CN104109438B - 热反射隔热烤漆涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热反射隔热烤漆涂料及其制备方法，该烤漆涂料按质量百分比包括如下组分：成膜树脂40‑60%、混合溶剂8‑15%、红外反射颜料10‑25%、隔热粉1‑5%、填料6‑15%、助剂1.2‑3.5%；各组分的重量百分比之和为100%。其中，所述成膜树脂包括热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂和氨基树脂的混合物。由于成膜树脂中含有上述三种主体树脂，该烤漆涂料具有良好的耐候性能、机械性能和耐化学品性能；由于原料中加入了红外反射颜料和隔热粉，涂料太阳光的反射效率高，隔热效果好。

Description

热反射隔热烤漆涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及烤漆涂料技术领域，特别公开一种热反射隔热烤漆涂料及其制备方法。

背景技术

烤漆涂料是指涂料喷涂在工件上，在常温下不能形成漆膜，须经过一定的温度和一定时间烘烤才能干燥形成漆膜的一种涂料。太阳光辐射的能量主要集中在波长为200-2500nm的范围内，紫外线占5％，波长为200-400nm；可见光线占45％，波长为400-720nm；近红外线占45％，波长为720-2500nm；其它电磁辐射能占5％。

现有的热反射隔热涂料虽然也有热反射物质和隔热物质，但是其成膜物质多为丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟硅树脂、环氧树脂等，主体成膜物质比较单一，涂料的综合性能不够优异。例如，专利CN103396715A公开了一种热反射隔热涂料，由主剂和固化剂组成，主剂包括丙烯酸树脂、红外反射颜料、隔热粉、填料、酯类溶剂以及其他助剂等，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯和酯类溶剂，虽然该涂料多彩，但是其耐候性、耐化学品性能不够。专利CN102876181A公开了一种超薄型金属板隔热反射涂料，其底漆和面漆中成膜树脂选自环氧树脂、聚酯树脂或环氧改性丙烯酸树脂，固化剂为甲醚化三聚氰胺树脂或丁醚化三聚氰胺树脂等，但其实施例中并没有出现环氧改性丙烯酸树脂、聚酯树脂和上述固化剂的组合。此外，专利CN101812269A公开了太阳热辐射反射涂料，提到成膜物质为树脂或乳液，树脂可以为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、聚酯树脂或其他涂料用树脂中的一种或多种，但是该专利中同样没有公开成膜物质种类的具体组合。专利CN1800283A公开了一种隔热涂料，其成膜物包括聚酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、有机硅改性聚酯树脂、有机硅改性聚酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟碳树脂等，但是同样的，该涂料的综合性能例如耐老化性等仍然不够优异，并且不具备热反射性能。

此外，现有技术中也存在较多的水性丙烯酸氨基烘烤漆，例如“水性丙烯酸氨基烘烤漆的研制”，王承伟等，上海涂料，第45卷第3期，介绍了水溶性丙烯酸氨基烘烤漆的原料组成、生产工艺及研制；“水性丙烯酸改性醇酸氨基烤漆的制备与性能测试”，徐支有等，上海涂料第49卷第7期，采用水性丙烯酸改性醇酸树脂为成膜物，部分甲醚化氨基树脂为固化剂，得到的水性氨基烤漆性能较为优异，但是其为水性，干燥时间较长，并且由于成膜物的单一性，烤漆综合性能不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能的热反射隔热烤漆涂料，其经济成本较低、外观效果佳、具有良好的耐候性能、机械性能如强度和韧性、耐化学品性能、并且对太阳光的反射效率高、能够节约能源、寿命长。

本发明的另一个目的在于提供一种热反射隔热烤漆涂料的制备方法，该制备方法成本低廉、能耗小且操作简单，适合工业化生产。

本发明提供一种热反射隔热烤漆涂料，按质量百分比包括如下组分：

其中，所述成膜树脂包括热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂和氨基树脂的混合物。优选的，热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂、氨基树脂的质量比例为25-45：4.5-6.5：10-15。

所述热固性丙烯酸树脂是由(甲基)丙烯酸酯类单体和其它烯属不饱和单体共聚制成的树脂，单体的具体种类没有特别限制，其能保证漆膜的硬度，同时能够与成膜树脂中的饱和聚酯树脂、氨基树脂发生交联反应。

所述饱和聚酯树脂由多元酸和多元醇缩聚而成，是一种低分子量、无定形、含有支链可交联的聚合物，组成结构是端羟基聚酯和端羧基聚酯的饱和聚酯树脂，其能够加强漆膜的柔韧性、光泽度和丰满度，使得漆膜的抗冲击性能增加。

