CN106349832A - 一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料及其制备方法，该涂料是由以下原料按质量百分比制成：弹性氟碳乳液40‑60%，金红石钛白粉1‑15%，反射钛白粉5‑8%，功能性填料10‑20%，分散润湿剂1‑1.5%，消泡剂0.3‑0.5%，防腐防霉剂0.3‑0.6%，防冻剂1‑2%，成膜助剂0.5‑2%，耐擦洗增强剂0.2‑0.5%，助剂0.1‑0.2%，聚氨酯流平增稠剂0.8‑1.5%，无机复合颜料0‑5%，余量为水。该彩色弹性氟碳反射隔热涂料具有杰出的耐候性，并具有优异的抗沾污性、耐洗刷性以及优异的外墙装饰性能等，弹性好可抵抗细微裂纹，同时产品能满足客户不同色彩要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料及其制备方法。
背景技术
氟碳涂料因其特有的结构，具有极高的耐候性、耐沾污性等性能，广泛用于外墙涂料装饰，但是市面上较多的氟碳涂料为刚性，不具备弥盖细微裂纹能力，近几年较多氟碳工程存在开裂现象。近几年保温技术发展迅速，隔热涂料保温技术因其施工简便性得到极大的推广，隔热涂料多为弹性乳胶漆，耐候性能一般，少数公司研发的氟碳隔热涂料隔热效果和耐候效果可以，但是不具备弹性，无法抵御细微裂缝。此外，现有氟碳涂料多为分组分型，含有溶剂，对环境影响较大，单组份氟碳涂料较少，即便有也是普通氟碳乳液混拼丙烯酸弹性乳液，耐候性一般。因此，开发一种具备高耐候性、耐沾污性、具备弹性弥盖细微裂缝，同时具有反射隔热功能的弹性氟碳涂料，能弥补上述不足，环保、节能、装饰性高，实用价值高。
发明内容
本发明提供一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，该涂料不仅具有较好的隔热效果和优异的耐候性，还具有较好的弹性，可以抵御外墙涂装常见的细微裂缝，避免热桥的产生，达到长久的保温效果，环保节能，装饰性强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，该涂料是由以下原料按质量百分比制成：
弹性氟碳乳液：40-60%，
金红石钛白粉：1-15%，
反射钛白粉：5-8%，
功能性填料：10-20%，
分散润湿剂：1-1.5%，
消泡剂：0.3-0.5%，
防腐防霉剂：0.3-0.6%，
防冻剂：1-2%，
成膜助剂：0.5-2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
助剂：0.1-0.2%，
聚氨酯流平增稠剂：0.8-1.5%，
无机复合颜料：0-5%，
余量为水。本发明的涂料具有高耐候性、耐沾污性、具有良好弹性能够弥盖细小裂纹，同时具有反射高太阳光反射比和红外反射比。本发明的彩色弹性氟碳反射隔热涂料制成白色、黑色、黄色、红色、蓝色、绿色、橙色、紫色和它们的组合色。
作为优选，所述的功能性填料选自云母粉、硫酸钡、重钙粉、高岭土中的一种或几种。
作为优选，所述耐擦洗增强剂为聚醚改性有机硅。
作为优选，彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料：所述的无机复合颜料包括反射黑、反射红、反射黄、蓝、绿、橙、紫、黄中的一种或几种。
作为优选，所述的分散润湿剂为含亲和颜料基团的高分子量嵌段共聚物；所述的消泡剂为是破泡聚硅氧烷消泡剂；所述的防冻剂为乙二醇或丙二醇中的一种或两种；所述的成膜助剂选自2 ,2 ,4-三甲基-1 ,3-戊二醇-异丁酸单酯；所述的助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述的聚氨酯流平增稠剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
作为优选，水性弹性氟碳反射隔热白色或浅色基料：
弹性氟碳乳液：45%，
金红石钛白粉：15%，
反射钛白粉550：8%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：8%，
分散润湿剂：1%，
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：0-1%，
余量为水。
