CN106752431A - 一种薄涂型水性保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄涂型水性保温隔热涂料及其制备方法，包括按照质量份数计的如下组份：疏水改性膨胀蛭石5～20份，中空玻璃微珠5～20份，乳液20～45份，填料5～15份，润湿剂0.1～1份，分散剂0.1～1.0份，增稠剂0.8～1.5份，pH调节剂0.1～0.5份，消泡剂0.01～0.2份，杀菌剂0.01～0.2份和水10～30份。本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，采用疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于具有优异耐热耐候耐腐蚀和抗碱防水的弹性丙烯酸酯类乳液中构成的，具有很强保温隔热性能，涂层厚度可以减小到850～1500微米。

Description

一种薄涂型水性保温隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及建筑墙面涂料技术领域，具体而言，涉及一种薄涂型水性保温隔热涂料及其制备方法。

背景技术

能源问题是我国需要长期应对的一个重大挑战，建筑能耗在人类社会总的能源消耗中占有举足轻重的地位，其比例通常在30％～40％之间，而建筑最大的耗能点是空调和采暖，其能耗占建筑总能耗的55％。就我国而言，根据国家建设部最近公布的数据，我国每年新增的20亿平方米建筑面积中80％属高能耗建筑，既有的430亿平方米建筑面积中高能耗建筑的比例高达95％；并且与同气候条件的国家相比，我国建筑单位面积能耗要高出2～3倍，因此建筑节能的潜力十分巨大。传统建筑保温隔热措施是外墙加装保温层，这些保温层由发泡聚苯板或发泡聚氨酯材料，存在施工工艺分复杂，有对接缝构成热桥，成本高且不环保，失效后产生大量建筑垃圾，而涂料施工工艺简单，可以实现无缝施工，减少热桥存在，因而保温隔热涂料成为研究的热点。

根据隔热机理，隔热涂料分为三类：(1)阻隔型隔热涂料——特点是具有很低的导热系数；(2)反射型隔热涂料——特点是由这种涂料形成的涂层表面在太阳光谱范围内具有很高的反射率；(3)热辐射型隔热涂料——特点是由这种涂料形成的涂层表面在长波辐射范围内具有很高的发射率。

阻隔型隔热涂料是目前应用最广泛的隔热涂料，这类涂料是20世纪80年代末发展起来的一类新型隔热材料。这种保温隔热材料的工作原理是形成一个“空气囊”，利用空气导热系数小的特点来防止热传导。我国有上百家研究单位和企业在进行这类涂料的研究工作，各生产厂对产品的称呼不尽相同，如“复合硅酸镁铝阻隔热涂料”、“稀土保温涂料”、“涂覆型复合硅酸盐隔热涂料”等，涂料配方、性能、施工方法各异，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均属硅酸盐系涂料。如专利“一种(速干)稀土复合保温涂料生产方法”(申请号为CN94101526.2)、“一种以珍珠岩、石棉粉、高温胶、矿渣棉、岩棉为主要成分的复合隔热保温涂料的生产方法”(申请号为CN92105407.6)、“增水复合硅酸盐保温涂料生产工艺”(申请号为CN92113693.5)和“由石棉绒硅酸铝纤维制成的一种稀土复合保温涂料”(申请号为CN02132991.5)，现有技术中这类涂料正由工业隔热保温向建筑隔热保温转变，但由于存在材料结构带来的缺陷，如涂附层厚，干燥周期长，施工受季节和气候影响大，抗冲击能力弱，干燥收缩大，吸湿率大，对墙体的粘接强度偏低以及装饰性有待进一步改善等，故这类隔热涂料仍然较少用于建筑外墙涂装。

