CN106380972A - 具有保温隔热功能的多彩复层涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料及其制备方法，复层涂料从内到外包括底层涂料、主涂层涂料和罩面清漆，通过在底层涂料和主涂层涂料中添加功能性填料以及在罩面清漆中添加纳米隔热浆，制备出既有阻隔效果，又有反射效果的隔热涂料。与现有技术相比，本发明通过整体功能性填料的导入，使多彩复层涂膜达到隔热效果，减少热量由外部传入内部，节省能耗；产品的抗裂能力强，透过外部隔热涂饰层的隔热效果，缩短外保温层温变范围，有效提高外包温层的抗裂能力，透过导入功能性材料，减慢涂膜的降解速度，提高涂层使用寿命。

Description

具有保温隔热功能的多彩复层涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其是涉及一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料及其制备方法。
背景技术
使用天然花岗石材作为建筑内外立面装饰材料正逐步被淘汰，由于天然石材的开采困乏、开采对自然环境的破坏和对环境的污染、石材源矿的天然色差以及钢挂石材的安全性差等因素，以涂料形式取代天然花岗石材的花色效果由然而生。
水性多彩涂料是近年来运用于建筑内外墙装饰涂料领域的热点产品，装饰效果突出，产品通过一次性喷涂于乳胶色漆或石英彩砂漆表面，干燥后可同时呈现多种色彩花纹，形象效果逼真，有类似于花岗岩石般的外观装饰效果。相比天然花岗石材，具有很大的价格优势，可节省装饰成本，同时该涂料层薄质轻，施工工艺简单，安全性及环保性和天然干挂石材相比都大大提高，非常适合应用于高档建筑物如写字楼、宾馆酒店、住家、医院以及别墅等内外立面的装饰，有助于提升建筑物形象与档次。
为了达到生态环保、节能减排目标，对民用建筑物、输热管道、工业热力设备等，必须采取有效的隔热和保温措施，使用具有保温隔热作用的涂料是一种很好的办法。传统的水性隔热涂料颜色单一，而市面上的多彩涂料又缺乏保温隔热功能，且稳定性不佳。传统的水性多彩涂料仅是单纯仿花岗岩的颜色，具备隔热效果的多彩涂料在市场上很少出现。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，从内到外包括底层涂料、主涂层涂料和罩面清漆，
所述的底层涂料包括以下组份及重量份含量：RO水25-40，纤维素0.1-1，分散剂0.1-1，颜填料10-30，消泡剂0.1-0.3，成膜助剂1-2，乳液20-50，防冻剂0.8-1.5，PH调节剂0.2-0.4，杀菌剂0.2-0.4，功能性填料10-30，第一增稠剂0.1-0.5；
所述的主涂层涂料由颜料组份、分散介质和清漆组成，所述的颜料组份包括以下组份及重量份含量：RO水20-40，纤维素0.7-2.0，乳液20-40，分散剂0.1-0.3，颜填料5-20，纳米耐老化剂0.5-1.0，消泡剂0.1-0.3，成膜助剂1-2，防冻剂0.8-1.5，无机保护胶溶液5-10，PH调节剂0.2-0.4，杀菌剂0.2-0.4，功能性填料10-30，第二增稠剂1-5；所述的分散介质包括以下组份及重量份含量：RO水30-75，成膜助剂0.3-0.8，流变剂0.2-0.5，乳液5-10，有机保护胶溶液5-20，消泡剂0.1-0.3，无机保护胶溶液10-50，纳米耐老化剂1-5，偶联剂0.5-1.0；所述的清漆包括以下组份及重量份含量：RO水10-50，纳米隔热浆1-10，乳液50-90，PH调节剂0.1-0.3，杀菌剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，成膜助剂0.6-2，防冻剂0.5-1.5，第一增稠剂0.3-1；
所述的罩面清漆包括以下组份及重量份含量：RO水20-40，乳液50-90，纳米隔热浆1-10，消泡剂0.1-0.5，成膜助剂1-5，防冻剂1-3，杀菌剂0.1-0.5，PH调节剂0.1-0.5，第一增稠剂0.2-1.0。
所述的纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，所述的纳米隔热浆选自纳米三氧化二砷、纳米氧化铟锡、纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌中的一种或多种混合物。
所述的纤维素为羫乙基纤维素醚，所述的分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，所述的防冻剂为丙二醇，所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
所述的无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，所述的有机保护胶溶液为有机纤维素醚类化合物，选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素的一种或多种混合物，所述的流变剂为二氧化硅，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述的PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述的杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物。
所述的颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种混合物。
所述的乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液、水性无机复合丙烯酸聚合物乳液、有机硅水性丙烯酸系树脂或水性聚氨酯树脂的一种或多种混合物。
