CN104877474A - 建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺，由以下重量份的组分组成：水、羟乙基纤维素醚、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚丙烯酸铵盐类分散剂、醇类表面活性剂、消泡剂、CMIT/MIT的复合物、成膜助剂、丙二醇或丙三醇1～2份、改性金红石型钛白粉10～25份、填料2～5份、纳米金属杂化浆、彩色空心陶瓷微珠、乳液22～45份、流平剂0.05～0.5份、碱溶胀型增稠剂；所述纳米金属杂化浆将纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液加入到反应釜中，常温下工作压力0.5MP搅拌分散过滤获得纳米金属杂化浆。本发明对太阳广谱具有优异的辐射、反射作用，可以提高涂料的太阳反射比和半球发射率，隔热效果优于传统产品，生产容易，不影响涂层的常规性能。

Description

建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑涂料领域，具体涉及一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺。
背景技术
随着不可再生资源的日益枯，全球掀起了新型的工业革命，业内定义为工业革命3.0。由此电动汽车、全球最大的太阳能飞机意义亮相。可以遇见未来的工业将以环保绿色节能为主导方向。
我国政府一直关注着环保节能方面的创新，在建筑方面对环保节能要求也在进一步的提高，许多外墙保温材料如预后春笋般不断的涌现。从XPS和EPS板材到外墙保温砂浆，再到最新的反射隔热涂料。但是，目前市场上，保温材料都存在着不同的缺陷。最早的XPS和EPS板材存在施工工艺复杂，防火要求高，造价高的问题，近年市场在逐渐萎缩。保温砂浆等材料，由于保温效率低，也只能作为板材保温的一种补充。传统反射隔热涂料由于涂层薄等原因，目前只能解决夏季高温时的反射隔热，对于冬季的保温效率反而没有板材保温那么明显。只有具备冬天保暖、夏天隔热，才能称之为真正的保温。这样的保温材料冬季阻止由室内向室外传热，夏季由外至内传导，从而使室内保持适当温度的能力。
从热传递的方式来看，分为三种，热对流、热传导和热辐射。XPS和EPS板材以及保温砂浆只对热传导起到阻隔的作用，反射隔热涂料则兼具到传导和辐射。建筑反射隔热涂料又称太阳热反射隔热涂料，其涂层能够有效反射和辐射太阳辐照能量。穿越大气层后到达地面的太阳光中红外线能量居多大约占总能量的55%，次之是可见光约占45%，紫外线占1%以下，防晒隔热涂料，是集反射、辐射与空心微珠隔热与一体的新型降温隔热涂料，热反射率高，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，同时在漆中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递，三大功效保证了涂刷漆的物体降温，确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。热反射隔热防晒漆在阳光强烈时，涂料可以降低物体表面温度20℃以上。建筑反射隔热涂料通过对红外线和可见光高度反射及有效发射远红外散热的方式，抑制材料表层吸收日照能量造成的温度上升而达到隔热目的。但是现有的反射隔热涂料在只能在高明度的情况下才能有效的反射太阳光的热能，在中、低明度下，反射效率大打折扣。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料，其对太阳广谱具有优异的辐射、反射作用，可以提高涂料的太阳反射比和半球发射率，隔热效果优于传统产品，生产容易，不影响涂层的常规性能；同时提供一种上述建筑外墙用纳米反射隔热涂料的制备工艺。
为达到上述目的，本发明采用的第一个技术方案是：一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料，由以下重量份的组分组成：
水                                       8.5～24份，
羟乙基纤维素醚                          0.05～0.5份，
2-氨基-2-甲基-1-丙醇                      0.03～0.3份，
聚丙烯酸铵盐类分散剂                     0.3～0.8份，
醇类表面活性剂                     0.01～0.03份，
消泡剂                                   0.1～0.6份，
CMIT/MIT的复合物                       0.1～0.4份，
成膜助剂                                  1.05～2份，
防冻剂                                      1～2份，
改性金红石型钛白粉                        10～25份，
填料                                        2～5份，
纳米金属杂化浆                    20～45份，
彩色空心陶瓷微珠                           7～20份，
乳液                                      22～45份，
流平剂                                  0.05～0.5份，
碱溶胀型增稠剂                           0.1～0.8份；
所述纳米金属杂化浆通过以下方法获得：将纳米氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氮化钛分别加入到基本溶液获得相应的纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液，所述基本溶液由乙二胺四乙酸二钠、去离子水、缓冲溶液组成；再将纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液加入到反应釜中，常温下工作压力0.5MP搅拌分散过滤获得纳米金属杂化浆；
所述填料为煅烧高岭土、绢云母、重质碳酸钙中的至少一种；所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液中的至少一种。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
上述方案中，所述纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照10：10：8：2的体积比混合。
为达到上述目的，本发明采用的第二个技术方案是：一种用于上述建筑外墙用纳米反射隔热涂料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、在分散缸中加入8.5~24份的水和0.05~0.5份的羟乙基纤维素醚，开动搅拌机调速至800转/分，依次加入1~2份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
