CN106497260A - 一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法。该耐洗刷隔热外墙涂层材料以油酸改性贝壳粉和空心微珠为主要填料，所用的乳液为水性氟碳乳液，颜料为钛白粉；该耐洗刷隔热外墙涂层材料的制备步骤如下：步骤一、按耐洗刷隔热外墙涂料中各组分的质量配比称取原料；步骤二、向水性氟碳乳液中加入钛白粉、改性贝壳粉、润湿剂、分散剂、消泡剂和水，之后在室温下研磨分散均匀，得到混合物；步骤三、向上述混合物中加入空心微珠和成膜助剂，搅拌，得到耐洗刷隔热外墙涂层材料；经过测试，本发明制备的涂层材料具有优异的隔热降温性能和耐洗刷性能。

Description

一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂层材料领域，具体涉及一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法。
背景技术
民用建筑中，墙体连续不断地接受来自太阳的强烈辐射后表面温度升高，例如在炎热的夏天建筑外墙及屋顶表面的温度可以达到40～50℃，金属物体表面温度可以达到70～80℃。为了营造一个舒适的环境，人类会使用大量的降温制冷设备，而这些降温制冷设备所消耗的能量，占全年总能耗的20％以上。
隔热机理分为反射性隔热、阻隔性隔热和辐射性隔热。复合隔热涂层作为一种新型的节能材料，它集反射热量、阻隔热量和辐射热量于一身，它能有效地反射、阻隔和辐射太阳光的能量，明显降低建筑物外墙、屋顶和室内温度，减少空调等制冷设备在高温条件下的能耗，既改善了工作环境又节约了大量的能源。
但是目前涂料的耐候性能不佳，随处可见涂层老化脱落现象，并且涂层基本都是使用普通钛白粉为颜料，纳米碳酸钙为填料。对于使用纳米碳酸钙为填料的隔热涂料，由于纳米粒子的分散性较差，非常容易团聚，于是导致涂料性能并不是很好，而且纳米碳酸钙的价格较高，最终导致涂料的价格也较高。因此，使用环保的贝壳粉为填料，并对其表面进行改性，使其取代纳米碳酸钙作为涂料的填料，可以使得涂料的均匀性提高，而且耐洗刷、耐候性和隔热性能增强，还可以减小环境压力。因此，制造这样一种经济环保隔热涂料就具有了十分重要的应用价值。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法，使用钛白粉为颜料，以空心微珠和油酸改性贝壳粉为填料，研制出隔热性能良好，耐污、耐水、耐洗刷、耐老化和耐酸碱等综合性能优异的涂层材料。
技术方案：本发明提供了一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，该耐洗刷隔热外墙涂层材料中各组分按质量百分比分别为：
其中：
所述的钛白粉的粒径为0.1μm～0.6μm,其中二氧化钛质量分数≥95％。
所述的空心微珠为硼硅酸盐类粉末，粒径为0.1μm～100μm。
所述的油酸改性贝壳粉，其粒径不大于10μm，其制备过程如下：将贝壳粉和化学纯液态的油酸加入乙醇中，超声分散20～30min后，加热至50～70℃并以500～1000r/min速度搅拌0.5～1.0h，之后过滤、干燥，得到油酸改性贝壳粉，其中贝壳粉：油酸：酒精的质量比为(1.0～2.0)：(0.1％～3.0％)：(10～14)。
所述的水性氟碳乳液固含量为45％～50％；所述的润湿剂为氟碳类润湿剂；所述的分散剂为脂肪酸类分散剂；所述的消泡剂为高碳醇类消泡剂；所述的成膜助剂为醇醚类成膜助剂。
本发明还提供了一种耐洗刷隔热外墙涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述耐洗刷隔热外墙涂层材料中各组分的质量配比称取原料；
步骤二、向水性氟碳乳液中加入普通钛白粉、油酸改性贝壳粉、润湿剂、分散剂、消泡剂和水，之后在室温下研磨分散均匀，得到混合物；
步骤三、向上述混合物中加入空心微珠和成膜助剂，搅拌，得到耐洗刷隔热外墙涂层材料。
其中：
步骤二所述的研磨分散是指用研磨分散搅拌机以500～1000r/min
的速度进行研磨搅拌。
步骤三所述搅拌是指用研磨分散搅拌机以500～1000r/min的速度进行研磨搅拌。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明首次将油酸改性贝壳粉取代纳米碳酸钙作为填料用于外墙涂料中，既提高了涂层材料的隔热性能，又使得耐老化性和耐洗刷性能得到大幅度提高，同时还解决了因为使用纳米碳酸钙成本较高的问题，并且环保安全，施工方便，具有突出的综合性能。