现有的反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的，申请号为CN200610024253.8的发明专利公开了一种滚坛法制备反射型隔热涂料的方法，通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物颜、填料及生产工艺，制得高反射率涂层，反射太阳光来达到隔热目的。其隔热原理主要是由于金属或金属氧化物对于热反射率高，能有效降低辐射传热和对流传热。但这种涂料生产周期长，金属型涂层受环境影响巨大，灰尘、酸雨都会对这种涂料性能有很大影响。申请号为CN200510120766.4的发明专利公开了一种以空心玻璃微珠为添加料的保温涂料，可降低多种物体表面温度和内部温度，从而改善工作环境，达到节能降耗的目的，但是现有的空心玻璃微珠与水浸润能力差，在涂料中很难分散而且在储存当中容易离析，涂覆以后与基层粘贴不牢，耐久性差。申请号为CN200610000111.8的发明专利公开了以陶瓷空心微珠为添加料的一种耐高温隔热保温涂料，应用于石油、化工、冶金、电力等高温设备场所，以保持反应器内较高温度，其主要应用范围是高温工业涂料，由于其反射红外波段较高，在常温下隔热能力并不明显。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种薄涂型水性保温隔热涂料，以解决现有保温涂料涂层厚、干燥周期长、抗冲击能力弱、干燥收缩大、吸湿率大、常温下隔热能力差等问题。所述的薄涂型水性保温隔热涂料，是采用疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于具有优异耐热耐候耐腐蚀和抗碱防水的弹性丙烯酸酯类乳液或水性聚氨酯乳液中构成的，具有很强保温隔热性能，涂层厚度可以减小到850～1500微米。

本发明的第二目的在于提供一种所述的薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，该方法采用基本的水性涂料的制备方法，将填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于乳液中，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大范围应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种薄涂型水性保温隔热涂料，包括按照质量份数计的如下组份：

疏水改性膨胀蛭石5～20份，中空玻璃微珠5～20份，乳液20～45份，填料5～15份，润湿剂0.1～1份，分散剂0.1～1.0份，增稠剂0.8～1.5份，pH调节剂0.01～0.05份，消泡剂0.01～0.2份，杀菌剂0.01～0.2份和水10～30份。

本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，是采用疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于具有优异耐热耐候耐腐蚀和抗碱防水的弹性丙烯酸酯类乳液或水性聚氨酯乳液中构成的，具有很强保温隔热性能。该涂料中添加的疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠级配搭配，在涂料涂在建筑物表面后形成了连续且不会开裂的中空腔体层，构成了有效的热屏障。疏水改性膨胀蛭石的体质部分具有类陶瓷结构，红外线反射率高，导热系数低，经过疏水改性后在涂料配制过程中不再吸水，保证其空腔结构中的空气能被成膜物质包裹形成有效保温结构。疏水改性膨胀蛭石的空腔结构与中空玻璃微珠一起在建筑物表面形成具有一定厚度的中空腔体层；弹性成膜物质保证涂层不会因开裂而形成传热通道，可以有效减缓建筑物内外的热交换速度，增加整个建筑物保温隔热的能力，显著减少能源的消耗。

优选的，所述的薄涂型水性保温隔热涂料，包括按照质量份数计的如下组份：

疏水改性膨胀蛭石5～10份，中空玻璃微珠5～10份，乳液30～40份，填料5～10份，润湿剂0.1～0.5份，分散剂0.1～0.5份，增稠剂0.8～1.5份，pH调节剂0.01～0.03份，消泡剂0.5～0.15份，杀菌剂0.5～0.15份和水10～30份。

可以对薄涂型水性保温隔热涂料的组份进行优化。

优选的，所述疏水改性膨胀蛭石的制备方法，包括以下步骤：

将膨胀蛭石加热至110～120℃，保温3～3.5小时，冷却至室温后与硬脂酸锌的无水乙醇溶液混合，加热至65～70℃，反应0.5～1小时，再升温至90～95℃除去乙醇，得到疏水改性膨胀蛭石。

优选的，所述硬脂酸锌的无水乙醇溶液的浓度为5％～15％，所述膨胀蛭石与所述硬脂酸锌的无水乙醇溶液的质量比为1:2～2:1。

通常，膨胀蛭石具有很好的吸水性能。本申请为了达到很好的保温隔热效果，采用的是经过改性的具有疏水性能的膨胀蛭石。优选的，可以采用上述方法对膨胀蛭石进行改性，使膨胀蛭石的体质部分具有类陶瓷结构，红外线反射率高，导热系数低，经过疏水改性后在涂料配制过程中不再吸水，保证其空腔结构中的空气能被成膜物质包裹形成有效保温结构。

优选的，所述疏水改性膨胀蛭石的粒径为25～125微米，导热系数为0.04～0.07W/m.K。

优选的，所述中空玻璃微珠的粒径为8～80微米，导热系数为0.05～0.09W/m.K，热反射率大于80％。

采用导热系数在一定范围的疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠以级配的方式提高涂料的保温隔热性能。

