CN104861849B

CN104861849B - 高抗冲击性环保隔热织物涂料的制备方法

Info

Publication number: CN104861849B
Application number: CN201510205555.4A
Authority: CN
Inventors: 张拥军; 张梅
Original assignee: Nantong An Boli Outdoor Goods Co Ltd
Current assignee: Nantong An Boli Outdoor Goods Co Ltd
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: CN104861849A

Abstract

本发明提供一种高抗冲击性环保隔热织物涂料及制备方法和应用，该织物涂料具有良好的抗冲击性，并且环保性强。该涂料中各成分的重量百分比为：聚乙烯醇1‑2%，蒙脱石1‑2%，聚二甲基硅氧烷0.5‑1%，氯化钾复合体0.2‑0.4%，乙基羟乙基纤维素0.5‑1%，炉渣复合体粉体25‑30%，水5‑9%，其余为复合水性树脂。

Description

高抗冲击性环保隔热织物涂料的制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，涉及一种高抗冲击性环保隔热织物涂料及其制备方法。

背景技术

CN201310508988.8号申请公开了一种织物用抗菌隔热涂料，它是由下述重量份的原料组成的：191不饱和聚酯树脂65-70、聚乙烯醇缩甲醛0.8-1、硫化锌1-2、N-乙基-邻对甲苯磺酰胺1-2、桉树油1-2、衣康酸1-2、异氰尿酸三缩水甘油酯4-10、聚乙烯醇2-3、硅酸锂1-2、十溴联苯醚1-2、硅灰石粉10-12、复合填料4-6；涂料硬度为2H，抗冲击性大于50kg/cm2。但是，上述涂料存在的问题是，抗冲击性能有待继续提高，并且组成含有有害成分。涂料中有十溴联苯醚(PBDES)，它是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物。由于其具有环境持久性，远距离传输，生物可累积性及对生物和人体具有毒害效应等特性，对其环境问题的研究已成为当前环境科学的一大热点。

CN200910056507.8号申请涉及一种夏季深色纯棉及其混纺织物太阳光隔热的整理方法，包括：(1)制备整理剂，①加入正硅酸乙酯和乙醇，搅拌均匀；②依次加入乙醇、三乙醇胺和水，一定温度条件下，搅拌均匀；③将上述混合液①滴加到混合液②中，搅拌至反应结束；(2)整理，将染色织物在上述整理剂中浸泡，采用二浸二轧，压力为0.3-0.4MPa，带液率60-80％，然后进行定型处理。该方法简单，生产成本低，适合于工业化生产；经过该方法处理的织物能够有效降低深色纯棉及其混纺织物在强烈太阳光照射下的温度，提高面料的凉爽感。上述涂料存在的问题是，隔热效果有待提高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种高抗冲击性环保隔热织物涂料，该织物涂料具有良好的抗冲击性，并且环保性强。

本发明的另一目的是提供一种高抗冲击性环保隔热织物涂料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明还提供上述涂料的应用，该涂料可以涂覆于织物表面，用于户外用品、服装、建筑、军事等领域，以及需要保温、隔热场合的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高抗冲击性环保隔热织物涂料，该涂料中各成分的重量百分比为：聚乙烯醇1-2％，蒙脱石1-2％，聚二甲基硅氧烷0.5-1％，氯化钾复合体0.2-0.4％，乙基羟乙基纤维素0.5-1％，炉渣复合体粉体25-30％，水5-9％，其余为复合水性树脂。

上述高抗冲击性环保隔热织物涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，氯化钾复合体的配制：

各原料按重量百分比：2-甲基硅氧烷油8-10％，三聚磷酸钠9-11％，甘露醇5-6％，二氧化硅2-3％，其余氯化钾进行配料，在室温下将2-甲基硅氧烷油与二氧化硅混匀，形成混合物；将三聚磷酸钠、甘露醇、氯化钾混合均匀，形成混合物；再将两种混合物充分搅匀，即得白色粉末状氯化钾复合体；