(2)本发明使用水性氟碳乳液作为成膜基料，健康环保，水性氟碳树脂对于太阳光的反射率高，并且能够有效提高涂层材料的耐老化性。
(3)本发明使用一定粒径分布的空心微珠作为隔热填料，不同粒径大小的空心微珠具有紧密堆积效应，提升涂层材料的致密性，利用其特有的中空结构阻碍涂层材料中热量的传递，具有显著的隔热降温效果。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的描述：
本发明实施例所选用的水性氟碳乳液由北京某科技有限公司生产；
本发明实施例所选用的钛白粉由上海某化学有限公司生产；
本发明实施例所选用的空心微珠由某矿山科学研究院生产；
本发明实施例所选用的贝壳粉由山东某科技有限公司生产；
本发明实施例所选用的贝壳粉改性剂油酸由上海某化工公司生产；
本发明实施例所选用的润湿剂、消泡剂均由上海某化工公司生产；
本发明实施例所用的高速研磨分散搅拌机由天津精科材料试验机厂生产；
本发明实施例所用的斯托默粘度计由天津精科材料试验机厂生产。
实施例1
1、按照以下配比称量原料：
水性氟碳乳液50g；
钛白粉17g；
空心微珠1g；
油酸改性贝壳粉10g；
润湿剂0.5g；
分散剂0.5g
消泡剂0.5g；
成膜助剂0.5g；
水20g。
2、制备改性贝壳粉：称取贝壳粉和贝壳粉质量0.1％～3.0％的油酸，将其溶解在贝壳粉10倍质量的酒精中，超声分散30min，然后加热到70℃，并且在加热过程中以1000r/min的速度搅拌一小时，搅拌完成后过滤、干燥，得到油酸改性贝壳粉。
3、在水性氟碳乳液中加入普通钛白粉、油酸改性贝壳粉、润湿剂、分散剂、消泡剂和水，在室温下用研磨分散搅拌机以1000r/min的速度下进行研磨分散，混合均匀后再加入空心微珠和成膜助剂以500r/min的速度搅拌，得到耐洗刷隔热涂层材料。
4、涂层材料性能检测
(1)太阳反射比测试
用涂布器或刮板分两道涂覆在铝合金板表面，要求涂层平整，无气泡、裂纹等缺陷，铝板试样长宽尺寸为40mm×40mm。
然后使用紫外分光光度计对涂层太阳反射比进行测量，本实施例的隔热涂层在可见光波段(420nm～720nm)和近红外波段(720nm～2500nm)的太阳反射比达到了86％，而太阳光的主要能量集中在可见光和近红外波段，这说明本发明的涂层对整个波段的太阳光都有高的反射率。
(2)隔热性能测试
用聚苯乙烯板搭建一个30cm×30cm×30cm的绝热箱体，外部用锡纸包裹密封，其中一个测试面为基材，将涂层均匀涂刷在基材铁板上，测试光源为500w的碘钨灯，距离基板50cm，分别在基材表面中心和箱体内部中心设立一个测温点，然后比较内部测温点的升温情况，测试时间为1h。
经过测试，不刷涂层内部测温点温度升高了15.5℃，涂刷市售隔热涂层内部测温点升高了12.5℃，而涂刷本发明的隔热涂层，内部测温点只升高了9.5℃，这说明本发明的隔热涂层具有优异的隔热降温效果。
(3)漆膜附着力测试
参照GB/T1720—79,将涂层材料均匀涂刷在钢板上，钢板尺寸为50mm×100mm×(0.2～0.3)mm，然后用附着力测定仪进行检测，本实施例的隔热涂层在圆滚线划痕范围内的漆膜完整，没有脱落，附着力为1级,说明涂层具有良好的漆膜附着力。
(4)耐水性测试
对本实施例的隔热涂层，按照GB/T 1733—1993进行耐水性测试，96h无异常，符合标准要求，说明本发明的涂层具有防水性好的特点。
(5)耐老化性测试
对本实施例的隔热涂层，按照GB/T 1865—1997进行耐老化性测试，500h不起泡，不剥落，无裂纹，符合标准要求，说明本发明的涂层具有耐老化性好的特点。
(6)耐洗刷性测试
对本实施例的隔热涂层，按照GB/T 9266—2009进行耐洗刷性测试，在洗刷规定次数后基材表面没有露出，符合标准要求，说明本发明的涂层具有耐洗刷性好的特点。
市售隔热涂层的耐洗刷性为2000次，而涂刷本发明的隔热涂层，耐洗刷次数达到了8000次，这说明本发明的隔热涂层具有优异的耐洗刷性能。
(7)干燥时间测试
对本实施例的隔热涂层，按照GB/T 1728—1979进行干燥时间测试，小于2h，符合标准要求。
实施例2
1、按照以下配比称量原料：
水性氟碳乳液30g；
钛白粉10g；
空心微珠5g；
油酸改性贝壳粉20g；
润湿剂3g；
分散剂3g；
消泡剂3g；
成膜助剂3g；
水23g。
本实施例的涂层材料制备按照实施例1的制备步骤，得到了油酸改性贝壳粉掺量为20g的耐洗刷隔热外墙涂层材料。
