CN105349032A - 建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法 - Google Patents

建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法，该建筑涂料组分包括比丙烯酸改性有机硅树脂、纳米陶瓷树脂、聚乙烯醇、改性纳米氧化锡锑、纳米二氧化钛、钛白粉、苯丙乳液、紫外线遮蔽纳米材料分散液、近红外短波阻隔纳米材料分散液以及混合溶剂等。本发明提供的建筑用涂料，其耐候、耐化学品、耐水、硬度等各方面的性能均非常优异，且比使用有机成膜物质环保；本发明采用多种纳米陶瓷材料组合而成，每种材料对太阳辐射中的不同辐射波段有阻隔，经过组合复配后，可以阻隔太阳辐射中的全部的紫外和红外辐射，隔热效果优异；且有自洁功能，表面不带电荷、不沾水和粉尘，可用于各类建筑外墙的涂装。

Description

建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑用涂料配方及其制备方法，具体涉及一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法。
背景技术
涂料，是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜涂层，因涂层暴露于大气中，冷热变化、空气氧化等作用，涂层易发生开裂、粉化、剥落、变色等现象，是涂层失去原有的装饰保护功能。这一问题都会给居住的居民造成困扰，所以应发展集装饰、防裂、防水灯多功能于一体的弹性防水抗裂涂料产品。
建筑涂料作为一类用于房屋装修的涂料产品，有的建筑对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求，有的建筑对防水、防冻、抗裂有特殊要求，有的对装饰有特殊要求。居住性改进功能主要是对室内涂装而言，就是有助于改进居住环境的功能，如隔音性、吸音性、防结露性等。涂于物体表面能形成具有保护装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标志等)的固态涂膜的一类液体或固体材料之总称。涂料种类繁多、用途极广。在国民经济和人民生活中起重要作用，人均年使用涂料量是一个国家生活水平的重要指标。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种遮盖力高、干燥快、耐水性、抗裂和耐擦拭性优异的耐水抗裂建筑涂料是非常必要的。
近年来随着世界科学技术和社会生产的迅猛发展，人们越来越意识到环境和能源问题已经成为21世纪亟待解决的问题。中国有着世界上最庞大的人口群，因此有着大量的现有建筑物以及在建的各类建筑物。到2020年底，全国的住房面积预计将会达到70亿m2左右，建筑能耗将会迅速增长到全国能源消费总量的30％以上。因此，国家政府不但要提高我国在建的以及未来将要建造的建筑的节能设计标准，而且也要在已建造的原始建筑物上进行节能的改造。因此建筑节能问题已成为我国亟待解决的问题之一，其中使用节能隔热涂料是一种有效的途径。与此同时，我国的环境问题日益变得突出和复杂，金属的腐蚀无处不在。目前，我国每年因金属材料的腐蚀造成超过5000亿元的损失，钢铁作为最主要的金属材料，其腐蚀防护具有非常重要的意义，特别是在沿海城市烟雾严重地区和酸雨及环境污染严重地区。采用涂料涂装防止金属腐蚀是应用最广泛、最有效、最经济的手段。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种耐候、耐化学品、耐水、硬度等各方面的性能均非常优异，且比使用有机成膜物质环保；本发明采用多种纳米陶瓷材料组合而成，每种材料对太阳辐射中的不同辐射波段有阻隔，经过组合复配后，可以阻隔太阳辐射中的全部的紫外和红外辐射，隔热效果优异；且有自洁功能，表面不带电荷、不沾水和粉尘，可用于各类建筑外墙的涂装的建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料及其制备方法。
