CN104177964B - 多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法、外墙热反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法，是将热塑性树脂粒子依次通过膨胀发泡和磁控溅射金属镀层后制得多孔镀膜树脂发泡粒子。本发明还公开了一种外墙热反射隔热涂料及其制备方法，该涂料以多孔镀膜树脂发泡粒子为热反射隔热填料，以有机硅改性丙烯酸乳液为基料，并配以无机薄片状材料和水而制得。该多孔镀膜树脂发泡粒子内部为多孔结构，孔隙直径为0.5μm左右，接近空气40℃时的自由程，对流传导较为微弱，隔热效果好；而且粒子表面有金属镀层，热反射效果好。热反射隔热涂料的太阳反射比≥0.80，半球发射率≥0.78，具有高反射率、低导热系数以及优异的隔热效果。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法，及以该多孔镀膜树脂发泡粒子为组分的外墙热反射隔热涂料，及该外墙热反射隔热涂料的制备方法。
背景技术
建筑节能涂料是一种能够在建筑节能保温、降低建筑能量消耗方面发挥重要作用的建材产品。热反射隔热涂料是建筑节能涂料的一种，其具有较高的太阳反射比和较高红外反射率，同时具有阻隔热量传导、对流的功能。建筑反射隔热涂料适用于房屋/楼宇顶面、外墙面，可采用喷涂、滚涂、刷涂等方式，适合于水泥结构、石棉瓦、塑料瓦、玻璃、锌铁瓦等材料表面的施工。热反射隔热涂料是集反射、辐射与隔热与一体的新型降温隔热涂料，确保了建筑内部空间能保持持久恒温的状态。然而此类产品依然存在以下不足，限制了其推广使用：
1、价格较高。空心玻璃微珠是热反射隔热涂料的主体填料，然而优质空心玻璃微珠制备工艺复杂，价格居高不下；进而抬高了热反射隔热涂料的价格。
2、外观效果差。高分子树脂的导热系数远高于空心玻璃微珠的导热系数，为阻断高分子树脂的导热通道需大量加入空心玻璃微珠。而大量的空心玻璃微珠存在于表面则使漆膜表面凹凸不平，无法得到表面平整、光泽度高的膜面。
3、隔热效果有待提高。每粒空心玻璃微珠中心有一个空气层，其直径约为15μm，远大于空气40℃时的自由程0.106μm，在此范围内，对流传导依然十分显著。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种对流传导弱、热反射效果好的多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法，及以该多孔镀膜树脂发泡粒子作为填料的外墙热反射隔热涂料，及该外墙热反射隔热涂料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一方面，本发明提供一种多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法，是将热塑性树脂粒子通过膨胀发泡后制得热塑性树脂发泡粒子，再通过磁控溅射在热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层后制得该多孔镀膜树脂发泡粒子。
其中，所述膨胀发泡的过程为：将热塑性树脂粒子放入高压釜中，注入高压流体和有机溶剂组成的高压混合流体，使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在连续热空气介质中加热、发泡，得到热塑性树脂发泡粒子；所述的高压流体为CO2、N2、HFC、HCFC流体中的一种或几种，高压流体的压力为0.2～4MPa；所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、乙醇、甲醇中的一种或几种；所述连续热空气的温度为80～300℃。
优选的，所述高压混合流体为等量比的CO2、N2、氯仿和乙醇，所述高压流体的压力为2MPa，所述连续热空气的温度为100～200℃。
其中，所述热塑性树脂粒子的材质为ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PP(聚丙烯)、POM(聚甲醛)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PA(聚酰胺)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，热塑性树脂粒子的粒径为0.1～10μm，热塑性树脂粒子一般是将热塑性树脂通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法制得，最后制得的多孔镀膜树脂发泡粒子的粒径一般为1～50μm。
优选的，所述热塑性树脂选用PP，所述热塑性树脂的粒径为1～3μm；此时，通过此工艺得到的热塑性树脂发泡粒子粒径一般为10～20μm。
其中，所述金属层的材质为铝、铜或银，优选为铝；金属层的厚度为1×10-9m～1×10-7m，优选为1×10-8m～1×10-7m。
其中，在进行磁控溅射时，最好使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，从而保证热塑性树脂发泡粒子充分的分散，使得镀层完整、均匀。
另一方面，本发明还提供一种外墙热反射隔热涂料及其制备方法。
该外墙热反射隔热涂料由下述重量份的组分构成：
基料30～80份、无机薄片状材料2～10份、多孔镀膜树脂发泡粒子10～30份、水20～55份；所述多孔镀膜树脂发泡粒子由上述方法制得。
优选的，所述组分的重量份如下：
基料45～50份、无机薄片状材料3～4份、多孔镀膜树脂发泡粒子12～16份、水25～35份。