作为优选，水性弹性氟碳反射隔热中色基料：
弹性氟碳乳液：50%，
金红石钛白粉：6%，
反射钛白粉550：8%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：12%，
分散润湿剂：1.2%
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：1-3%，
余量为水。
作为优选，水性弹性氟碳反射隔热深色基料：
弹性氟碳乳液：50%，
金红石钛白粉：0.5%，
反射钛白粉800：6%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：20%，
分散润湿剂：1.2%，
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：3-5%，
余量为水。
一种所述的水性彩色弹性氟碳反射隔热涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：反射浆料的预分散：按照配比将水、分散润湿剂、消泡剂、助剂、金红石钛白粉、反射钛白粉、功能性填料按顺序加入分散缸，300±50r/min的转速下混合均匀，然后在1200-1400r/min的转速下分散30-50分钟，至浆料细度≤40微米；
步骤二：弹性氟碳反射隔热涂料基料配制：步骤一得到的浆料在转速600±50r/min下，按顺序加入弹性氟碳乳液、成膜助剂、防冻剂、防腐防霉剂、耐擦洗增强剂、聚氨酯流平增稠剂，混合均匀；
步骤三：彩色弹性氟碳反射隔热涂料配制：步骤二得到的基料在转速800±50 r /min下，加入配方量的无机复合颜料中的一种或几种，制得涂料。
所述的弹性氟碳乳液中氟和碳形成牢固的C-F键骨架，其耐候性、耐沾污性、低温柔韧性、耐水性等均较好。弹性氟碳乳液为特种氟树脂聚合的阴离子型氟碳乳液，可常温固化成膜，无需固化剂，极低VOC，绿色环保。丙烯酸分子均匀渗透入PVDF/PTFE/PHFP分子结构内，形成聚合物互穿网络结构，涂层具有高耐候、耐沾污性、良好的弹性。
所述的金红石钛白粉为一种性能优异的填料，有很好的遮盖能力及耐老化性能，此外钛白粉还可以起到无机颜料的作用。金红石钛白粉为高耐候性钛白粉，在涂料中提供高遮盖力和耐候性。
所述的反射钛白提供高红外反射率，可以在不同颜色条件下，提供符合标准的太阳光反射比，近红外反射率以及半球发射率。优选美国亨斯迈公司的ALTIRIS 550，ALTIRIS800。
所述的功能性填料选自云母粉、硫酸钡、重钙粉、高岭土中的一种或几种，在涂料中起到骨架作用，在降低制造成本同时提高涂料的漆膜硬度，还能增强涂料的韧性。此外，云母粉还可以提高涂料阻挡紫外线和水份渗透能力，增强涂层耐候，延迟粉化、防止龟裂。本发明中的云母粉和硫酸钡优选1250目粒径的。
所述耐擦洗增强剂为聚醚改性有机硅，该材料能与乳液形成牢固化学键，极大提高乳液的物理机械强度，同时该产品与无机表面的底材形成牢固的硅氧键，大大提高涂层的附着力、耐水性。
所述的无机复合颜料关键在于其可以吸收可见光获得色彩并且具有较高反射红外线的能力，包括反射黑、反射红、反射黄、蓝、绿、橙、紫、黄一种或几种。
本发明原料中包含了一些常用功能性助剂，如分散润湿剂、消泡剂、助剂、防腐防霉剂、防冻剂、成膜助剂和聚氨酯流平增稠剂等。这些常用功能性助剂的具体功能及作用机理如下：
分散润湿剂可以降低表面张力，具有极好的润湿和铺展能力，可提高颜料和填料的加入量而不增加粘度。本发明中的润湿分散剂可为本领域常规使用的润湿分散剂。
消泡剂兼具破泡性和抑泡性，可选择本领域常规使用的消泡剂。
助剂用于调节涂料的PH值，增加颜料和填料的润湿分散性和颜料的展色性。本发明中的助剂优选2-氨基-2-甲基-1-丙醇，该物质作为一种有效的共分散剂可以有效防止颜料的重聚集，并且提高涂料的综合性能。
防腐防霉剂，是指能抑制涂料致腐微生物，防止涂料破乳变质的一类制剂。优选异噻唑啉酮类杀菌剂，其能稳定于水中且不释放游离甲醛。
成膜助剂又称聚结助剂，能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能。一般乳液会有成膜温度，当环境温度低于乳液成膜温度时乳液不易成膜，成膜助剂能改善乳液成膜机理，帮助成膜。成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的特性。本发明中的成膜助剂优选2 ,2 ,4-三甲基-1 ,3-戊二醇-异丁酸单酯。