步骤二、待纤维素完全溶解后加入1~2份的丙二醇或丙三醇、0.3～0.8份的分散剂、0.1份的醇类表面活性剂、1.05~2份的成膜助剂、0.1~0.6份的消泡剂、0.1～0.4份的CMIT/MIT的复合物，搅拌均匀后，继续加入10～25份的改性金红石型钛白粉、2～5份的煅烧高岭土、7~20份彩色空心陶瓷微珠、20～45份的纳米金属杂化浆；
步骤三、提高转数至1200转/分，分散30分钟。细度合格后，将转速调整至800转/分，加入22～45份乳液、0.05～0.5份的流平剂、0.1～0.8份的第二增稠剂，搅拌15分钟后过滤得到纳米反射隔热涂料。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
上述方案中，所述纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.5～5.5：4～5.5：3.5～4.5：1～1.8的体积比混合。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺，对太阳广谱具有优异的辐射、反射作用，可以提高涂料的太阳反射比和半球发射率，隔热效果优于传统产品，生产容易，不影响涂层的常规性能，解决了传统使用隔热粉料存在的分散不佳、二次团聚等问题；从而保证产品体系较一般同类产品不易腐败，具有更长的储存寿命。
2. 本发明建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺，其采用特定配方和工艺获得的纳米金属杂化浆为核心，配以改性金红石型的钛白粉，通过使用完成预期目标，掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质，具有热发射率高的优点，在波长8~13.5μm 的区域内，地面上的红外辐射可以直接辐射到外层空间，在此波段内，太阳辐射和大气辐射能远低于地面向外层空间的辐射能，因此如果在此波段内使涂料的发射率尽可能高，那么在辐射体表面，热量就能以红外辐射的方式高效地发射到大气外层，达到建筑物隔热目的，红外辐射涂料辐射5~15μm 波段内的红外线的能力在85 %以上，能够以热发射的形式将吸收的热量辐射掉，从而促使室内以室外同样的速率降温，且改性金红石型的钛白粉表面经过SiO2和AL2O3低密度包膜处理，能很好的对太阳光中的可见光部分进行散射；其次，配方中进一步添加羟乙基纤维素醚0.05~0.5份、碱溶胀型增稠剂0.1~0.8份，很好的促进纳米金属杂化浆在体系中分散稳定性，防止二次絮凝的情况发生，从而使该产品具有高效率的反射和辐射太阳光的技术效果。
3. 本发明建筑外墙用纳米反射隔热涂料及其制备工艺，其在配方中进一步添加彩色空心陶瓷微珠作为填料，在热传导方面切断了热量的传播，从而冬季阻隔了热量的散失，夏季减少热量的导入，与纳米杂化金属配合完成拒热的目的，经试验数据统计，当彩色空心微珠在配方中添加量达到7%～15%之间，产品隔绝热效传递能达到75%，在80度烘箱烘烤2小时后，涂有含陶瓷微珠的容器温度上升小于5℃，同时由于微珠本身具有颜色，可以调制出多种色彩，可省略了传统涂料的调色工序，简化生产步骤，从而降低生产成本。
具体实施方式
实施例1~4：一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料，由以下重量份的组分组成：
水                                       8.5～24份，
羟乙基纤维素醚                          0.05～0.5份，
2-氨基-2-甲基-1-丙醇                      0.03～0.3份，
聚丙烯酸铵盐类分散剂                     0.3～0.8份，
醇类表面活性剂                     0.01～0.03份，
消泡剂                                   0.1～0.6份，
CMIT/MIT的复合物                       0.1～0.4份，
成膜助剂                                  1.05～2份，
防冻剂                                      1～2份，
改性金红石型钛白粉                        10～25份，
填料                                        2～5份，
纳米金属杂化浆                    20～45份，
彩色空心陶瓷微珠                           7～20份，
乳液                                      22～45份，
流平剂                                  0.05～0.5份，
碱溶胀型增稠剂                           0.1～0.8份；
所述填料为煅烧高岭土、绢云母、重质碳酸钙中的至少一种；所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液中的至少一种；
所述建筑外墙用纳米反射隔热涂料具体由以下重量份的组分组成：
表1
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
水 10 15.8 18 22
羟乙基纤维素醚 0.25 0.28 0.3 0.35
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 0.05 0.05 0.1 0.1
聚丙烯酸铵盐类分散剂 0.3 0.5 0.6 0.8
醇类表面活性剂 0.01 0.01 0.25 0.03
消泡剂 0.1 0.2 0.3 0.3
CMIT/MIT的复合物 0.1 0.15 0.2 0.3
成膜助剂 1.2 1.4 1.6 1.8
丙二醇或丙三醇 1 1.2 1.5 1.8
改性金红石型钛白粉 15 18 20 23
填料 3 3.5 4 4.5
纳米金属杂化浆 25 30 40 45
彩色空心陶瓷微珠 10 13 17 19
乳液 25 32 40 45
流平剂 0.2 0.2 0.4 0.5
碱溶胀型增稠剂 0.1 0.25 0.2 0.4
所述纳米金属杂化浆通过以下方法获得：将纳米氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氮化钛分别加入到基本溶液获得相应的纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液，所述基本溶液由乙二胺四乙酸二钠、去离子水、缓冲溶液组成；再将纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液加入到反应釜中，常温下工作压力0.5MP搅拌分散过滤获得纳米金属杂化浆。