技术方案：本发明所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，包括如下质量份的组分组成：
比丙烯酸改性有机硅树脂20-80份
纳米陶瓷树脂10-40份
聚乙烯醇20-50份
改性纳米氧化锡锑10-25份
纳米二氧化钛5-10份
钛白粉10-12份
苯丙乳液10-15份
紫外线遮蔽纳米材料分散液2-5份
近红外短波阻隔纳米材料分散液5-15份
混合溶剂10-20份
润湿剂1-3份
分散剂2-5份
消泡剂5-10份
流平剂1-3份
增稠剂6-10份
纳米透明颜色浆料0.5-2份
去离子水40-100份。
进一步的，所述紫外线遮蔽纳米材料分散液是紫外线遮蔽纳米材料的35wt%分散液，所述的紫外线遮蔽纳米材料是氧化铈、氧化锌、氧化铁、氧化钇、氧化钨、硼化铈中的一种。
进一步的，所述混合溶剂是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙酰乙酸甲酯、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述润湿剂采用聚醚改性有机硅化合物或辛基酚聚氧乙烯醚润湿剂。
进一步的，所述分散剂为5040分散剂或KS-82分散剂。
进一步的，所述消泡剂采用FL-12消泡剂或W-082有机硅消泡剂。
进一步的，所述流平剂聚氨酯2020流平剂或是聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体，增稠剂采用8088增稠剂或ASE60增稠剂。
进一步的，所述纳米透明颜色浆料纳米级透明氧化铁颜料色浆，所述纳米透明颜料色浆的颜色为黄色、红色、绿色或棕色。
本发明还公开了一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备改性纳米氧化锡锑：将聚合单体丙烯酸与去离子水按体积比为4～6:2～4混合，然后加入结晶四氯化锡和三氧化锑在磁力搅拌器下搅拌20-40分钟，得到均相体系，然后加入过硫酸铵溶液，用磁力搅拌器进行加热搅拌；在恒温干燥箱中250-350℃下干燥2-4小时，冷却后研磨，并在加热炉内加热煅烧，即得纳米氧化锡锑；将纳米氧化锡锑放入真空干燥箱中与干燥3小时后，加入无水乙醇瓶中分散30-60分钟，然后滴加偶联剂溶液反应6小时后用无数乙醇洗涤、干燥后得到改性纳米氧化锡锑；
（2）制备近红外短波阻隔纳米材料分散液：将10-40重量份的偏钨酸铵或按重量比含有1.5-3%氯化铵的偏钨酸铵和氯化铵混合物配成35wt%的水溶液，取2-5重量份的碳酸铷、碳酸锂、碳酸钾或碳酸铯配成50wt%水溶液，将两者混合得到混合液体，将混合液体以150-200℃加热，得到粉末状初始产物；将初始产物于氢气还原环境下，以400-600℃加热10-45分钟，得到隔热材料粉体；将隔热材料粉体加到异丙醇溶剂中配成25wt%的溶液，并加入相对于隔热材料粉体20wt%的具有酸性基团共聚体的分散剂，研磨分散得到所述的近红外短波阻隔纳米材料分散液；
（3）将纳米二氧化钛、改性纳米氧化锡锑、紫外线遮蔽纳米材料分散液和近红外短波阻隔纳米材料分散液以及去离子水一起搅拌，并加入润湿剂、分散剂和消泡剂，搅拌速度为150-200r/min,搅拌时间30-80分钟，得到预处理液；
（4）将比丙烯酸改性有机硅树脂、纳米陶瓷树脂、聚乙烯醇、钛白粉、苯丙乳液投入到不锈钢分散釜中，开始搅拌，在300r/min的剪切分散下，依次加入去离子水、流平剂、增稠剂，并低速剪切分散30-60分钟后再加入上述预处理液以及纳米透明颜色浆料，快速搅拌900-1500r/min，剪切分散2-3小时后静置过滤即可。