增稠剂是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。增稠剂对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。本发明中的增稠剂优选聚氨酯类增稠剂。
防冻剂起到防冻作用，同时具有改善施工性。优选乙二醇或丙二醇一种或两种。
本发明的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，是一种全水性环保型产品。所述的反射钛白粉通过改良处理和包覆，使之粒径达到一定的设定范围提供高红外反射率。所述的无机复合彩色颜料关键在于可以吸收可见光获得色彩并且具有较高反射红外线能力。该彩色弹性氟碳反射隔热涂料具有杰出的耐候性，并具有优异的抗沾污性、耐洗刷性以及优异的外墙装饰性能等，弹性好可抵抗细微裂纹，同时产品能满足客户不同色彩要求，节能效果显著，具有极强的市场推广前景。
本发明的有益效果是：本发明的水性彩色弹性氟碳反射隔热涂料，其主要原理弹性氟碳乳液采用特殊的聚合工艺，丙烯酸分子均匀地渗透到PVDF/PTEE/PHFP分子结构内，形成聚合物互穿结构乳液，同时改变C-F链段，使其具有一定的柔韧性，从而使得制得涂料具备高耐候性和弹性。同时采用反射颜料以及无机复合颜料使得涂层具有高反射率，有效的降低太阳辐射的热量，产品节能效果显著，相比于现有技术而言具有突出的实质性特点和显著进步。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
弹性氟碳乳液，无锡万博涂料化工有限公司，WF-TFT-10；
金红石钛白粉，美国杜邦公司，R902；
耐擦洗增强剂，佛山荷叶化工，H-808；无机复合颜料，克莱恩公司IR颜料。
实施例1 白漆或浅色漆（白色）
一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，该涂料是由以下原料制成：
水：14.1kg
分散润湿剂（731A）：1kg
消泡剂（SN-154）：0.4kg
助剂（AMP-95）：0.2kg
金红石钛白粉（R902）：15kg
反射钛白粉（550）：8kg
云母粉（1250目）：4kg
超细硫酸钡（1250目）：8kg
弹性氟碳乳液（WF-10）：45kg
防冻剂（乙二醇）：1.5kg
成膜助剂（C-12）：0.8kg
耐擦洗增强剂（H-808）:0.5kg
聚氨酯流平增稠剂（RM-8）：1kg
防腐防霉剂：0.5kg。
制备方法：先将水加入分散缸，低速条件下（转速300r/min）逐步加入731A、SN-154、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、550、云母粉、超细硫酸钡高速（转速1200r/min）分散30min，至细度≤45，然后在中速条件下（转速600r/min）依次加入WF-01、乙二醇、C-12、H-808、RM-8、防腐防霉剂和水搅拌15min即可得到白色或浅色基料。
根据弹性建筑涂料JG/T172-2014、建筑用水性氟涂料HG/T4104-2009、建筑反射隔热涂料JG/T235-2014中相关检测项目，实际测试结果见表1。
表1
| 测试项目 | 标准值 | 检测值 |
| 1、断裂伸长率/% | 150 | 300 |
| 2、拉伸强度/MPa | ≥2.0 | 2.5 |
| 3、耐沾污（白色） | ＜25 | 15 |
| 4、耐人工老化（氙灯） | 5000h变色≤2级，粉化≤1级 | 合格 |
| 5、基料中氟含量/% | 6 | 8 |
| 6、L | ≥80 | 98.5 |
| 7、太阳光反射比 | ≥0.65 | 0.91 |
| 8、近红外反射比 | ≥0.80 | 0.90 |
| 9、半球反射率 | ≥0.85 | 0.88 |
实施例2 中色（中咖啡色）
一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，该涂料是由以下原料制成：
去离子水：10.4kg
分散润湿剂（731A）：1.2kg
消泡剂（SN-154）：0.4kg