优选的，所述乳液中聚合物的玻璃化转变温度低于-25℃；

优选的，所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液中的一种或几种的组合。

丙烯酸系列乳液具有优异的粘结性、耐候性、成膜性、保光保色性和力学性能。尤其是该乳液形成的弹性成膜物质保证涂层不会因开裂而形成传热通道，可以有效减缓建筑物内外的热交换速度，增加整个建筑物保温隔热的能力，显著减少能源的消耗。

优选的，所述填料为重钙、轻钙、煅烧高岭土、滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉、石英粉、硅灰石粉中的一种或几种的组合。

优选的，所述增稠剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺疏水缔合聚合物、纤维素醚及其衍生物中的一种或几种的组合。

如上所述的薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

依次加入水、乳液、pH调节剂、增稠剂、润湿剂、分散剂，消泡剂和杀菌剂，分散搅拌均匀，再加入填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠，混匀后，得到该薄涂型水性保温隔热涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，采用疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于具有优异耐热耐候耐腐蚀和抗碱防水的弹性丙烯酸酯类乳液中构成的，具有很强保温隔热性能，涂层厚度可以减小到850～1500微米。

(2)本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，级配添加的疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠在涂料涂在建筑物表面后形成了连续且不会开裂的中空腔体层，形成了有效的热屏障。

(3)本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，该方法采用基本的水性涂料的制备方法，将填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于乳液中，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大范围应用。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，由以下组份制备而成：

粒径为25微米、导热系数为0.04W/m.K的疏水改性膨胀蛭石5kg，粒径为8微米、导热系数为0.05W/m.K中空玻璃微珠5kg，苯丙乳液20kg，轻钙5kg，润湿剂0.1kg，分散剂0.1kg，聚丙烯酸酯0.8kg，pH调节剂0.01kg，消泡剂0.01kg，杀菌剂0.01kg和水10kg。

该薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

依次加入水、乳液、pH调节剂、增稠剂、润湿剂、分散剂，消泡剂和杀菌剂，分散搅拌均匀，再加入填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠，混匀后，得到该薄涂型水性保温隔热涂料。

实施例2

本实施例所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，由以下组份制备而成：

粒径为125微米、导热系数为0.07W/m.K的疏水改性膨胀蛭石20kg，粒径为80微米、导热系数为0.09W/m.K中空玻璃微珠20kg，苯丙乳液45kg，轻钙15kg，润湿剂1kg，分散剂1.0kg，聚丙烯酸酯1.5kg，pH调节剂0.05kg，消泡剂0.2kg，杀菌剂0.2kg和水30kg。

该薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法同实施例1的是制备方法。

实施例3

本实施例所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，由以下组份制备而成：

粒径为50微米、导热系数为0.05W/m.K的疏水改性膨胀蛭石10kg，粒径为50微米、导热系数为0.07W/m.K中空玻璃微珠10kg，苯丙乳液30kg，轻钙10kg，润湿剂0.5kg，分散剂0.5kg，聚丙烯酸酯1.0kg，pH调节剂0.04kg，消泡剂0.1kg，杀菌剂0.1kg和水20kg，

其中，疏水改性膨胀蛭石的制备方法，包括以下步骤：

将膨胀蛭石加热至110℃，保温3小时，冷却至室温后与硬脂酸锌的无水乙醇溶液(浓度为15％)按照2:1的比例混合，加热至65℃，反应0.5小时，再升温至90℃除去乙醇，得到疏水改性膨胀蛭石。

该薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法同实施例1的是制备方法。

实施例4

本实施例所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，由以下组份制备而成：

粒径为100微米、导热系数为0.05W/m.K的疏水改性膨胀蛭石15kg，粒径为60微米、导热系数为0.08W/m.K中空玻璃微珠15kg，苯丙乳液35kg，轻钙12kg，润湿剂0.5kg，分散剂0.5kg，聚丙烯酸酯1.2kg，pH调节剂0.04kg，消泡剂0.05kg，杀菌剂0.05kg和水15kg；