步骤2，炉渣复合体粉体制备：

1)首先分别将Cd(NO₃)₂·4H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O以及正硅酸乙酯Si(OC₂H₅)₄分别溶于无水乙醇中，形成三种溶液；三者向每升无水乙醇中的加入质量均为100克；

然后将硝酸银与偏钒酸铵的混合物溶于无水乙醇中，形成溶液；该混合物中硝酸银与偏钒酸铵的重量比为1：0.3-0.5，该混合物向每升无水乙醇中的加入质量为10-13克；

再按照Cd、Co、Si、Ag离子的摩尔比为6：5：(9-11):(0.03-0.06)将上述四种溶液混合，形成混合液；用乙酸和浓硝酸的混合溶液调节混合液pH值至2.5～4.0，乙酸与浓硝酸体积比为2：1；向上述混合液中加入占混合液质量百分比为2-3％的聚乙二醇作为分散剂，以及加入去离子水(促进正硅酸乙酯的水解)，去离子水与上述正硅酸乙酯的体积比为1：8-10；将混合液搅拌2h后放置于60-65℃的水浴中陈化12-13小时，成胶A待用；

2)将聚丙烯酰胺与Li₂CO₃、La₂CO₃、M n(NO₃)₂按重量比1：0.01：(1-1.3)：0.1混合，90-95℃水浴加热10-15min后得粉红色胶体，70℃恒温2.5-3小时得淡黄色胶体B待用；

3)将炉渣细粉与胶A、胶体B充分混合，炉渣粉体与胶A、胶体B三者的重量比为(0.3-0.6)：1：(1-1.2)；然后将混合体置于微波炉内以800-850℃加热20-25分钟，得到含Li、Mn、Si、Cd、Co、La的炉渣复合粉体，研磨至20-50微米待用，所用炉渣细粉中各成份的重量百分比为：氧化铝8-13％，氧化铁0.5-2％，氧化钙35-40％，氧化镁4-8％，氧化锰0.5-0.8％，其余为二氧化硅。

步骤3，复合水性树脂制备：

取干燥过的聚对苯二甲酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯按摩尔比1∶3加入到三口容器中，再加入有机铋催化剂混合，形成混合物；有机铋催化剂加入量占混合物质量比0.03-0.05％；在60-65℃下预聚1-1.5h后加入二羟甲基丙酸，二羟甲基丙酸的加入量与聚对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔比为1∶1，升温至80-85℃，扩链反应2-2.5h，冷却至45-48℃；然后加入占混合物质量比为0.5-0.8％的聚乙烯醇缩丁醛，再加入占混合物质量比为5-8％的丙酮搅拌5-10分钟，再用占混合物质量比1-4％的N，N-二异丙基乙胺中和10-15min，再加入占混合物质量比为3-5％的去离子水分散30-40min，形成复合水性树脂，备用；

步骤四，涂料制备：

各成份按重量百分比：聚乙烯醇1-2％，蒙脱石1-2％，聚二甲基硅氧烷0.5-1％，上述氯化钾复合体0.2-0.4％，乙基羟乙基纤维素0.5-1％，上述炉渣复合体粉体25-30％，水5-9％，其余为上述复合水性树脂进行配料，先将氯化钾复合体、蒙脱石、乙基羟乙基纤维素、炉渣复合体粉体搅拌混合1-1.5小时，然后加入复合水性树脂、水、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇搅拌混合1-1.5小时，即得到涂层材料。

本发明的进一步设计在于，步骤2中，所用乙酸的质量浓度为36％-38％；浓硝酸的质量浓度为65％。

本发明还提供上述高抗冲击性环保隔热织物涂料的应用，该应用具体为该涂料在户外用品或织物方面的应用。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明涂料中各成份的作用如下：聚乙烯醇为分散剂，蒙脱石和乙基羟乙基纤维素为增稠剂，聚二甲基硅氧烷为流平剂，氯化钾复合体为消泡剂，炉渣复合体粉体为涂料填料及隔热剂，水为溶剂，水性树脂为粘接剂。