助剂（AMP-95）：0.2kg
金红石钛白粉（R902）：6kg
反射钛白粉（550）：8kg
云母粉（1250目）：4kg
超细硫酸钡（1250目）：12kg
弹性氟碳乳液（WF-10）：50kg
防冻剂（乙二醇）：1.5kg
成膜助剂（C-12）：0.8kg
耐擦洗增强剂（H-808）:0.5kg
聚氨酯流平增稠剂（RM-8）：1kg
防腐防霉剂：0.5kg
反射黑：0.5kg
反射红：1kg
反射黄：2kg。
制备方法：先将水加入分散缸，低速条件下（转速300r/min）逐步加入731A、SN-154、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、550、云母粉、超细硫酸钡高速（转速1200r/min）分散30min，至细度≤45，然后在中速条件下（转速600r/min）依次加入WF-01、乙二醇、C-12、H-808、RM-8、防腐防霉剂、搅拌15min即可得到中色基料。按照色浆配方依次加入，中速搅拌（转速800r/min）均匀，即可得到中咖啡色材料。
根据弹性建筑涂料JG/T172-2014、建筑用水性氟涂料HG/T4104-2009、建筑反射隔热涂料JG/T235-2014中相关检测项目，实际测试结果见表2。
表2
| 测试项目 | 标准值 | 检测值 |
| 1、断裂伸长率/% | 150 | 320 |
| 2、拉伸强度/MPa | ≥2.0 | 2.3 |
| 3、耐人工老化（氙灯） | 5000h变色≤2级，粉化≤1级 | 合格 |
| 4、基料中氟含量/% | 6 | 8 |
| 5、L | 40>L>80 | 50.3 |
| 6、太阳光反射比 | ≥0.4 | 0.51 |
| 7、近红外反射比 | ≥L/100 | 0.75 |
| 8、半球反射率 | ≥0.85 | 0.89 |
实施例3 深色漆（深灰色）
一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，该涂料是由以下原料制成：
去离子水：7.9kg
分散润湿剂（731A）：1.2kg
消泡剂（SN-154）：0.4kg
助剂（AMP-95）：0.2kg
金红石钛白粉（R902）：0.5kg
反射钛白粉（800）：6kg
云母粉（1250目）：4kg
超细硫酸钡（1250目）：20kg
弹性氟碳乳液（WF-10）：50kg
防冻剂（乙二醇）：1.5kg
成膜助剂（C-12）：0.8kg
耐擦洗增强剂（H-808）:0.5kg
聚氨酯流平增稠剂（RM-8）：1kg
防腐防霉剂：0.5kg
反射黑：2kg
反射红：:1.5kg
反射黄：0.8kg
蓝色：0.5kg
紫色0.7kg。
制备方法：先将水加入分散缸，低速条件下（转速300r/min）逐步加入731A、SN-154、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、550、云母粉、超细硫酸钡高速（转速1200r/min）分散30min，至细度≤45，然后在中速条件下（转速600r/min）依次加入WF-01、乙二醇、C-12、H-808、RM-8、防腐防霉剂、搅拌15min即可得到深色基料。按照色浆配方依次加入，中速搅拌（转速800r/min）均匀，即可得到中咖啡色材料。
根据弹性建筑涂料JG/T172-2014、建筑用水性氟涂料HG/T4104-2009、建筑反射隔热涂料JG/T235-2014中相关检测项目，实际测试结果见表3。
表3
| 测试项目 | 标准值 | 检测值 |
| 1、断裂伸长率/% | 150 | 315 |
| 2、拉伸强度/MPa | ≥2.0 | 2.3 |
| 3、耐人工老化（氙灯） | 5000h变色≤2级，粉化≤1级 | 合格 |
| 4、基料中氟含量/% | 6 | 8 |
| 5、L | L＜40 | 31.2 |
| 6、太阳光反射比 | ≥0.25 | 0.38 |
| 7、近红外反射比 | ≥0.40 | 0.48 |
| 8、半球反射率 | ≥0.85 | 0.89 |
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (9)
1.一种彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于该涂料是由以下原料按质量百分比制成：