有益效果：本发明提供的建筑用涂料，其耐候、耐化学品、耐水、硬度等各方面的性能均非常优异，且比使用有机成膜物质环保；本发明采用多种纳米陶瓷材料组合而成，每种材料对太阳辐射中的不同辐射波段有阻隔，经过组合复配后，可以阻隔太阳辐射中的全部的紫外和红外辐射，隔热效果优异；且有自洁功能，表面不带电荷、不沾水和粉尘，可用于各类建筑外墙的涂装。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，包括如下质量份的组分组成：
比丙烯酸改性有机硅树脂20份
纳米陶瓷树脂10份
聚乙烯醇20份
改性纳米氧化锡锑10份
纳米二氧化钛5份
钛白粉10份
苯丙乳液10份
紫外线遮蔽纳米材料分散液2份
近红外短波阻隔纳米材料分散液5份
混合溶剂10份
润湿剂1份
分散剂2份
消泡剂5份
流平剂1份
增稠剂6份
纳米透明颜色浆料0.5份
去离子水40份。
进一步的，所述紫外线遮蔽纳米材料分散液是紫外线遮蔽纳米材料的35wt%分散液，所述的紫外线遮蔽纳米材料是氧化铈、氧化锌、氧化铁、氧化钇、氧化钨、硼化铈中的一种。
进一步的，所述混合溶剂是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙酰乙酸甲酯、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种的混合物。
上述建筑涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备改性纳米氧化锡锑：将聚合单体丙烯酸与去离子水按体积比为4:2混合，然后加入结晶四氯化锡和三氧化锑在磁力搅拌器下搅拌20分钟，得到均相体系，然后加入过硫酸铵溶液，用磁力搅拌器进行加热搅拌；在恒温干燥箱中250℃下干燥2小时，冷却后研磨，并在加热炉内加热煅烧，即得纳米氧化锡锑；将纳米氧化锡锑放入真空干燥箱中与干燥3小时后，加入无水乙醇瓶中分散30分钟，然后滴加偶联剂溶液反应6小时后用无数乙醇洗涤、干燥后得到改性纳米氧化锡锑；
（2）制备近红外短波阻隔纳米材料分散液：将10重量份的偏钨酸铵或按重量比含有1.5%氯化铵的偏钨酸铵和氯化铵混合物配成35wt%的水溶液，取2重量份的碳酸铷、碳酸锂、碳酸钾或碳酸铯配成50wt%水溶液，将两者混合得到混合液体，将混合液体以150℃加热，得到粉末状初始产物；将初始产物于氢气还原环境下，以400℃加热10分钟，得到隔热材料粉体；将隔热材料粉体加到异丙醇溶剂中配成25wt%的溶液，并加入相对于隔热材料粉体20wt%的具有酸性基团共聚体的分散剂，研磨分散得到所述的近红外短波阻隔纳米材料分散液；
（3）将纳米二氧化钛、改性纳米氧化锡锑、紫外线遮蔽纳米材料分散液和近红外短波阻隔纳米材料分散液以及去离子水一起搅拌，并加入润湿剂、分散剂和消泡剂，搅拌速度为150r/min,搅拌时间30分钟，得到预处理液；
（4）将比丙烯酸改性有机硅树脂、纳米陶瓷树脂、聚乙烯醇、钛白粉、苯丙乳液投入到不锈钢分散釜中，开始搅拌，在300r/min的剪切分散下，依次加入去离子水、流平剂、增稠剂，并低速剪切分散30分钟后再加入上述预处理液以及纳米透明颜色浆料，快速搅拌900r/min，剪切分散2小时后静置过滤即可。
实施例2
一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，包括如下质量份的组分组成：
比丙烯酸改性有机硅树脂80份
纳米陶瓷树脂40份
聚乙烯醇50份
改性纳米氧化锡锑25份
纳米二氧化钛10份
钛白粉12份
苯丙乳液15份
紫外线遮蔽纳米材料分散液5份
近红外短波阻隔纳米材料分散液15份
混合溶剂20份
润湿剂3份
分散剂5份
消泡剂10份
流平剂3份
增稠剂10份
纳米透明颜色浆料2份
去离子水100份。
进一步的，所述紫外线遮蔽纳米材料分散液是紫外线遮蔽纳米材料的35wt%分散液，所述的紫外线遮蔽纳米材料是氧化铈、氧化锌、氧化铁、氧化钇、氧化钨、硼化铈中的一种。
