CN104151965A - 具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法，本发明具有太阳热反射功能的外墙涂料由以下组分配制而成：水，乳液、自制的具有太阳热反射粉末、钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、滑石粉、润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防腐剂、成膜助剂、防冻剂、增稠剂。本发明具有太阳热反射功能的外墙涂料，具有较高的太阳总能量反射率，同时避免漆膜粗糙、不耐脏污，并且只需薄涂就可以起到良好的隔热的效果。

Description

具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法。

背景技术

目前，我国建筑能耗占能源总消耗的1/3左右，建筑单位面积能耗是国际气候条件相近发达国家的2倍～3倍。因此发展低能耗、保温隔热性能好的新型材料成为主流趋势，建设部自从2007年起全面推行节能建筑认证体系。巨大的建筑节能市场将带动建筑涂料产业进行新的发展，因此我国是节能涂料最具发展潜力的大市场。

根据所使用的隔热功能材料，国内隔热反射涂料可分为两大类：(1)以空心微珠为主要反射功能材料的隔热反射涂料，比如陶瓷空心微珠和玻璃空心微珠；(2)以各种高反射率、高发射粉体为基本功能材料配置具有红外反射、热发射的功能涂料。

目前，市面的建筑反射涂料多以空心微珠作为主要的功能填料，以达到隔热的效果。但是这种隔热涂料业存在以下无法回避的问题：(1)空心微珠的加入会降低涂料对可见光的反射率；(2)空心微珠的粒径一般较大，而在对涂料细度要严格要求的场合，则限制空心微珠的使用，且为薄壁多孔结构，在高剪切作用下易破碎，降低隔热效果；(3)以空心微珠为主要太阳热反射功能材料的涂料的隔热效果除了与热反射、红外反射率有关之外，还与热导系数直接相关，一般需要厚涂，并且很难获得平整的漆膜，抗污能力差，导致了在使用过程中导致发射率和反射率下降，进而影响隔热性能；(4)空心微珠由于质轻，在涂料储存过程中容易出现向上凝结以及施工部流平性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法，本发明制备的具有太阳热反射功能的外墙涂料的隔热效果好。

本发明是这样实现的：一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末；乳液为纯丙乳液、硅丙乳液或醋丙乳液中的一种。

所述TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末是按照以下方法制备而成的：

(A)粒径范围在1.1～1.4μm的TiOR₂颗粒的制备：

将钛酸四烷基酯溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成5～8wt.％的溶液A；配置0.1M的Lutensol ON50表面活性剂水溶液B；取溶液B溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成0.5～1.0wt.％的溶液C；将溶液A与溶液C混合，其混合质量比为1:2～1:4；之后将此混合溶液加热至50～90℃下反应2～4h，之后将产物离心分离、洗涤、烘干，最终得到粒径范围在1.1～1.4μm的二氧化钛颗粒。

(B)TiO₂SiO₂核壳颗粒的制备：

将二氧化钛通过超声分散于C数为1～4的小分子醇溶剂当中，制备成浓度为0.1～1wt.％固含的分散液，之后加入氨水作为催化剂，催化剂占总质量的比例为1～3wt.％，最后加入四烷氧基硅烷对二氧化钛进行包覆，四烷氧基硅烷占总质量的比例为1～5wt.％，反应温度为30～60℃，反应时间2～4h，将产物离心分离、洗涤、烘干，最后在200-600℃下煅烧2h，得到二氧化硅包覆的二氧化钛颗粒，即TiO₂SiO₂核壳颗粒。

所述钛酸四烷基酯为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四丁酯。所述C数为1～4的小分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或者任意组合。所述四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或四异丙氧基硅烷。所述太阳热反射功能材料采用溶胶-凝胶制备粒径在1.1～1.4μm的二氧化钛颗粒，然后四烷氧基硅烷进行包覆，得到TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末，此复合颗粒在红外波段的反射率超过80％。因此核壳颗粒粉末作为热反射隔热保温功能颜料具有很高的应用前景。

上述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

((1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散1-3min；

(2)提高转速至800-1000r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1800-2000r/min，分散15-20min；

(3)将转速降至1000-1200r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散10-15min，200-300目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。

本发明具有太阳热反射功能的外墙涂料及其制备方法有如下优点：本发明利用改性的二氧化钛颗粒(TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末)，TiO₂粒径为1.1～1.4μm(这个粒径范围的二氧化钛在整个红外波段都具有较好的太阳热反射性能)，制备具有太阳热反射的隔热涂料，代表了反射隔热涂料的创新。所有太阳热反射功能涂料，不仅具有较高的太阳总能量反射率，同时能够避免漆膜粗糙、不耐脏污的特点，并且只需薄涂就可以起到良好的隔热的效果。

本发明以乳液为粘结剂、自制的具有太阳热反射粉末(TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末)为主要功能物质，配制而成具有太阳热反射功能的外墙涂料，其具体优点如下：

(1)、具有隔热反射功能，因此具有降温的功效。

(2)、容易施工，漆膜平整。

(3)、可以调色，避免建筑反射隔热漆单一的白色调。

(4)、提高漆膜的耐候性，增强涂层寿命。

附图说明

图1为本发明所述具有太阳热反射功能的外墙涂料在紫外-可见-近红外波段的反射曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行详细的说明。

(一)具体实施方式如下：

一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末；乳液为纯丙乳液、硅丙乳液或醋丙乳液中的一种。

所述TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末是按照以下方法制备而成的：

(A)粒径范围在1.1～1.4μm的TiO₂颗粒的制备：

将钛酸四烷基酯溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成5～8wt.％的溶液A；配置0.1M的Lutensol ON50表面活性剂水溶液B；取溶液B溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成0.5～1.0wt.％的溶液C；将溶液A与溶液C混合，其混合质量比为1:2～1:4；之后将此混合溶液加热至50～90℃下反应2～4h，之后将产物离心分离、洗涤、烘干，最终得到粒径范围在1.1～1.4μm的二氧化钛颗粒；