弹性氟碳乳液：40-60%，
金红石钛白粉：1-15%，
反射钛白粉：5-8%，
功能性填料：10-20%，
分散润湿剂：1-1.5%，
消泡剂：0.3-0.5%，
防腐防霉剂：0.3-0.6%，
防冻剂：1-2%，
成膜助剂：0.5-2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
助剂：0.1-0.2%，
聚氨酯流平增稠剂：0.8-1.5%，
无机复合颜料：0-5%，
余量为水。
2.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：所述的功能性填料选自云母粉、硫酸钡、重钙粉、高岭土中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：所述耐擦洗增强剂为聚醚改性有机硅。
4.根据权利要求1所述的，其特征在于彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料：所述的无机复合颜料包括反射黑、反射红、反射黄、蓝、绿、橙、紫、黄中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：所述的分散润湿剂为含亲和颜料基团的高分子量嵌段共聚物；所述的消泡剂为是破泡聚硅氧烷消泡剂；所述的防冻剂为乙二醇或丙二醇中的一种或两种；所述的成膜助剂选自2 ,2 ,4-三甲基-1,3-戊二醇-异丁酸单酯；所述的助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述的聚氨酯流平增稠剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：水性弹性氟碳反射隔热白色或浅色基料：
弹性氟碳乳液：45%，
金红石钛白粉：15%，
反射钛白粉550：8%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：8%，
分散润湿剂：1%，
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：0-1%，
余量为水。
7.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：水性弹性氟碳反射隔热中色基料：
弹性氟碳乳液：50%，
金红石钛白粉：6%，
反射钛白粉550：8%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：12%，
分散润湿剂：1.2%
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：1-3%，
余量为水。
8.根据权利要求1所述的彩色水性弹性氟碳反射隔热涂料，其特征在于：水性弹性氟碳反射隔热深色基料：
弹性氟碳乳液：50%，
金红石钛白粉：0.5%，
反射钛白粉800：6%，
云母粉：4%，
超细硫酸钡：20%，
分散润湿剂：1.2%，
消泡剂：0.4%，
防腐防霉剂：0.5%，
防冻剂：1.5%，
成膜助剂：0.8%，
助剂：0.2%，
耐擦洗增强剂：0.2-0.5%，
聚氨酯流平增稠剂：1%，
无机复合颜料：3-5%，
余量为水。
9.一种权利要求1所述的水性彩色弹性氟碳反射隔热涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：反射浆料的预分散：按照配比将水、分散润湿剂、消泡剂、助剂、金红石钛白粉、反射钛白粉、功能性填料按顺序加入分散缸，300±50r/min的转速下混合均匀，然后在1200-1400r/min的转速下分散30-50分钟，至浆料细度≤40微米；
步骤二：弹性氟碳反射隔热涂料基料配制：步骤一得到的浆料在转速600±50r/min下，按顺序加入弹性氟碳乳液、成膜助剂、防冻剂、防腐防霉剂、耐擦洗增强剂、聚氨酯流平增稠剂，混合均匀；
步骤三：彩色弹性氟碳反射隔热涂料配制：步骤二得到的基料在转速800±50 r /min下，加入配方量的无机复合颜料中的一种或几种，制得涂料。
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