所述的消泡剂为改性聚硅氧烷或有机硅改性矿物油的一种或两种混合物。
所述的功能性填料为空心玻璃微珠、漂珠或陶瓷微珠的一种或多种混合物。
所述的第一增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂或缔合型聚氨酯增稠剂的一种或两种混合物，所述的第二增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵。
所述的具有保温隔热功能的多彩复层涂料的制备方法，具体采用以下方法制备：
(1)底层涂料的制备
按配方备料，在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、防冻剂、颜填料后，控制搅拌速率为900-1200rpm，分散30-50min；再依序加入乳液、消泡剂、成膜助剂、PH调节剂、杀菌剂和功能性填料，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，均速搅拌10min；
(2)主涂层涂料的制备
a.制备颜料组份
按配方备料，在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、颜填料、消泡剂和纳米耐老化剂，控制搅拌速率为900-1200rp，分散20-40min，再依序加入成膜助剂、防冻剂、乳液、无机保护胶溶液、功能性填料、PH调节剂、杀菌剂和第二增稠剂，控制搅拌速率为800～1000rpm，搅拌5-15min，即得颜料组份；
b.制备分散介质
按配方备料，在RO水中依次加入流变剂和成膜助剂，控制搅拌速率为1000-1200rpm，搅拌5-15min；再依次加入乳液、有机保护胶溶液、消泡剂、无机保护胶溶液、纳米耐老化剂和偶联剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得分散介质；
c.制备清漆
按配方备料，在RO水中加入乳液，搅拌速度控制为500-800rpm，依序加入纳米隔热浆、PH调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，最后加入第二增稠剂，搅拌速度控制为900-1200rpm，搅拌5-15min即得清漆；
d.主涂层涂料的制备
将步骤(a)制得的颜料组份加入到步骤(b)制得的分散介质中，分散介质对颜料进行包覆，然后造粒、静置4-8h，最后加入步骤(c)制得的清漆，搅拌均匀即得主涂层涂料；
(3)罩面清漆的制备
按配方备料，RO水中依序加入乳液、纳米隔热浆，分散4-6min，再依序加入消泡剂、防冻剂、成膜助剂、杀菌剂和PH调节剂后，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为700-1000rpm，搅拌5-15min，即得罩面清漆。
本发明制得的多彩复层涂料在使用时，先将底层涂料喷涂在样品上，然后再喷涂主涂层涂料，最后喷涂罩面清漆。
本发明制得的多彩复层涂料采用阻隔型、反射型和辐射型三种隔热原理进行设计。复层涂料由多层涂层共同组成，构建出既有阻隔效果，又有反射效果的隔热涂料。阻隔型主要阻止热能传导，利用低的导热系数材料来屏蔽热量交换，阻隔型隔热涂料的隔热效果与涂料涂膜厚相关，本发明将功能性填料涂料成膜后，涂膜充满孔隙，其导热系数一般小于0.06W/(m·K)，具有很好的隔热保温性能；反射型隔热降温原理通过涂膜的反射作用将太阳光中的可见光与近红外光部分反射到外部空间，使太阳照射到涂膜表面的大部分能量反射，而不被涂膜吸收，其性能与涂膜表面的反射率有关；热辐射型隔热原理是通过波的辐射形式把涂膜吸收的热量以一定的波长发射到空气中，从而达到降温的目的。
本发明将底层涂料设计为阻隔为主反射为辅的涂料层，在底层涂料添加功能性材料，起到阻隔大多数热源的效果，并提供少许反射功能；水性多彩主涂层涂料部分设计为反射为主的隔热功能性涂层，在主涂层涂料中加入功能性材料和纳米隔热浆，将大多数照射到涂层的可见光与近红外光部分反射到外部空间，并提供部分阻隔热源效果，此外，前两道涂层设计有高耐候抗老化功能，达到提高隔热效果的持久性；最后罩面清漆层面主要起反射热源，加入纳米隔热浆，具备高耐污性能、防水性能及耐候性能，保护前两涂层并辅助提升隔热性能的作用，涂料稳定性高。
通过整体功能性填料的导入，使多彩复层涂膜达到隔热效果，减少热量由外部传入内部，节省能耗；产品的抗裂能力强，透过外部隔热涂饰层的隔热效果，缩短外保温层温变范围，有效提高外包温层的抗裂能力，透过导入功能性材料，减慢涂膜的降解速度，提高涂层使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1与对比例1
表1-3为实施例1与对比例1中各组分的配料，其中，纤维素为羫乙基纤维素醚，分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，防冻剂为丙二醇，成膜助剂为十二碳醇酯，纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，纳米隔热浆为纳米三氧化二砷或纳米氧化铝，无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，有机保护胶溶液为羟乙基纤维素，流变剂为二氧化硅，偶联剂为钛酸酯偶联剂，PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物，颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种，乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液，消泡剂为改性聚硅氧烷，功能性填料为空心玻璃微珠或漂珠，第一增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂，第二增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵。