隔热涂层在可见光波段(420nm～720nm)和近红外波段(720nm～2500nm)的太阳反射比达到了84％；附着力为1级，耐水96h无异常，耐候性测试500h不起泡、不剥落、无裂纹；耐洗刷性测试为6500次不露底，干燥时间小于2h，符合标准要求，且具有优于市售隔热涂料的隔热性能。
实施例3
1、按照以下配比称量原料：
水性氟碳乳液35g；
钛白粉20g；
空心微珠3g；
油酸改性贝壳粉14g；
润湿剂1g；
分散剂0.5g；
消泡剂1g；
成膜助剂0.5g；
水25g。
本实施例的涂层材料制备按照实施例1的制备步骤，得到了油酸改性贝壳粉掺量为14g的耐洗刷隔热外墙涂层材料。
隔热涂层在可见光波段(420nm～720nm)和近红外波段(720nm～2500nm)的太阳反射比达到了88％；附着力为1级，耐水96h无异常，耐候性测试500h不起泡、不剥落、无裂纹；耐洗刷性测试为7000次不露底，干燥时间小于2h，符合标准要求，且具有优于市售隔热涂料的隔热性能。
实施例4
1、按照以下配比称量原料：
水性氟碳乳液40g；
钛白粉13g；
空心微珠2g；
油酸改性贝壳粉18g；
润湿剂5g；
分散剂0.5g；
消泡剂0.5g；
成膜助剂1g；
水20g。
本实施例的涂层材料制备按照实施例1的制备步骤，得到了油酸改性贝壳粉掺量为18g的耐洗刷隔热外墙涂层材料。
隔热涂层在可见光波段(420nm～720nm)和近红外波段(720nm～2500nm)的太阳反射比达到了85％；附着力为1级，耐水96h无异常，耐候性测试500h不起泡、不剥落、无裂纹；耐洗刷性测试为6500次不露底，干燥时间小于2h，符合标准要求，且具有优于市售隔热涂料的隔热性能。

Claims (8)

1.一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，其特征在于：该耐洗刷隔热外墙涂层材料中各组分按质量百分比分别为：
2.如权利要求1所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，其特征在于：所述的钛白粉的粒径为0.1μm～0.6μm,其中二氧化钛质量分数≥95％。
3.如权利要求1所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，其特征在于：所述的空心微珠为硼硅酸盐类粉末，粒径为0.1μm～100μm。
4.如权利要求1所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，其特征在于：所述的油酸改性贝壳粉，其粒径不大于10μm，其制备过程为：将贝壳粉和化学纯液态的油酸加入乙醇中，超声分散20～30min后，加热至50～70℃并以500～1000r/min速度搅拌0.5～1.0h，之后过滤、干燥，得到油酸改性贝壳粉，其中贝壳粉：油酸：酒精的质量比为(1.0～2.0)：(0.1％～3.0％)：(10～14)。
5.如权利要求1所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料，其特征在于：所述的水性氟碳乳液固含量为45％～50％；所述的润湿剂为氟碳类润湿剂；所述的分散剂为脂肪酸类分散剂；所述的消泡剂为高碳醇类消泡剂；所述的成膜助剂为醇醚类成膜助剂。
6.一种如权利要求1所述的耐洗刷隔热外墙涂层材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、按上述耐洗刷隔热外墙涂层材料中各组分的质量配比称取原料；
步骤二、向水性氟碳乳液中加入钛白粉、油酸改性贝壳粉、润湿剂、分散剂、消泡剂和水，之后在室温下研磨分散均匀，得到混合物；
步骤三、向上述混合物中加入空心微珠和成膜助剂，搅拌均匀，得到耐洗刷隔热外墙涂层材料。
7.如权利要求6所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述的研磨分散是指用研磨分散搅拌机以500～1000r/min的速度进行研磨搅拌。
8.如权利要求6所述的一种耐洗刷隔热外墙涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述搅拌是指用研磨分散搅拌机以500～1000r/min的速度进行研磨搅拌。
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