其中，所述的基料为有机硅改性的丙烯酸乳液。所述的无机薄片状材料为绢云母、玻璃鳞片、云母氧化铁中的一种或几种。所用的水以去离子水为优。
上述外墙热反射隔热涂料的制备方法，可参考本领域的制备涂料的常规技术，这里提供一个方法：即先将无机薄片状材料和部分的水混合搅拌均匀后，研磨成浆，得到色浆，再将基料、多孔镀膜树脂发泡粒子和其余水加入色浆中，搅拌均匀后即可。其中，第一次搅拌时一般加入50％～90％重量的水，搅拌时最好选用高速搅拌，研磨则最好选用篮式砂磨机，研磨的时间一般为2～3小时。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明制得的多孔镀膜树脂发泡粒子内部为多孔结构，其孔隙直径为0.5μm左右，接近空气40℃时的自由程，在此范围内，对流传导较为微弱，隔热效果好；而且多孔微发泡粒子表面有金属镀层，热反射效果好。
2、本发明制得的热反射隔热涂料，以自制的多孔镀膜树脂发泡粒子为热反射隔热填料，以有机硅改性丙烯酸乳液为基料，其太阳反射比≥0.80，半球发射率≥0.78，具有高反射率、低导热系数以及优异的隔热效果。
具体实施方式
下面以具体实施例作进一步描述，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
多孔镀膜树脂发泡粒子的制备：
通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法将聚丙烯(PP)热塑性树脂制得直径2μm的热塑性树脂粒子；将其放入高压釜中，釜中注入高压气体(CO2、N2)以及有机溶剂(氯仿、乙醇)组成的高压混合流体，高压流体的压力为2MPa，高压混合流体各组分的重量比为CO2:N2:氯仿:乙醇＝1:1:1:1；使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在150℃连续热空气介质中加热、发泡，得到膨胀程度高、泡孔结构为闭孔结构的热塑性树脂发泡粒子，粒子粒径为12μm。
以铝为镀层材料，采用磁控溅射工艺对热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层，在磁控溅射机的料槽下装有超声震荡装置，在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，以保证镀层完整、均匀，镀层厚度为3×10-8m。
实施例2
多孔镀膜树脂发泡粒子的制备
通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法将聚苯乙烯(PS)热塑性树脂制得直径2μm的热塑性树脂粒子；将其放入高压釜中，釜中注入高压气体(CO2、N2)以及有机溶剂(氯仿、乙醇)组成的高压混合流体，高压流体的压力为2MPa，高压混合流体各组分的重量比为CO2:N2:氯仿:乙醇＝1:1:1:1；使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在150℃连续热空气介质中加热、发泡，得到膨胀程度高、泡孔结构为闭孔结构的热塑性树脂发泡粒子，粒子粒径为20μm。
以铝为镀层材料，采用磁控溅射工艺对热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层，在磁控溅射机的料槽下装有超声震荡装置，在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，以保证镀层完整、均匀，镀层厚度为3×10-8m。
实施例3
多孔镀膜树脂发泡粒子的制备
通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)热塑性树脂制得直径2μm的热塑性树脂粒子；将其放入高压釜中，釜中注入高压气体(CO2、N2)以及有机溶剂(氯仿、乙醇)组成的高压混合流体，高压流体的压力为2MPa，高压混合流体各组分的重量比为CO2:N2:氯仿:乙醇＝1:1:1:1；使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在150℃连续热空气介质中加热、发泡，得到膨胀程度高、泡孔结构为闭孔结构的热塑性树脂发泡粒子，粒子粒径为10μm。
以铝为镀层材料，采用磁控溅射工艺对热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层，在磁控溅射机的料槽下装有超声震荡装置，在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，以保证镀层完整、均匀，镀层厚度为3×10-8m。
实施例4
多孔镀膜树脂发泡粒子的制备：
通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法将聚氯乙烯(PVC)热塑性树脂制得直径9μm的热塑性树脂粒子；将其放入高压釜中，釜中注入高压气体(HFC)以及有机溶剂(四氢呋喃)组成的高压混合流体，高压流体的压力为4MPa，高压混合流体各组分的重量比为HFC:四氢呋喃＝0.5:1；使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在80℃连续热空气介质中加热、发泡，得到膨胀程度高、泡孔结构为闭孔结构的热塑性树脂发泡粒子，粒子粒径为48μm。
以铜为镀层材料，采用磁控溅射工艺对热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层，在磁控溅射机的料槽下装有超声震荡装置，在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，以保证镀层完整、均匀，镀层厚度为0.9×10-7m。
