。此外，现有技术中的室内水性涂料还普遍存在附着力不足、柔韧性不佳、不耐冲击和硬度无法满足用户功能性需求的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种光能转换热能室内水性涂料，本发明所提供的光能转换热能室内水性涂料不仅能对室内日光灯和家用电器产生的高能量光线如紫外线实现有效的吸收，并转变成无害的热能辐射出去；而且具有优良的保色性、附着力、柔韧性、耐冲击强度和适当的硬度，无毒无味，安全环保。
本发明的另一个目的是提供一种上述涂料的制备方法。
本发明是采用如下的配方来实现上述目的，一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比配制而成：
再进一步的，所述纳米二氧化钛的细度<30nm；所述纳米硅藻泥的细度<30nm。
所述增稠剂采用纤维素类增稠剂；
所述pH调节剂采用碱性pH调节剂；
所述润湿剂采用α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)；
所述分散剂采用丙烯酸均聚物铵盐；
所述颜料包括黑色颜料、酞菁蓝色颜料、铁黄色颜料、铁红色颜料和洋红色颜料；
所述填料采用重钙；
所述乳液采用醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物；
所述成膜助剂采用2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；
所述慢干剂采用丙二醇。
更进一步的，所述碱性pH调节剂采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
制备本发明的光能转换热能室内水性涂料的方法如下：
将水20-30份和增稠剂0.1-0.4份混合后，在300-700转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入pH调节剂0.05-0.2份、润湿剂0.2-0.4份、分散剂0.1-0.4份和杀菌防霉剂0.1-0.4份，继续在800-1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛10-30份、纳米硅藻泥4-10份、颜料3-20份、填料15-30份和成膜助剂0.1-0.4份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入乳液9-17份、慢干剂0.2-0.5份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.3-0.8份和光稳定剂0.1-0.5份，在600-900/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
本发明所提供的室内水性涂料的光能转换热能原理如下：
本发明提供的光能转换热能室内水性涂料涂刷在室内后的涂层通过吸光材料如多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物、纳米二氧化钛的吸收，光的吸收值和吸收光波长与吸收材料的分子结构和材料中添加的助剂有密切关系，从而实现由光能促使漆膜分子内部化学结构发生互变作用，将吸收的对人体有害的短波高能光转变成无害的热能辐射出去，为人们的健康提供有效的保障。
本发明与现有技术相比，有如下优点：
1)本发明所提供的光能转换热能室内水性涂料能对室内日光灯和家用电器产生的高能量光线如紫外线实现有效的吸收，并转变成无害的热能辐射出去，为人们的健康提供有效的保障，从而高效、持久地降低室内紫外线对长期生活在日光灯下的“日光灯族”伤害。
2)保色性佳，在长时间的短波高能光线的照射下，漆膜不容易出现色差，涂料涂装后整体颜色均匀。
3)涂膜的附着力强，涂膜与底材之间结合紧密，不易脱落。
4)涂膜强而韧，将具有较好的抗冲击性能，耐冲击强度高。
5)硬度适中，能够满足用户对于涂膜硬度的功能性需求。
6)无毒无味，安全环保。
附图说明
图1为本发明所提供的室内水性涂料的光能转换热能原理图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比通过以下步骤制备而成：
将水20份和纤维素类增稠剂0.1份的混合后，在450转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.05份、α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)0.2份、丙烯酸均聚物铵盐0.1份和杀菌防霉剂0.1份，继续在1100转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛30份、纳米硅藻泥4份、黑色颜料3份、重钙22份和2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯0.4份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物17份、丙二醇0.5份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.3份、光稳定剂0.5份，在600-900转/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
实施例2(较佳实施例)
一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比通过以下步骤制备而成：
将水25份和纤维素类增稠剂0.2份的混合后，在500转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.1份、α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)0.25份、丙烯酸均聚物铵盐0.2份和杀菌防霉剂0.2份，继续在1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛23份、纳米硅藻泥6份、酞菁蓝色颜料8份、重钙23.7份和2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯0.3份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物12份、丙二醇0.35份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.5份、光稳定剂0.2份，在600-900转/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