所述氨基树脂是由含有氨基或酰氨基的单体与甲醛经缩聚反应而成的高度醚化的三聚氰胺树脂，它可以与热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂相互交联成膜，进一步提高漆膜的强度和硬度；优选的，所述氨基树脂为高亚氨基型甲醚化氨基树脂。采用该类氨基树脂比普通的氨基树脂制备出的涂料综合性能更为优异。

所述混合溶剂选自醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂或苯类溶剂中的两种以上的混合物。所述醇类溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇中的一种或两种以上；所述醚类溶剂选自乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚中的一种或两种以上；所述酯类溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯中的一种或两种以上；所述苯类溶剂选自甲苯、二甲苯中的一种或两种。

优选的，混合溶剂选自上述四类溶剂的混合物，更优选的，混合溶剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、醋酸丁酯和二甲苯的混合物，最优选的，四者质量比为1:1:1:1。上述正丁醇在涂料中起到了稳定剂的作用，防止油漆胶化，延长油漆储存时间，其余溶剂起到溶解和调整油漆干燥时间的作用。

所述红外反射颜料选自金红石型钛白粉、大红色粉、中黄粉、铁红粉中的一种或两种以上。优选的，红外反射颜料是经高温煅烧混合后、采用空气对流式粉碎、再经过切割处理形成的颜料，是一种高性能高环保复合无机颜料，具有优异的耐候性，耐化学品性能，耐高温性，易分散，热稳定性强，着色力、遮盖力优良，可以有效的提高太阳能光热反射效率，在涂料中使用可以降低体系表面温度，起到隔热、环保节能的效果，提高环境的热舒适度，节约能源，延长涂料使用寿命。

所述隔热粉选自氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锌中的一种或两种以上。

所述填料选自碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、蒙脱土、高岭土中的一种或两种以上。

所述助剂选自润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、抗紫外线剂和降温剂的混合物。所述润湿分散剂选自聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、磷酸三钠、硅酸盐、烷基芳基磺酸酯、脂肪酸酰胺衍生物硫酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酸酯类中的一种或两种以上，优选聚丙烯酸酯类；所述消泡剂选自聚硅氧烷类和有机醇类；所述流平剂选自氟改性丙烯酸类或有机硅类；所述防沉剂选自聚酰胺蜡或聚乙烯蜡的一种或两种；所述抗紫外线助剂选自紫外光吸收剂、抗氧化剂；所述降温剂优选封闭型的对甲苯磺酸胺，它可以使漆膜减少烘烤时间，节约施工成本。

本发明热反射隔热烤漆涂料采用了热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂和氨基树脂的混合物作为成膜树脂，经烘烤干燥后形成，其具有良好的耐候性能、耐化学品性能、漆膜强度和抗冲击性能。

此外，涂料中加入红外反射颜料和隔热粉，提高了涂料反射太阳光的能力；并且由于红外反射颜料制备方法的特殊性，其具有优异的耐候性，耐化学品性能，耐高温性，易分散，热稳定性、着色力、遮盖力优良，可以有效的提高太阳能光热反射效率，在涂料中使用可以降低体系表面温度、隔热、环保节能的效果，节约能源，延长涂料漆膜寿命。最后，选择合适的助剂能够进一步提高涂料的施工性能、保色性能等。

本发明还提供上述热反射隔热烤漆涂料的制备方法，包括以下步骤：将热固性丙烯酸树脂、混合溶剂、颜料、填料和助剂混合、搅拌均匀，研磨再加入氨基树脂和饱和聚酯树脂，再次搅拌均匀，最后再用混合溶剂调节粘度、过滤。

优选的，所述混合过程在配漆罐内进行，搅拌采用搅拌机，首次搅拌转速为1000-1200转每分钟，研磨后的细度≤20um，研磨之后再次将原料转到配漆罐中，再次搅拌转速为800-1000转每分钟。优选的，最终的粘度为涂4#杯85±5S(25℃)，过滤采用150-200目过滤网。

本发明所述的热反射隔热烤漆涂料，其施工方法包括以下步骤：使用混合溶剂调节涂料粘度，涂料粘度为涂4#杯15S-20S，后即可喷涂；喷涂方式可采用空气喷涂、无气喷涂、刷涂、辊涂中的任意一种，烘烤条件：130±10℃/20-30分钟。但应当注意：热反射隔热烤漆涂料用前必须先搅拌均匀，不可加水稀释直接用混合溶剂冲稀即可喷涂；必须烘烤才可完全硬化。

本发明的热反射隔热烤漆涂料可以直接与环氧防锈底漆、电泳底漆等防锈漆搭配形成完整涂装，可以应用于汽车、摩托车、自行车、工程机械、农用机械、机电厂品、户外输油输水管道面漆涂装等。