本发明涂料中的炉渣复合体粉体，是多个无机物的复合体，存在许多界面，具有散热作用。炉渣复合体中的炉渣部分，具有许多微小的孔洞，具有很好的隔热作用。炉渣复合体中的Li、M n、Si、Co等元素复杂氧化物具有较高的软化点，起到隔热耐热作用。炉渣复合粉中Li、M n、Cd、La氧化物之间的边界有良好的反射热和太阳光线的能力。

复合水性树脂中含有聚乙烯醇缩丁醛，具有高度透明、耐热、耐寒、耐湿、和机械强度高的特性，且有很好的拉伸强度和断裂延伸率。通过加强粘合剂材料的交联强度，大大提高了涂层的抗冲击能力。

本发明的涂料具有很好的隔热效果，可以很好的反射热和太阳光线，稳定性和实用性好，还具有很好的抗冲击能力。本发明复合涂料织物用于户外用品、服装、建筑、军事等领域，在需要保温、隔热场合大量应用。

本发明方法简单，生产成本低，适合于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1对应得到的织物涂层组织。

由图1可以看出，织物涂层均匀分布。

具体实施方式：

以下各实施例中，市购的各原料的具体如下：

聚乙烯醇的型号为2699；

蒙脱石的化学成分为：(Al₂,Mg₃)Si₄O₁₀OH₂·nH₂O。

2-甲基硅氧烷油(型号XY-201-1000CS)；

聚对苯二甲酸乙二醇酯(COC6H4COOCH2CH2O)Skyrol SH31 PET

聚二甲基硅氧烷(KF-6017)；

聚丙烯酰胺(型号C3012)；

甲苯二异氰酸酯(TDI)；

有机铋催化剂(DY-20)；

聚乙二醇(300)；

聚乙烯醇缩丁醛型号：BO3HX；

二羟甲基丙酸(DMPA)。

炉渣细粉中各成份的重量百分比为：氧化铝8-13％，氧化铁0.5-2％，氧化钙35-40％，氧化镁4-8％，氧化锰0.5-0.8％，其余为二氧化硅。

实施例一：

本发明高抗冲击性环保隔热织物涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，氯化钾复合体的配制：

各原料按重量百分比：2-甲基硅氧烷油8％，三聚磷酸钠9％，甘露醇5％，二氧化硅2％，其余氯化钾进行配料，在室温下将2-甲基硅氧烷油与二氧化硅混匀，形成混合物；将三聚磷酸钠(粉碎至10-30微米)、甘露醇、氯化钾混合均匀，形成混合物；再将两种混合物充分搅匀，即可得白色粉末状氯化钾复合体；

步骤2，炉渣复合体粉体制备：

1)首先分别将Cd(NO₃)₂·4H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O以及正硅酸乙酯Si(OC₂H₅)₄三者分别溶于无水乙醇中，形成三种溶液；三者加无水乙醇中的质量均为100克/L(每升无水乙醇中加入量)；

然后将硝酸银与偏钒酸铵的混合物溶于无水乙醇中，形成溶液；该混合物中硝酸银与偏钒酸铵的重量比为1：0.3，该混合物加入无水乙醇中的质量为10克/L(每升无水乙醇中混合物的加入量)；

再按照Cd、Co、Si、Ag离子的摩尔比为6：5：9：0.03将上述四种溶液混合，形成混合液；用质量浓度36％乙酸和质量浓度为65％浓硝酸的混合溶液调节混合液pH值至3，乙酸与浓硝酸体积比为2：1；向上述混合液中加入占混合液质量百分比为2％的聚乙二醇作为分散剂，以及加入去离子水促进正硅酸乙酯的水解，去离子水与上述正硅酸乙酯的体积比为1：8；将混合液搅拌2h后放置于60℃的水浴中陈化12小时，成胶A待用；