其中，疏水改性膨胀蛭石的制备方法，包括以下步骤：

将膨胀蛭石加热至120℃，保温3.5小时，冷却至室温后与硬脂酸锌的无水乙醇溶液(浓度为5％)按照1:2的比例混合，加热至70℃，反应1小时，再升温至95℃除去乙醇，得到疏水改性膨胀蛭石。

该薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法同实施例1的是制备方法。

实验例1薄涂型水性保温隔热涂料隔热性能测试

对本申请实施例1-4所提供的薄涂型水性保温隔热涂料进行耐热和隔热性能的检测。对比例为申请号为CN200510120766.4的发明专利提供的隔热涂料。

实验方法：

(1)涂层厚度的确定

根据需要保温隔热产品的实际发热量、隔热温差、保温时间、保温隔热涂料的组合导热系数等的检测计算，在850℃下保温隔热300s，隔热后温度低于250℃，涂层厚度为0.8～1.5mm。

(2)样板的制备

检测样的基材选用铝镁合金板，厚度为(1.20±0.15)mm，外形尺寸为100mm×100mm，表面清洗除油、阳极化处理。用喷涂或者刷涂的方法将涂料均匀的涂覆在基材的一面，一次涂覆后需要表干后再进行下次涂覆，最终使涂覆层的厚度到达0.8～1.5mm，室温施工，常温固化24h以上或120℃下烘干4h，是涂层完全固化。

实验结果如表1所示。

表1隔热性能测试结果

实验结果表明，本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，在涂层厚度为0.8～1.5mm时，具有很好的保温隔热效果。

综上所述，本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，采用疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于具有优异耐热耐候耐腐蚀和抗碱防水的弹性丙烯酸酯类乳液中构成的，具有很强保温隔热性能，涂层厚度可以减小到850～1500微米。本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料，级配添加的疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠在涂料涂在建筑物表面后形成了连续且不会开裂的中空腔体层，形成了有效的热屏障。本申请所提供的薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，该方法采用基本的水性涂料的制备方法，将填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠均匀分散于乳液中，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大范围应用。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：

疏水改性膨胀蛭石5～20份，中空玻璃微珠5～20份，乳液20～45份，填料5～15份，润湿剂0.1～1份，分散剂0.1～1.0份，增稠剂0.8～1.5份，pH调节剂0.01～0.05份，消泡剂0.01～0.2份，杀菌剂0.01～0.2份和水10～30份。

2.根据权利要求1所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：

疏水改性膨胀蛭石5～10份，中空玻璃微珠5～10份，乳液30～40份，填料5～10份，润湿剂0.1～0.5份，分散剂0.1～0.5份，增稠剂0.8～1.5份，pH调节剂0.01～0.03份，消泡剂0.5～0.15份，杀菌剂0.5～0.15份和水10～30份。

3.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述疏水改性膨胀蛭石的制备方法，包括以下步骤：

将膨胀蛭石加热至110～120℃，保温3～3.5小时，冷却至室温后与硬脂酸锌的无水乙醇溶液混合，加热至65～70℃，反应0.5～1小时，再升温至90～95℃除去乙醇，得到疏水改性膨胀蛭石。

4.根据权利要求3所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，

所述硬脂酸锌的无水乙醇溶液的浓度为5％～15％，所述膨胀蛭石与所述硬脂酸锌的无水乙醇溶液的质量比为1:2～2:1。

5.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述疏水改性膨胀蛭石的粒径为25～125微米，导热系数为0.04～0.07W/m.K。

6.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述中空玻璃微珠的粒径为8～80微米，导热系数为0.05～0.09W/m.K，热反射率大于80％。

7.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述乳液中聚合物的玻璃化转变温度低于-25℃；

优选的，所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述填料为重钙、轻钙、煅烧高岭土、滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉、石英粉、硅灰石粉中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1或2所述的薄涂型水性保温隔热涂料，其特征在于，所述增稠剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺疏水缔合聚合物、纤维素醚及其衍生物中的一种或几种的组合。

10.根据权利要求1-9任一项所述的薄涂型水性保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

依次加入水、乳液、pH调节剂、增稠剂、润湿剂、分散剂，消泡剂和杀菌剂，分散搅拌均匀，再加入填料、疏水改性膨胀蛭石和中空玻璃微珠，混匀后，得到该薄涂型水性保温隔热涂料。