本发明的热反射隔热烤漆涂料还可以搭配阻隔型隔热涂料，可进一步阻隔残留的辐射能。阻隔型隔热涂料使用中空玻璃微珠或纳米级陶瓷微珠及片状颜、填料等，可以形成低热传导的涂层，阻隔层隔热涂料属于中涂漆，涂层厚度，满足阻隔残留的辐射能所需的不同性能。再者，阻隔型隔热涂料漆膜干燥后，它不仅具有良好的隔热效果，还具有优异的隔音效果，能够明显减少外部噪音，使空间内安静舒适。

本发明的有益效果有：

1、选用了热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂和氨基树脂三者的混合物作为成膜物质，使得漆膜具有极优的光泽度和丰满度，良好的柔韧性和附着力，优良的抗冲击性能和硬度，优良的户外耐候性和美观性，优良的耐水性、耐油性和耐酸碱性；

2、加入了红外反射颜料和隔热填料，对太阳的热反射率高，可有效降低物体表面温度，有效保护被涂设备和设施，延长其使用寿命。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

测试方法或仪器：

光泽：广州标哥达实验室仪器用品有限公司的智能三角度光泽仪BGD516进行精密测试。

反射率：美国Filmetrics,Inc.公司的F10-RT-UVX反射率测试仪进行精密测试。

耐湿热性：台湾众志CZ-A-150D可程试恒温恒湿试验机设置温度湿度并设定测试时间240h耐湿热测试条件进行测试。

耐盐雾性：杭州正亚一起有限公司JL-120A连续式盐水喷雾试验机(耐腐蚀试验机)设置度湿度并设定测试时间400h耐湿热测试条件进行测试。

耐人工气候老化性：美国Q＝LAB公司生产的Q-SUN-XE-3型光稳定性试验箱设置光波在340nm，辐照度0.51W/m²，光照温度63℃，湿度在80％进行连续性耐人工气候老化性测试800h，后用用广州标哥达实验室仪器用品有限公司的智能三角度光泽仪BGD516进行光泽度变化测试。

检测性能技术指标如表1所示：

表1

实施例1

热反射隔热烤漆涂料包括以下重量份的各组分：热固性丙烯酸树脂28重量份，正丁醇6.5重量份和乙二醇单丁醚6.5重量份，润湿分散剂聚丙烯酸酯类1.1重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，金红石型钛白粉25重量份，填料氧化铝13重量份，防沉剂聚乙烯蜡0.4重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂12重量份，饱和聚酯树脂6重量份，有机硅类流平剂0.4重量份，抗氧剂1010 0.3重量份，降温剂0.4重量份。

其生产方法，包括以下步骤：

在配漆罐内投入热固性丙烯酸树脂、一半的混合溶剂、防沉剂、润湿分散剂、消泡剂、金红石型钛白粉、填料后，用搅拌机搅拌均匀，搅拌机的转速为1000转每分钟，搅拌到完全均匀后，将其研磨至细度≤20um后，转入配漆罐中，再加入氨基树脂、饱和聚酯树脂、流平剂、抗氧剂1010、降温剂，再次搅拌均匀，搅拌机转速为800转每分钟，再用剩余的混合溶剂将粘度调至涂4#杯85S(25℃)，待检验合格后用150目过滤网过滤并包装。

其施工方法如下：

喷涂烤漆涂料：使用混合溶剂调节涂料粘度，涂料粘度为涂4#杯15S，后采用空气喷涂进行喷涂，烘烤条件：130℃/20分钟。

实施例2

热反射隔热烤漆涂料包括以下重量份的各组分：热固性丙烯酸树脂40.5重量份，正丁醇3重量份、乙二醇单丁醚3重量份、醋酸丁酯3重量份、二甲苯3重量份，润湿分散剂聚丙烯酸钠0.9重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，红色粉10重量份，隔热粉氧化钛3重量份，填料硫酸钡13重量份，蜡浆0.2重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂15重量份，饱和聚酯树脂4.5重量份，氟改性丙烯酸类流平剂0.3重量份，抗紫外线助剂UV-360 0.2重量份，降温剂1重量份。

制备方法与施工方法与实施例1基本相同，区别制备方法时在首次搅拌时转速为1200转每分钟，过滤网为200目。

实施例3

热反射隔热烤漆涂料包括以下重量份的各组分：热固性丙烯酸树脂31重量份，正丁醇4重量份、乙二醇单丁醚4重量份、醋酸丁酯4重量份、二甲苯4重量份，润湿分散剂壬基酚聚氧乙烯醚1重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，中黄粉21重量份，隔热粉氧化镁2重量份，填料碳酸钙9重量份，防沉剂聚乙烯蜡0.4重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂15重量份，饱和聚酯树脂7重量份，有机硅类流平剂0.5重量份，抗紫外线助剂0.3重量份，降温剂0.4重量份。