2)将聚丙烯酰胺与Li₂CO₃、La₂CO₃、M n(NO₃)₂按重量比1：0.01：1：0.1混合，90℃水浴加热10min后得粉红色胶体，70℃恒温2.5小时得淡黄色胶体B待用；

3)将炉渣细粉(细度10-30微米)与胶A、胶体B充分混合，炉渣粉体与胶A、胶体B三者的重量比为0.3：1：1；然后将混合体置于微波炉内以800℃ 加热20分钟，得到含Li、Mn、Si、Cd、Co、La炉渣复合粉体，研磨至20-50微米待用；

步骤3，复合水性树脂制备：

取干燥过的聚对苯二甲酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯按摩尔比1∶3加入到三口烧瓶中，再加入有机铋催化剂混合，形成混合物；有机铋催化剂加入量占混合物质量比为0.03％；在60℃下预聚1h，加入二羟甲基丙酸，加入的二羟甲基丙酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔比为1∶1，升温至80℃，扩链反应2h，冷却至45℃；然后加入占混合物质量比为0.5％的聚乙烯醇缩丁醛，再加入占混合物质量比为5％的丙酮搅拌5分钟，再用占混合物质量比为2％的N，N-二异丙基乙胺中和10min，加入占混合物质量比为3％的去离子水分散30min，形成复合水性树脂，备用；

步骤四，涂料制备：

各成份按重量百分比：聚乙烯醇1％，蒙脱石1％，聚二甲基硅氧烷0.5％，氯化钾复合体0.2％，乙基羟乙基纤维素0.5％，炉渣复合体粉体25％，水5％，其余为复合水性树脂进行配料，先将氯化钾复合体、蒙脱石、乙基羟乙基纤维素、炉渣复合体粉体搅拌混合1小时，然后加入复合水性树脂、水、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇搅拌混合1小时，即得到涂层材料。

实施例二：

步骤1，氯化钾复合体的配制：

各原料按重量百分比：2-甲基硅氧烷油10％，三聚磷酸钠11％，甘露醇6％，二氧化硅3％，其余氯化钾进行配料，在室温下将2-甲基硅氧烷油与二氧化硅混匀，形成混合物；将三聚磷酸钠(粉碎至10-30微米)、甘露醇、氯化钾混合均匀，形成混合物；再将两种混合物充分搅匀，即可得白色粉末状氯化钾复合体；

步骤2，炉渣复合体粉体制备：

1)首先分别将Cd(NO₃)₂·4H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O以及正硅酸乙酯Si(OC₂H₅)₄分别溶于无水乙醇中，形成三种溶液；三者加无水乙醇中的质量均为100克/L(每升无水乙醇中加入量)；

然后将硝酸银与偏钒酸铵的混合物溶于无水乙醇中，形成溶液；该混合物中硝酸银与偏钒酸铵的重量比为1：0.5，该混合物加入无水乙醇中的质量为13克/L(每升无水乙醇中加入量)；

再按照Cd、Co、Si、Ag离子的摩尔比为6：5：11：0.06将上述四种溶液混合，形成混合液；用质量浓度38％的乙酸和质量浓度为65％浓硝酸的混合溶液调节该混合液pH值至4.0，乙酸与浓硝酸体积比为2：1；向上述混合液中加入占混合液质量百分比为3％的聚乙二醇(300)作为分散剂，以及加入去离子水促进正硅酸乙酯的水解，去离子水与上述正硅酸乙酯的体积比为1：10；将混合液搅拌2h后放置于65℃的水浴中陈化13小时，成胶A待用；

2)将聚丙烯酰胺与Li₂CO ₃、La₂CO₃、M n(NO₃)₂按重量比1：0.01：1.3：0.1混合，95℃水浴加热15min后得粉红色胶体，70℃恒温3小时得淡黄色胶体B待用；