实施例3
一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比通过以下步骤制备而成：
将水30份和纤维素类增稠剂0.4份的混合后，在500转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2份、α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)0.3份、丙烯酸均聚物铵盐0.35份和杀菌防霉剂0.3份，继续在1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛20份、纳米硅藻泥8份、铁黄色颜料14份、重钙15份和2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯0.3份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物10.2份、丙二醇0.35份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.6份、光稳定剂0.3份，在600-900转/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
实施例4
一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比通过以下步骤制备而成：
将水20份和纤维素类增稠剂0.35份的混合后，在500转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2份、α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)0.35份、丙烯酸均聚物铵盐0.4份和杀菌防霉剂0.35份，继续在1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛13.75份、纳米硅藻泥8份、铁红色颜料16份、重钙30份和2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯0.3份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物9份、丙二醇0.2份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.7份、光稳定剂0.4份，在600-900转/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
实施例5
一种光能转换热能室内水性涂料，它由以下原料按以下质量配比通过以下步骤制备而成：
将水20份和纤维素类增稠剂0.25份的混合后，在500转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2份、α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)0.3份、丙烯酸均聚物铵盐0.3份和杀菌防霉剂0.4份，继续在1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛10份、纳米硅藻泥10份、洋红色颜料20份、重钙25份和2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯0.3份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物11.6份、丙二醇0.35份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.8份、光稳定剂0.5份，在600-900转/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
在以上各实施例和对比例中:
所述纤维素类增稠剂优选为亚跨龙公司生产的250HBR；
所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇优选为美国陶氏化学有限公司生产的AMP-95多功能助剂；
所述α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)优选为美国陶氏化学有限公司生产的CF-10。
该光能转换热能室内水性涂料在各个实施例中所测得的各项性能指标和技术指标如以下各表所示：
表一——光能转换热能室内水性涂料的各实施例按照GB/T9756-2009标准测得的实验数据
从表一可明显看出，
1)各实施例中光能转换热能室内水性涂料，常温常压下容器盛放搅拌后均匀无硬块，并且辊涂施工两道均无障碍，施工漆膜常温下一小时内表干，涂膜正常无开裂现象。
2)低温稳定性，将各实施例的涂料，用一定的容器罐盛放-5±3℃储存18H,然后常温放置6H，如此为一个循环，连续三个循环开罐涂料均无变质。
3)白色和浅色的对比率测试，将各实施例的涂料用100规格的线棒涂刮于聚酯膜黑白卡片之上，常温干燥24H，测试卡片黑白部位的反射率求算对比率，各实施例的实验数据表明，各实施例对比率均高于国家标准0.90。
4)耐碱性测试，将各实施例制备好的光能转换热能室内水性涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护7日，然后浸泡于饱和氢氧化钙的溶液中，24H后观察漆膜有无掉粉现象，各实施例的实验数据表明，各实施例24H耐碱性均无异常。