制备方法与施工方法与实施例1基本相同，区别制备方法时在再次搅拌时转速为1000转每分钟，过滤网为150目，调节粘度至4#杯90S(25℃)。

实施例4

热反射隔热烤漆涂料包括以下重量份的各组分：热固性丙烯酸树脂33重量份，混合溶剂乙二醇单甲醚6.5重量份、甲苯7重量份，润湿分散剂1重量份，消泡剂0.3重量份，铁红粉20重量份，隔热粉氧化锌11重量份，防沉剂0.4重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂14重量份，饱和聚酯树脂6重量份，流平剂0.4重量份，抗紫外线助剂0.4重量份，降温剂0.5重量份。

制备方法与施工方法与实施例1基本相同，区别制备方法时在首次搅拌时转速为1100转每分钟，再次搅拌时转速为900转每分钟。

比较例1

热固性丙烯酸树脂40重量份，正丁醇3重量份、乙二醇单丁醚3重量份、醋酸丁酯3重量份、二甲苯3重量份，润湿分散剂聚丙烯酸钠0.9重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，红色粉10重量份，隔热粉氧化钛3重量份，填料硫酸钡13重量份，蜡浆0.2重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂19重量份，氟改性丙烯酸类流平剂0.3重量份，抗紫外线助剂UV-360 0.2重量份，降温剂1重量份。

制备方法与施工方法与实施例1相同。

比例较2

热固性丙烯酸树脂40重量份，正丁醇3重量份、乙二醇单丁醚3重量份、醋酸丁酯3重量份、二甲苯3重量份，润湿分散剂聚丙烯酸钠0.9重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，红色粉10重量份，隔热粉氧化钛3重量份，填料硫酸钡13重量份，蜡浆0.2重量份，饱和聚酯树脂19重量份，氟改性丙烯酸类流平剂0.3重量份，抗紫外线助剂UV-360 0.2重量份，降温剂1重量份。

制备方法与施工方法与实施例1相同。

比较例3

正丁醇3重量份、乙二醇单丁醚3重量份、醋酸丁酯3重量份、二甲苯3重量份，润湿分散剂聚丙烯酸钠0.9重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，红色粉10重量份，隔热粉氧化钛3重量份，填料硫酸钡13重量份，蜡浆0.2重量份，高亚氨基型甲醚化氨基树脂35重量份，饱和聚酯树脂24重量份，氟改性丙烯酸类流平剂0.3重量份，抗紫外线助剂UV-360 0.2重量份，降温剂1重量份。

制备方法与施工方法与实施例1相同。

比较例4

热固性丙烯酸树脂40重量份，正丁醇3重量份、乙二醇单丁醚3重量份、醋酸丁酯3重量份、二甲苯3重量份，润湿分散剂聚丙烯酸钠0.9重量份，消泡剂聚硅氧烷0.4重量份，红色粉10重量份，隔热粉氧化钛3重量份，填料硫酸钡13重量份，蜡浆0.2重量份，普通型氨基树脂14重量份，饱和聚酯树脂5重量份，氟改性丙烯酸类流平剂0.3重量份，抗紫外线助剂UV-360 0.2重量份，降温剂1重量份。

制备方法与施工方法与实施例1相同。

对各实施例和对比例的烤漆进行测试，得到的性能结果如表2、3所示：

表2

表3

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种热反射隔热烤漆涂料，按质量百分比包括如下组分：

各组分的重量百分比之和为100％；

其中，所述成膜树脂包括热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂和氨基树脂的混合物，氨基树脂为高亚氨基型甲醚化氨基树脂，所述热固性丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂、氨基树脂的质量比例为25-45:4.5-6.5:10-15，所述红外反射颜料选自金红石型钛白粉、大红色粉、中黄粉、铁红粉中的一种或两种以上，所述隔热粉选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、蒙脱土、高岭土中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的热反射隔热烤漆涂料，其特征在于：所述混合溶剂选自醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂或苯类溶剂中的两种或三种以上。

3.根据权利要求1所述的热反射隔热烤漆涂料，其特征在于：混合溶剂为质量比为1:1:1:1的正丁醇、乙二醇单丁醚、醋酸丁酯和二甲苯的混合物。

4.根据权利要求1所述的热反射隔热烤漆末涂料，其特征在于所述助剂选自润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、抗紫外线剂和降温剂的两种以上。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述热反射隔热烤漆涂料的方法，其特征在于：包括如下步骤：将热固性丙烯酸树脂、混合溶剂、红外反射颜料、填料、隔热粉和助剂混合、搅拌均匀，研磨，再加入氨基树脂和饱和聚酯树脂，再次搅拌均匀，最后再用混合溶剂调节粘度、过滤。

6.根据权利要求5所述的制备热反射隔热烤漆涂料的方法，其特征在于：混合在配漆罐中进行，搅拌采用搅拌机，首次搅拌转速为1000-1200转每分钟，研磨后的细度≤20μm，再次搅拌转速为800-1000转每分钟。