进一步的，所述混合溶剂是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙酰乙酸甲酯、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种的混合物。
上述建筑涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备改性纳米氧化锡锑：将聚合单体丙烯酸与去离子水按体积比为6:4混合，然后加入结晶四氯化锡和三氧化锑在磁力搅拌器下搅拌40分钟，得到均相体系，然后加入过硫酸铵溶液，用磁力搅拌器进行加热搅拌；在恒温干燥箱中350℃下干燥4小时，冷却后研磨，并在加热炉内加热煅烧，即得纳米氧化锡锑；将纳米氧化锡锑放入真空干燥箱中与干燥3小时后，加入无水乙醇瓶中分散60分钟，然后滴加偶联剂溶液反应6小时后用无数乙醇洗涤、干燥后得到改性纳米氧化锡锑；
（2）制备近红外短波阻隔纳米材料分散液：将40重量份的偏钨酸铵或按重量比含有3%氯化铵的偏钨酸铵和氯化铵混合物配成35wt%的水溶液，取5重量份的碳酸铷、碳酸锂、碳酸钾或碳酸铯配成50wt%水溶液，将两者混合得到混合液体，将混合液体以200℃加热，得到粉末状初始产物；将初始产物于氢气还原环境下，以600℃加热45分钟，得到隔热材料粉体；将隔热材料粉体加到异丙醇溶剂中配成25wt%的溶液，并加入相对于隔热材料粉体20wt%的具有酸性基团共聚体的分散剂，研磨分散得到所述的近红外短波阻隔纳米材料分散液；
（3）将纳米二氧化钛、改性纳米氧化锡锑、紫外线遮蔽纳米材料分散液和近红外短波阻隔纳米材料分散液以及去离子水一起搅拌，并加入润湿剂、分散剂和消泡剂，搅拌速度为200r/min,搅拌时间80分钟，得到预处理液；
（4）将比丙烯酸改性有机硅树脂、纳米陶瓷树脂、聚乙烯醇、钛白粉、苯丙乳液投入到不锈钢分散釜中，开始搅拌，在300r/min的剪切分散下，依次加入去离子水、流平剂、增稠剂，并低速剪切分散60分钟后再加入上述预处理液以及纳米透明颜色浆料，快速搅拌1500r/min，剪切分散3小时后静置过滤即可。
实施例3
一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，包括如下质量份的组分组成：
比丙烯酸改性有机硅树脂50份
纳米陶瓷树脂25份
聚乙烯醇35份
改性纳米氧化锡锑15份
纳米二氧化钛7份
钛白粉11份
苯丙乳液12份
紫外线遮蔽纳米材料分散液4份
近红外短波阻隔纳米材料分散液10份
混合溶剂15份
润湿剂2份
分散剂3份
消泡剂7份
流平剂2份
增稠剂8份
纳米透明颜色浆料1份
去离子水70份。
进一步的，所述紫外线遮蔽纳米材料分散液是紫外线遮蔽纳米材料的35wt%分散液，所述的紫外线遮蔽纳米材料是氧化铈、氧化锌、氧化铁、氧化钇、氧化钨、硼化铈中的一种。
进一步的，所述混合溶剂是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙酰乙酸甲酯、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种的混合物。
上述建筑涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备改性纳米氧化锡锑：将聚合单体丙烯酸与去离子水按体积比为5:3混合，然后加入结晶四氯化锡和三氧化锑在磁力搅拌器下搅拌30分钟，得到均相体系，然后加入过硫酸铵溶液，用磁力搅拌器进行加热搅拌；在恒温干燥箱中300℃下干燥3小时，冷却后研磨，并在加热炉内加热煅烧，即得纳米氧化锡锑；将纳米氧化锡锑放入真空干燥箱中与干燥3小时后，加入无水乙醇瓶中分散45分钟，然后滴加偶联剂溶液反应6小时后用无数乙醇洗涤、干燥后得到改性纳米氧化锡锑；