(B)TiO₂SiO₂核壳颗粒的制备：

将二氧化钛通过超声分散于C数为1～4的小分子醇溶剂当中，制备成浓度为0.1～1wt.％固含的分散液，之后加入氨水作为催化剂，催化剂占总质量的比例为1～3wt.％，最后加入四烷氧基硅烷对二氧化钛进行包覆，四烷氧基硅烷占总质量的比例为1～5wt.％，反应温度为30～60℃，反应时间2～4h，将产物离心分离、洗涤、烘干，最后在200-600℃下煅烧2h，得到二氧化硅包覆的二氧化钛颗粒，即TiO2SiO2核壳颗粒。

所述钛酸四烷基酯为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四丁酯。所述C数为1～4的小分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或者任意组合。所述四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或四异丙氧基硅烷。所述太阳热反射功能材料采用溶胶-凝胶制备粒径在1.1～1.4μm的二氧化钛颗粒，然后四烷氧基硅烷进行包覆，得到TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末，此复合颗粒在红外波段的反射率超过80％。因此核壳颗粒粉末作为热反射隔热保温功能颜料具有很高的应用前景。除太阳热反射功能材料外，其他组分均为市售产品。

上述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

(1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散1-3min；

(2)提高转速至800-1000r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1800-2000r/min，分散15-20min；

(3)将转速降至1000-1200r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散10-15min，200-300目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。

参阅图1，其为本发明所述具有太阳热反射功能的外墙涂料在紫外-可见-近红外波段的反射曲线；户外施工测试，涂刷本发明具有太阳热反射功能的外墙涂料与未涂刷太阳热反射的乳胶漆墙面有近10℃温差，具有太阳热反射功能的外墙涂料的性能优异。

(二)实施例如下：

实施例1：一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为上述制备的TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末。

本实施例所述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

(1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散1min；

(2)提高转速至800r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1800r/min，分散20min；

(3)将转速降至1000r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散15min，200目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。本实施例制备的涂料的太阳总能量反射率为85％。

实施例2：一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末。

本实施例所述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

(1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散2min；

(2)提高转速至900r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、碳酸钙、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1900r/min，分散18min；

(3)将转速降至1100r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散12min，250目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。本实施例制备的涂料的太阳总能量反射率为88％。

实施例3：一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末。

本实施例所述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

((1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散3min；

(2)提高转速至1000r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至2000r/min，分散15min；

(3)将转速降至1200r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散10min，300目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。本实施例制备的涂料的太阳总能量反射率为91％。

实施例4：一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末。

本实施例所述具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，按照以下方法制备：

(1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散3min；

(2)提高转速至1000r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1800r/min，分散20min；

(3)将转速降至1200r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散15min，200目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。本实施例制备的涂料的太阳总能量反射率为92％。

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，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有太阳热反射功能的外墙涂料，其特征在于，其由以下组分按以下质量分数比配制而成：

所述太阳热反射功能材料为TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末；乳液为纯丙乳液、硅丙乳液或醋丙乳液中的一种。

2.根据权利要求1所述的具有太阳热反射功能的外墙涂料，其特征在于：所述TiO₂SiO₂核壳颗粒粉末是按照以下方法制备而成的：

(A)粒径范围在1.1～1.4μm的TiO₂颗粒的制备：

将钛酸四烷基酯溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成5～8wt.％的溶液A；配置0.1M的LutensolON50表面活性剂水溶液B；取溶液B溶解于C数为1～4的小分子醇当中，配置成0.5～1.0wt.％的溶液C；将溶液A与溶液C混合，其混合质量比为1:2～1:4；之后将此混合溶液加热至50～90℃下反应2～4h，之后将产物离心分离、洗涤、烘干，最终得到粒径范围在1.1～1.4μm的二氧化钛颗粒；

(B)TiO₂SiO₂核壳颗粒的制备：

将二氧化钛通过超声分散于C数为1～4的小分子醇溶剂当中，制备成浓度为0.1～1wt.％固含的分散液，之后加入氨水作为催化剂，催化剂占总质量的比例为1～3wt.％，最后加入四烷氧基硅烷对二氧化钛进行包覆，四烷氧基硅烷占总质量的比例为1～5wt.％，反应温度为30～60℃，反应时间2～4h，将产物离心分离、洗涤、烘干，最后在200-600℃下煅烧2h，得到二氧化硅包覆的二氧化钛颗粒，即TiO₂SiO₂核壳颗粒。

3.根据权利要求2所述的具有太阳热反射功能的外墙涂料，其特征在于：所述钛酸四烷基酯为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四丁酯。

4.根据权利要求2所述的具有太阳热反射功能的外墙涂料，其特征在于：所述C数为1～4的小分子醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或者任意组合。

5.根据权利要求2所述的具有太阳热反射功能的外墙涂料，其特征在于：所述四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或四异丙氧基硅烷。

6.一种权利要求1-5任一所述的具有太阳热反射功能的外墙涂料的制备方法，其特征在于：按照以下方法制备：

(1)在小于500r/min的转速下，依次加入水、羟乙基纤维素、PH调节剂分散1-3min；

(2)提高转速至800-1000r/min，首先依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂，然后加入钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙、滑石粉、太阳热反射功能材料，之后提高转速至1800-2000r/min，分散15-20min；

(3)将转速降至1000-1200r/min，依次加入乳液、成膜助剂、防冻剂、增稠剂，分散10-15min，200-300目过筛，即得到具有太阳热反射功能的外墙涂料。