实施例5
多孔镀膜树脂发泡粒子的制备：
通过双螺杆挤出造粒装置，采用熔融挤出的方法将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)热塑性树脂制得直径0.2μm的热塑性树脂粒子；将其放入高压釜中，釜中注入高压气体(HFC)以及有机溶剂(甲醇)组成的高压混合流体，高压流体的压力为0.2MPa，高压混合流体各组分的重量比为HFC:甲醇＝1:0.8；使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在300℃连续热空气介质中加热、发泡，得到膨胀程度高、泡孔结构为闭孔结构的热塑性树脂发泡粒子，粒子粒径为3μm。
以银为镀层材料，采用磁控溅射工艺对热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层，在磁控溅射机的料槽下装有超声震荡装置，在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡，以保证镀层完整、均匀，镀层厚度为2×10-9m。
实施例6
外墙热反射隔热涂料的制备：取绢云母10g、玻璃鳞片10g、云母氧化铁10g，在高速搅拌下加入200g去离子水中，待混合均匀后用篮式砂磨机研磨2小时，得到色浆；在高速搅拌下将有机硅改性丙烯酸乳液450g、实施例1制得的多孔镀膜树脂发泡粒子150g、去离子水100g加入到色浆中，搅拌均匀后得到外墙热反射隔热涂料。
实施例7
外墙热反射隔热涂料的制备：取绢云母15g、玻璃鳞片10g、云母氧化铁15g，在高速搅拌下加入150g去离子水中，待混合均匀后用篮式砂磨机研磨3小时，得到色浆；在高速搅拌下将有机硅改性丙烯酸乳液500g、实施例2制得的多孔镀膜树脂发泡粒子120g、去离子水100g加入到色浆中，搅拌均匀后得到外墙热反射隔热涂料。
实施例8
外墙热反射隔热涂料的制备：取绢云母10g、玻璃鳞片20g、云母氧化铁20g，在高速搅拌下加入250g去离子水中，待混合均匀后用篮式砂磨机研磨2小时，得到色浆；在高速搅拌下将有机硅改性丙烯酸乳液450g、实施例3制得的多孔镀膜树脂发泡粒子160g、去离子水100g加入到色浆中，搅拌均匀后得到外墙热反射隔热涂料。
实施例9
外墙热反射隔热涂料的制备：玻璃鳞片50g、云母氧化铁50g，在高速搅拌下加入300g去离子水中，待混合均匀后用篮式砂磨机研磨2小时，得到色浆；在高速搅拌下将有机硅改性丙烯酸乳液800g、实施例4制得的多孔镀膜树脂发泡粒子300g、去离子水250g加入到色浆中，搅拌均匀后得到外墙热反射隔热涂料。
实施例10
外墙热反射隔热涂料的制备：取绢云母20g，在高速搅拌下加入100g去离子水中，待混合均匀后用篮式砂磨机研磨3小时，得到色浆；在高速搅拌下将有机硅改性丙烯酸乳液300g、实施例5制得的多孔镀膜树脂发泡粒子160g、去离子水100g加入到色浆中，搅拌均匀后得到外墙热反射隔热涂料。
实施例6～10制得的外墙热反射隔热涂料的性能测试数据如下表所示：
| 太阳反射比 | 半球发射率 | 隔热温度 | |
| 实施例6 | 0.80 | 0.78 | 10℃ |
| 实施例7 | 0.89 | 0.92 | 20℃ |
| 实施例8 | 0.83 | 0.85 | 13℃ |
| 实施例9 | 0.82 | 0.80 | 11℃ |
| 实施例10 | 0.85 | 0.86 | 15℃ |
Claims (6)
1.一种多孔镀膜树脂发泡粒子的制备方法，其特征在于：将热塑性树脂粒子通过膨胀发泡后制得热塑性树脂发泡粒子，再通过磁控溅射在热塑性树脂发泡粒子表面镀金属层后制得所述多孔镀膜树脂发泡粒子；
所述热塑性树脂粒子的材质为ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA或PMMA，热塑性树脂粒子的粒径为0.1～10μm；
所述膨胀发泡的过程为：将热塑性树脂粒子放入高压釜中，注入高压流体和有机溶剂组成的高压混合流体，使高压混合流体在热塑性树脂粒子中达到饱和状态，最后将该饱和的热塑性树脂粒子在连续热空气介质中加热、发泡，得到热塑性树脂发泡粒子；所述的高压流体为CO2、N2、HFC、HCFC流体中的一种或几种，高压流体的压力为0.2～4MPa；所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、乙醇、甲醇中的一种或几种；所述连续热空气的温度为80～300℃；
在进行磁控溅射时，使用超声震荡装置对热塑性树脂发泡粒子进行震荡；所述多孔镀膜树脂发泡粒子的粒径为1μm～50μm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属层的材质为铝、铜或银，金属层的厚度为1×10-9m～1×10-7m。
3.一种外墙热反射隔热涂料，其特征在于，由下述重量份的组分构成：基料30～80份、无机薄片状材料2～10份、多孔镀膜树脂发泡粒子10～30份、水20～55份；所述多孔镀膜树脂发泡粒子由上述权利要求1或2所述的制备方法制得。
4.根据权利要求3所述的外墙热反射隔热涂料，其特征在于：所述的基料为有机硅改性的丙烯酸乳液。
5.根据权利要求3所述的外墙热反射隔热涂料，其特征在于：所述的无机薄片状材料为绢云母、玻璃鳞片、云母氧化铁中的一种或几种。
6.权利要求3～5中任一项所述的外墙热反射隔热涂料的制备方法，其特征在于：将无机薄片状材料和部分的水混合搅拌均匀后，研磨成浆，得到色浆，再将基料、多孔镀膜树脂发泡粒子和其余水加入色浆中，搅拌均匀后即可。
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