实施例1中纳米金属杂化浆中纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.5：4.5：3.8：1的体积比混合；实施例2中纳米金属杂化浆中纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照5：4.8：4.2：1.2的体积比混合；实施例3中纳米金属杂化浆中纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.8：5.2：3.8：1.5的体积比混合；实施例4中纳米金属杂化浆中纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照5.5：4：4：1.5的体积比混合。
一种用于上述建筑外墙用纳米反射隔热涂料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、在分散缸中加入8.5~24份的水和0.05~0.5份的羟乙基纤维素醚，开动搅拌机调速至800转/分，依次加入1~2份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
步骤二、待纤维素完全溶解后加入1~2份的丙二醇或丙三醇、0.3～0.8份的分散剂、0.1份的醇类表面活性剂、1.05~2份的成膜助剂、0.1~0.6份的消泡剂、0.1～0.4份的CMIT/MIT的复合物，搅拌均匀后，继续加入10～25份的改性金红石型钛白粉、2～5份的煅烧高岭土、7~20份彩色空心陶瓷微珠、20～45份的纳米金属杂化浆；
步骤三、提高转数至1200转/分，分散30分钟。细度合格后，将转速调整至800转/分，加入22～45份乳液、0.05～0.5份的流平剂、0.1～0.8份的第二增稠剂，搅拌15分钟后过滤得到纳米反射隔热涂料。
上述纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.5～5.5：4～5.5：3.5～4.5：1～1.8的体积比混合。
本发明经性能检测，达到JG/T 235-2014《建筑反射隔热涂料》和GB/T 9755-2014中优等品全部性能要求，检测结果如下：
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种建筑外墙用纳米反射隔热涂料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：
水                                       8.5～24份，
羟乙基纤维素醚                          0.05～0.5份，
2-氨基-2-甲基-1-丙醇                      0.03～0.3份，
聚丙烯酸铵盐类分散剂                     0.3～0.8份，
醇类表面活性剂                     0.1～0.3份，
消泡剂                                   0.1～0.6份，
CMIT/MIT的复合物                       0.1～0.4份，
成膜助剂                                  1.05～2份，
防冻剂                                      1～2份，
改性金红石型钛白粉                        10～25份，
填料                                        2～5份，
纳米金属杂化浆                    20～45份，
彩色空心陶瓷微珠                           7～20份，
乳液                                      22～45份，
消泡剂                                    0.1～0.3
流平剂                                  0.05～0.5份，
防霉剂                                   0.5～1.2
碱溶胀型增稠剂                         0.1～0.8份；
所述纳米金属杂化浆通过以下方法获得：将纳米氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氮化钛分别加入到基本溶液获得相应的纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液，所述基本溶液由乙二胺四乙酸二钠、去离子水、缓冲溶液组成；再将纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液加入到反应釜中，常温下工作压力0.5MP搅拌分散过滤获得纳米金属杂化浆；
所述填料为煅烧高岭土、绢云母、重质碳酸钙中的至少一种；所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的建筑外墙用纳米反射隔热涂料，其特征在于：所述纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.5～5.5：4～5.5：3.5～4.5：1～1.8的体积比混合。
3.根据权利要求1所述的建筑外墙用纳米反射隔热涂料，其特征在于：所述防冻剂为丙二醇或丙三醇。
4.一种用于权利要求1所述的建筑外墙用纳米反射隔热涂料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、在分散缸中加入8.5~24份的水和0.05~0.5份的羟乙基纤维素醚，开动搅拌机调速至800转/分，依次加入1~2份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
步骤二、待纤维素完全溶解后加入1~2份的丙二醇或丙三醇、0.3～0.8份的分散剂、0.1份的醇类表面活性剂、1.05~2份的成膜助剂、0.1~0.6份的消泡剂、0.1～0.4份的CMIT/MIT的复合物，搅拌均匀后，继续加入10～25份的改性金红石型钛白粉、2～5份的煅烧高岭土、7~20份彩色空心陶瓷微珠、20～45份的纳米金属杂化浆；
步骤三、提高转数至1200转/分，分散30分钟，
细度合格后，将转速调整至800转/分，加入22～45份乳液、0.05～0.5份的流平剂、0.1～0.8份的第二增稠剂，搅拌15分钟后过滤得到纳米反射隔热涂料。
5.根据权利要求1所述的建筑外墙用纳米反射隔热涂料的制备工艺，其特征在于：所述纳米氧化硅单体溶液、纳米氧化铝单体溶液、纳米氧化锌单体溶液和纳米氮化钛单体溶液按照4.5～5.5：4～5.5：3.5～4.5：1～1.8的体积比混合。
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