表1实施例1与对比例底层涂料与罩面清漆配方
表2实施例1与对比例1的主涂层涂料分散介质配方
表3实施例1与对比例1主涂层涂料的颜料组份与清漆配方
具体采用以下步骤制备：
(1)底层涂料的制备
在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、防冻剂、颜填料后，控制搅拌速率为900-1200rpm，分散30-50min；再依序加入乳液、消泡剂、成膜助剂、PH调节剂、杀菌剂和功能性填料，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，均速搅拌10min；
(2)主涂层涂料的制备
a.制备颜料组份
在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、颜填料、消泡剂和纳米耐老化剂，控制搅拌速率为900-1200rp，分散20-40min，再依序加入成膜助剂、防冻剂、乳液、无机保护胶溶液、功能性填料、PH调节剂、杀菌剂和第二增稠剂，控制搅拌速率为800～1000rpm，搅拌5-15min，即得颜料组份；
b.制备分散介质
在RO水中依次加入流变剂和成膜助剂，控制搅拌速率为1000-1200rpm，搅拌5-15min；再依次加入乳液、有机保护胶溶液、消泡剂、无机保护胶溶液、纳米耐老化剂和偶联剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得分散介质；
c.制备清漆
在RO水中加入乳液，搅拌速度控制为500-800rpm，依序加入纳米隔热浆、PH调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，最后加入第二增稠剂，搅拌速度控制为900-1200rpm，搅拌5-15min即得清漆；
d.主涂层涂料的制备
将步骤(a)制得的颜料组份加入到步骤(b)制得的分散介质中，分散介质对颜料进行包覆，然后造粒、静置4-8h，最后加入步骤(c)制得的清漆，搅拌均匀即得主涂层涂料；
(3)罩面清漆的制备
RO水中依序加入乳液、纳米隔热浆，分散4-6min，再依序加入消泡剂、防冻剂、成膜助剂、杀菌剂和PH调节剂后，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为700-1000rpm，搅拌5-15min，即得罩面清漆。
制得的多彩复层涂料在使用时，先将底层涂料喷涂在样品上，然后再喷涂主涂层涂料，最后喷涂罩面清漆，底层涂料每平米用量为1.5kg，主涂层涂料用量为每平米达到0.6-0.7kg，罩面清漆用量为每平米0.1-0.2kg，参照JG/T 235-2014制板要求与测试方法进行检测，结果如表4所示。
表4实施例1与对比例1测试结果
由表4可知，采用本发明配方，复层涂料的隔热效果显著，满足JG/T235-2014标准，达到了节能环保的目的，而对比例则达不到要求。
实施例2-4
实施例2-4与实施例1采用相同的制备方法，具体配方如表5-9所示。
表5实施例2-4底层涂料配方
表6实施例2-4主涂层涂料颜料组份配方
表7实施例2-4主涂层涂料分散介质配方
表8实施例2-4主涂层涂料清漆配方
表9实施例2-4罩面清漆配方
上述，纤维素为羫乙基纤维素醚，分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，防冻剂为丙二醇，成膜助剂为十二碳醇酯，纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，纳米隔热浆为纳米氧化硅或纳米氧化锌，无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，有机保护胶溶液为羟乙基纤维素，流变剂为二氧化硅，偶联剂为钛酸酯偶联剂，PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物，颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种，乳液为水性无机复合丙烯酸聚合物乳液，消泡剂为有机硅改性矿物油，功能性填料为陶瓷微珠，第一增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂，第二增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵。

Claims (10)

1.一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，从内到外包括底层涂料、主涂层涂料和罩面清漆，
所述的底层涂料包括以下组份及重量份含量：RO水25-40，纤维素0.1-1，分散剂0.1-1，颜填料10-30，消泡剂0.1-0.3，成膜助剂1-2，乳液20-50，防冻剂0.8-1.5，PH调节剂0.2-0.4，杀菌剂0.2-0.4，功能性填料10-30，第一增稠剂0.1-0.5；