（2）制备近红外短波阻隔纳米材料分散液：将25重量份的偏钨酸铵或按重量比含有2%氯化铵的偏钨酸铵和氯化铵混合物配成35wt%的水溶液，取2.5重量份的碳酸铷、碳酸锂、碳酸钾或碳酸铯配成50wt%水溶液，将两者混合得到混合液体，将混合液体以170℃加热，得到粉末状初始产物；将初始产物于氢气还原环境下，以500℃加热25分钟，得到隔热材料粉体；将隔热材料粉体加到异丙醇溶剂中配成25wt%的溶液，并加入相对于隔热材料粉体20wt%的具有酸性基团共聚体的分散剂，研磨分散得到所述的近红外短波阻隔纳米材料分散液；
（3）将纳米二氧化钛、改性纳米氧化锡锑、紫外线遮蔽纳米材料分散液和近红外短波阻隔纳米材料分散液以及去离子水一起搅拌，并加入润湿剂、分散剂和消泡剂，搅拌速度为170r/min,搅拌时间55分钟，得到预处理液；
（4）将比丙烯酸改性有机硅树脂、纳米陶瓷树脂、聚乙烯醇、钛白粉、苯丙乳液投入到不锈钢分散釜中，开始搅拌，在300r/min的剪切分散下，依次加入去离子水、流平剂、增稠剂，并低速剪切分散45分钟后再加入上述预处理液以及纳米透明颜色浆料，快速搅拌1200r/min，剪切分散2.5小时后静置过滤即可。
本发明提供的建筑用涂料，其耐候、耐化学品、耐水、硬度等各方面的性能均非常优异，且比使用有机成膜物质环保；本发明采用多种纳米陶瓷材料组合而成，每种材料对太阳辐射中的不同辐射波段有阻隔，经过组合复配后，可以阻隔太阳辐射中的全部的紫外和红外辐射，隔热效果优异；且有自洁功能，表面不带电荷、不沾水和粉尘，可用于各类建筑外墙的涂装。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：包括如下质量份的组分组成：
比丙烯酸改性有机硅树脂20-80份
纳米陶瓷树脂10-40份
聚乙烯醇20-50份
改性纳米氧化锡锑10-25份
纳米二氧化钛5-10份
钛白粉10-12份
苯丙乳液10-15份
紫外线遮蔽纳米材料分散液2-5份
近红外短波阻隔纳米材料分散液5-15份
混合溶剂10-20份
润湿剂1-3份
分散剂2-5份
消泡剂5-10份
流平剂1-3份
增稠剂6-10份
纳米透明颜色浆料0.5-2份
去离子水40-100份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述紫外线遮蔽纳米材料分散液是紫外线遮蔽纳米材料的35wt%分散液，所述的紫外线遮蔽纳米材料是氧化铈、氧化锌、氧化铁、氧化钇、氧化钨、硼化铈中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述混合溶剂是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙酰乙酸甲酯、乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述润湿剂采用聚醚改性有机硅化合物或辛基酚聚氧乙烯醚润湿剂。
5.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述分散剂为5040分散剂或KS-82分散剂。
6.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述消泡剂采用FL-12消泡剂或W-082有机硅消泡剂。
7.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述流平剂聚氨酯2020流平剂或是聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体，增稠剂采用8088增稠剂或ASE60增稠剂。
8.根据权利要求1所述的一种建筑外墙用环保、隔热、防水耐热型涂料，其特征在于：所述纳米透明颜色浆料纳米级透明氧化铁颜料色浆，所述纳米透明颜料色浆的颜色为黄色、红色、绿色或棕色。
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