3)将炉渣细粉(细度10-30微米)与胶A、胶体B充分混合，炉渣粉体与胶A、胶体B三者的重量比为0.6：1：1.2；然后将混合体置于微波炉内以840℃加热25分钟，得到含Li、Mn、Si、Cd、Co、La炉渣复合粉体，研磨至20-50微米待用；

步骤3，复合水性树脂制备：

取干燥过的聚对苯二甲酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯按摩尔比1∶3加入到三口烧瓶中，再加入有机铋催化剂混合，形成混合物；有机铋催化剂加入量占混合物质量比为0.05％；在65℃下预聚1.5h，加入二羟甲基丙酸(DMPA)，加入的二羟甲基丙酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔比为1∶1，升温至85℃，扩链反应2.5h，冷却至48℃；然后加入占混合物质量比为0.8％的聚乙烯醇缩丁醛，再加入占混合物质量比为8％的丙酮搅拌10分钟，再用占混合物质量比为4％的N，N-二异丙基乙胺中和15min，加入占混合物质量比为5％的去离子水分散40min，形成复合水性树脂，备用；

步骤四，涂料制备：

各成份按重量百分比：聚乙烯醇2％，蒙脱石2％，聚二甲基硅氧烷1％，氯化钾复合体0.4％，乙基羟乙基纤维素1％，炉渣复合体粉体30％，水9％，其余为复合水性树脂进行配料，先将氯化钾复合体、蒙脱石、乙基羟乙基纤维素、炉渣复合体粉体搅拌混合1.5小时，然后加入复合水性树脂、水、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇搅拌混合1.5小时，即得到涂层材料。

实施例三：

本实例中涂料制备中各成份按以下重量百份比配料：聚乙烯醇1.5％，蒙脱石1.52％，聚二甲基硅氧烷0.8％，氯化钾复合体0.3％，乙基羟乙基纤维素0.7％，炉渣复合体粉体28％，水7％，其余为复合水性树脂。其余制备过程同实施例一。

实施例四：涂料制备时，成份配比不在本发明设计范围内。

本实例中涂料制备中各成份按以下重量百份比配料：聚乙烯醇0.5％，蒙脱石0.5％，聚二甲基硅氧烷0.2％，氯化钾复合体0.1％，乙基羟乙基纤维素0.3％，炉渣复合体粉体22％，水4％，其余为复合水性树脂。其余制备过程同实施例一。

实施例五：涂料制备时，成份配比不在本发明设计范围内。

本实例中涂料制备中各成份按以下重量百份比配料：聚乙烯醇3％，蒙脱石3％，聚二甲基硅氧烷3％，氯化钾复合体0.6％，乙基羟乙基纤维素2％，炉渣复合体粉体31％，水11％，余为复合水性树脂。其余制备过程同实施例一。

测试实例：

将以上各实施例得到的涂料，分别在纯棉织物上刮涂一遍后，厚度为300微米，120℃烘干5分钟。

实施例一至五得到的涂料,分别在HJ-R-1-1030全棉高密府绸织物上(100％棉)，单面刮涂一遍，涂层厚度为300微米左右，120℃烘干5分钟；分别对应下表得到涂层织物1-5。

采用如上同样织物和涂覆方法，将200910056507.8号申请的涂料得到对比涂层织物1，201310508988.8号申请的涂料得到对比涂层织物2。

测试时,用275W的红外灯模拟太阳光中的红外光源，通电待红外灯表面的温度恒定后，将涂有涂料的织物固定在隔热板中间的圆孔空隙中，圆孔空隙直径为30mm，将空隙圆孔的中心与红外灯的轴心对齐，调整红外灯与织物的距离为50cm，用红外测温仪测量织物背面温度随时间的变化情况。记录时间为起始温度和300s织物的温度。

由上表可以看出，聚乙烯醇、蒙脱石、聚二甲基硅氧烷、氯化钾复合体、乙基羟乙基纤维素、炉渣复合体粉体对材料的隔热效果及抗冲击性提高有帮助。但是这些添加物过多、水及复合水性树脂过少则削弱了涂料的铺展性。