所述的主涂层涂料由颜料组份、分散介质和清漆组成，所述的颜料组份包括以下组份及重量份含量：RO水20-40，纤维素0.7-2.0，乳液20-40，分散剂0.1-0.3，颜填料5-20，纳米耐老化剂0.5-1.0，消泡剂0.1-0.3，成膜助剂1-2，防冻剂0.8-1.5，无机保护胶溶液5-10，PH调节剂0.2-0.4，杀菌剂0.2-0.4，功能性填料10-30，第二增稠剂1-5；所述的分散介质包括以下组份及重量份含量：RO水30-75，成膜助剂0.3-0.8，流变剂0.2-0.5，乳液5-10，有机保护胶溶液5-20，消泡剂0.1-0.3，无机保护胶溶液10-50，纳米耐老化剂1-5，偶联剂0.5-1.0；所述的清漆包括以下组份及重量份含量：RO水10-50，纳米隔热浆1-10，乳液50-90，PH调节剂0.1-0.3，杀菌剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，成膜助剂0.6-2，防冻剂0.5-1.5，第一增稠剂0.3-1；
所述的罩面清漆包括以下组份及重量份含量：RO水20-40，乳液50-90，纳米隔热浆1-10，消泡剂0.1-0.5，成膜助剂1-5，防冻剂1-3，杀菌剂0.1-0.5，PH调节剂0.1-0.5，第一增稠剂0.2-1.0。
2.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，所述的纳米隔热浆选自纳米三氧化二砷、纳米氧化铟锡、纳米氧化铝、纳米氧化硅或纳米氧化锌中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的纤维素为羫乙基纤维素醚，所述的分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，所述的防冻剂为丙二醇，所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
4.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，所述的有机保护胶溶液为有机纤维素醚类化合物，选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素的一种或多种混合物，所述的流变剂为二氧化硅，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述的PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述的杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物。
5.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液、水性无机复合丙烯酸聚合物乳液、有机硅水性丙烯酸系树脂或水性聚氨酯树脂的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的消泡剂为改性聚硅氧烷或有机硅改性矿物油的一种或两种混合物。
8.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的功能性填料为空心玻璃微珠、漂珠或陶瓷微珠的一种或多种混合物。
9.根据权利要求1所述的一种具有保温隔热功能的多彩复层涂料，其特征在于，所述的第一增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂或缔合型聚氨酯增稠剂的一种或两种混合物，所述的第二增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵。
10.一种如权利要求1所述的具有保温隔热功能的多彩复层涂料的制备方法，其特征在于，具体采用以下方法制备：
(1)底层涂料的制备
按配方备料，在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、防冻剂、颜填料后，控制搅拌速率为900-1200rpm，分散30-50min；再依序加入乳液、消泡剂、成膜助剂、PH调节剂、杀菌剂和功能性填料，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，均速搅拌10min；
(2)主涂层涂料的制备
a.制备颜料组份
按配方备料，在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、颜填料、消泡剂和纳米耐老化剂，控制搅拌速率为900-1200rp，分散20-40min，再依序加入成膜助剂、防冻剂、乳液、无机保护胶溶液、功能性填料、PH调节剂、杀菌剂和第二增稠剂，控制搅拌速率为800～1000rpm，搅拌5-15min，即得颜料组份；
b.制备分散介质
按配方备料，在RO水中依次加入流变剂和成膜助剂，控制搅拌速率为1000-1200rpm，搅拌5-15min；再依次加入乳液、有机保护胶溶液、消泡剂、无机保护胶溶液、纳米耐老化剂和偶联剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得分散介质；
c.制备清漆
按配方备料，在RO水中加入乳液，搅拌速度控制为500-800rpm，依序加入纳米隔热浆、PH调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，最后加入第二增稠剂，搅拌速度控制为900-1200rpm，搅拌5-15min即得清漆；
d.主涂层涂料的制备
将步骤(a)制得的颜料组份加入到步骤(b)制得的分散介质中，分散介质对颜料进行包覆，然后造粒、静置4-8h，最后加入步骤(c)制得的清漆，搅拌均匀即得主涂层涂料；
(3)罩面清漆的制备
按配方备料，RO水中依序加入乳液、纳米隔热浆，分散4-6min，再依序加入消泡剂、防冻剂、成膜助剂、杀菌剂和PH调节剂后，最后加入第一增稠剂，控制搅拌速率为700-1000rpm，搅拌5-15min，即得罩面清漆。
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