5)耐洗刷性测试，将制备好的光能转换热能室内水性涂料于尺寸430mm×150mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护7日，耐洗刷机测试其耐洗刷性，各实施例的实验数据表明，耐洗刷性与涂料体系中乳液、颜料、填料有重大关系，乳液占比大的实施例耐洗刷次数就大，反之乳液占比小的实施例耐洗刷次数就小。
综上所述，各实施例均达到GB/T9756-2009的国家标准要求。
表二——光能转换热能室内水性涂料的各实施例的紫外光吸收率实验数据
取光能转换热能室内水性涂料使用紫外-可见分析仪测试，测试结果本款光能转换热能室内水性涂料对波长290-400nm紫外光区有较强的吸收，吸收效率高达80％。
| 实施例 | 紫外光吸收率 |
| 实施例1 | 80％ |
| 实施例2 | 81％ |
| 实施例3 | 80％ |
| 实施例4 | 80％ |
| 实施例5 | 81％ |
表三——光能转换热能室内水性涂料的各实施例保色性实验数据
选取制备好的实施例1-5所制备的黑色、酞菁蓝色、铁黄色、铁红色、洋红色的光能转换热能室内水性涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h。实施例1-5所制备的五种不同颜色的光能转换热能室内水性涂料各制备4块样板即A、B、C、D(共20块样板)。并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护7日。取各个颜色的B、C、D样板(共15块，各余1块A板为各个颜色的原参照板)，使用UV-A340照射100小时，之后测试B、C、D板与各个颜色的原参照板A之间的色差值ΔE(ΔE≤1.0为合格，ΔE≤0.5为优秀)。数据表明本款光能转换热能室内水性涂料无论对有机色如炭黑、酞菁蓝色、洋红以及无机色如铁黄、铁红均有良好的保色性。
测试数据如下：
表四——光能转换热能室内水性涂料的各实施例按照GB/T9756-2009标准
使用150mm规格涂布器将制备好的光能转换热能室内水性涂料涂布(一道)于尺寸430mm×150mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护24小时。划格法测试漆膜附着力，观察漆膜有无脱落。平行实验A、B、C。测试数据如下：
表五——光能转换热能室内水性涂料的各实施例按照GB/T9756-2009标准-耐冲击强度。
将制备好的光能转换热能室内水性涂料于尺寸430mm×150mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护7日。取质量500±10g的钢球与300mm的高度处自由落体冲击到养护的板上，观察板上漆膜是否有裂纹、脱落。平行实验三个A、B、C。测试数据如下：
表六——光能转换热能室内水性涂料的各实施例按照GB/T9756-2009标准-适当的硬度。
将制备好的光能转换热能室内水性涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护7日。三个平行实验样板分别为A、B、C，并将养护好的板做2H铅笔硬度测试,观察涂漆有无开裂。测试数据如下：
表七——光能转换热能室内水性涂料的各实施例按照GB18582-2008标准-安全环保。
对VOC、游离甲醛以及可溶性重金属Pb、Cd、Cr、Hg含量的测试，VOC含量远低于GB18582-2008 120g/L限量；游离甲醛以及可溶性重金属Pb、Cd、Cr、Hg含量0mg/Kg。
| 项目 | 可溶性铅 | 可溶性镉 | 可溶性铬 | 可溶性汞 |
| 实施例1 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 实施例2 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 实施例3 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 实施例4 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 实施例5 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光能转换热能室内水性涂料，其特征在于：它由以下原料按以下质量配比配制而成：
2.根据权利要求1所述的光能转换热能室内水性涂料，其特征在于：所述纳米二氧化钛的细度<30nm；所述纳米硅藻泥的细度<30nm。
3.根据权利要求1-2所述的光能转换热能室内水性涂料，其特征在于：
所述增稠剂采用纤维素类增稠剂；
所述pH调节剂采用碱性pH调节剂；
所述润湿剂采用α-苯基甲基-ω-[(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1,2-亚乙基)；
所述分散剂采用丙烯酸均聚物铵盐；
所述填料采用重钙；
所述乳液采用醋酸乙烯-丙烯酸丁酯聚合物；
所述成膜助剂采用2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；
所述慢干剂采用丙二醇。
4.根据权利要求4所述的光能转换热能室内水性涂料，其特征在于：
所述碱性pH调节剂采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
5.一种用于制备权利要求1-5所述的光能转换热能室内水性涂料的制备方法，其特征在于：
将水20-30份和增稠剂0.1-0.4份混合后，在300-700转/分钟速度下分散4-6分钟，边分散边加入pH调节剂0.05-0.2份、润湿剂0.2-0.4份、分散剂0.1-0.4份和杀菌防霉剂0.1-0.4份，继续在800-1200转/分钟速度下分散4-6分钟，接着再边分散边加入纳米二氧化钛10-30份、纳米硅藻泥4-10份、颜料3-20份、填料15-30份和成膜助剂0.1-0.4份，在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；然后加入乳液9-17份、慢干剂0.2-0.5份在400-800转/分钟速度下分散2-4分钟，边分散边加入多羟基苯基苯甲酰基间苯二酚衍生物0.3-0.8份和光稳定剂0.1-0.5份，在600-900/分钟速度下继续分散4-6分钟至混合液体均匀。
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