Claims

1.一种高抗冲击性环保隔热织物涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，氯化钾复合体的配制：

各原料按重量百分比：2-甲基硅油8-10%，三聚磷酸钠 9-11%，甘露醇 5-6%，二氧化硅2-3%，其余氯化钾进行配料，在室温下将2-甲基硅油与二氧化硅混匀，形成混合物；将三聚磷酸钠、甘露醇、氯化钾混合均匀，形成混合物；再将两种混合物充分搅匀，即得白色粉末状氯化钾复合体；

步骤2，炉渣复合体粉体制备：

1）首先分别将Cd(NO₃)₂·4H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O以及正硅酸乙酯Si(OC₂H₅)₄分别溶于无水乙醇中，形成三种溶液；三者向每升无水乙醇中的加入质量均为100克；

再按照Cd、Co、Si、Ag原子的摩尔比为6：5：（9-11）:（0.03-0.06）将上述四种溶液混合，形成混合液；用乙酸和浓硝酸的混合溶液调节混合液pH 值至2.5～4.0，乙酸与浓硝酸体积比为2：1；向上述混合液中加入占混合液质量百分比为2-3% 的聚乙二醇作为分散剂，以及加入去离子水，去离子水与上述正硅酸乙酯的体积比为1：8-10；将混合液搅拌2h后放置于60-65℃的水浴中陈化12-13小时，成胶A待用；

2）将聚丙烯酰胺与Li₂CO₃、La₂CO₃、Mn(NO₃)₂按重量比1：0.01：（1-1.3）：0.1混合，90-95℃水浴加热10-15min后得粉红色胶体，70℃恒温2.5-3小时得淡黄色胶体B待用；

3）将炉渣细粉与胶A、胶体B充分混合，炉渣粉体与胶A、胶体B三者的重量比为（0.3-0.6）：1：（1-1.2）；然后将混合体置于微波炉内以800-850℃加热20-25分钟，得到含Li、Mn、Si、Cd、Co、La的炉渣复合粉体，研磨至20-50微米待用，所用炉渣细粉中各成份的重量百分比为：氧化铝8-13%，氧化铁0.5-2%，氧化钙35-40%，氧化镁4-8%，氧化锰0.5-0.8%，其余为二氧化硅；

步骤3，复合水性树脂制备：

取干燥过的聚对苯二甲酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯按摩尔比1∶3加入到三口容器中，再加入有机铋催化剂混合，形成混合物；有机铋催化剂加入量占混合物质量比0.03-0.05%；在60-65℃下预聚1-1.5h后加入二羟甲基丙酸，二羟甲基丙酸的加入量与聚对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔比为1∶1 ，升温至 80-85℃，扩链反应 2-2.5h，冷却至45-48℃；然后加入占混合物质量比为0.5-0.8%的聚乙烯醇缩丁醛，再加入占混合物质量比为5-8%的丙酮搅拌5-10分钟，再用占混合物质量比1-4%的N，N-二异丙基乙胺中和10-15min，再加入占混合物质量比为3-5%的去离子水分散30-40min，形成复合水性树脂，备用；

步骤四，涂料制备：

各成份按重量百分比：聚乙烯醇1-2%，蒙脱石1-2%，聚二甲基硅氧烷0.5-1%，上述氯化钾复合体0.2-0.4%，乙基羟乙基纤维素0.5-1%，上述炉渣复合体粉体25-30%，水5-9%，其余为上述复合水性树脂进行配料，先将氯化钾复合体、蒙脱石、乙基羟乙基纤维素、炉渣复合体粉体搅拌混合1-1.5小时，然后加入复合水性树脂、水、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇搅拌混合1-1.5小时，即得到涂层材料。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征是：步骤2中，所用乙酸的质量浓度为36%-38%；浓硝酸的质量浓度为65%。