CN106883710B - 一种采用纳米级CaCO3水浆的水性高弹性保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料及其制备方法。本发明的水性高弹性保温隔热涂料，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂乳液30%‑40%，颜料10‑20%，无机填料40%‑45%，阻燃剂0.5%‑3%，分散剂0.5%‑1%，流平剂0.1%‑0.8%，消泡剂0.1%‑0.5%，增稠剂0.1%‑0.5%，防闪锈剂0.1%‑0.3%，触变剂0.1%‑0.2%，中和剂0.1%‑0.5%，防沉剂0.5‑1.0%。该水性高弹性保温隔热涂料的导热系数小、保温性能稳定、抗辐射能力强、透气性好、附着力好、结构稳定、耐候性好。

Description

一种采用纳米级CaCO3水浆的水性高弹性保温隔热涂料及其制 备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料及其制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01-0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。

碳酸钙可作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，被广泛应用于涂料行业，而纳米碳酸钙在制漆中，能使配方密度较大的颜料悬浮，起防沉降作用，制漆后，漆膜白度增加，光泽高，而遮盖力却不下降。但通常使用的均是粉末状碳酸钙，由于其表面空间效应影响，粒径较小易团聚、易分层，其很难有效分散到流体中，在分散工艺上难以控制，性能也难以全部发挥出来，极大影响了纳米碳酸钙的推广使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料及其制备方法；该水性高弹性保温隔热涂料的导热系数小、保温性能稳定、抗辐射能力强、透气性好、附着力好、结构稳定、耐候性好。

为了实现上述目的，本发明的水性高弹性保温隔热涂料，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂乳液30%-40%，颜料10-20%，无机填料40%-45%，阻燃剂0.5%-3%，分散剂0.5%-1%，流平剂0.1%-0.8%，消泡剂0.1%-0.5%，增稠剂0.1%-0.5%，防闪锈剂0.1%-0.3%，触变剂0.1%-0.2%，中和剂0.1%-0.5%，防沉剂0.5-1.0%。

所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液60-65%、防腐环氧乳液25-30%和高性能聚氨酯交联剂10-20%。

所述无机填料由以下原料按质量分数组成：碳酸钙60-70%、陶瓷空心微珠5-15%和硫酸钡10-20%。

所述的碳酸钙为纳米级水浆状态；所述的颜料为钛白粉。

所述的阻燃剂为Martinal 细沉淀三水合氧化铝，分散剂为BYK160，流平剂为BYK333，消泡剂为BYK028，增稠剂为Tego3800，防闪锈剂为FS179，触变剂为气相二氧化硅粉末，中和剂为三乙醇胺，防沉剂为Disparlon6900；所述的BYK160采购于德国BYK公司；所述的BYK333采购于德国BYK公司；所述的BYK028采购于德国BYK公司；所述的Tego3800采购于是德国迪高公司；所述的FS179采购于美国海明斯公司；所述的Disparlon6900采购于日本楠本化学公司。

该涂料的制备方法为：选取1吨不锈钢移动缸（或固定式调和罐），加入配方量的高弹性丙烯酸树脂乳液，打开搅拌，在500-600r/min的转数条件下缓慢加入颜料后分散均匀后，加入无机填料，按顺序加入各种助剂，充分搅拌均匀30分钟后，加入防腐环氧乳液、高性能交联剂等成膜物，然后用水调整到适当粘度、固体份在75%左右后，过滤，滤液灌桶，即得。

本发明成品的有益效果。

本发明原料少，成本低；本发明选用的填料主体组成为三种原料的组合，在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜丰满坚实；同时可以调节涂料的流变性能，达到增稠、防沉淀的效果；本发明选用碳酸钙、陶瓷空心微珠和硫酸钡同时作为涂料中的填充剂，使涂料易分散，这不仅有利于降低涂料生产时研磨分散的能耗和时间，更重要的是有利于涂料性能的发挥，因为填料和颜料的分散好坏，对涂膜性能（光泽、颜色、耐久性等）有直接的影响，减少树脂用量，降低生产成本；其中添加的纳米级碳酸钙水浆使工艺更好控制，且不易沉降絮凝，稳定性好，涂层薄、附着力好、密度小、抗裂、结构稳定、使涂膜增加弹性，适应冷热多变的气候；陶瓷空心微珠，导热系数小、保温性能稳定、抗辐射能力强；硫酸钡的加入不但起到骨架、支撑的作用外，也大大降低了产品的成本，同时增强了产品的硬度，加入分散剂可以使颜料更容易分散，流平剂可以使涂膜在湿膜状态下更加容易流动，防沉剂可以使填料与乳液更加融合，在储存过程中不容易发生分层、沉淀等情况，防闪锈剂可以使水性体系不会因霉菌感染发生霉变，影响涂膜性能；加入阻燃剂可以使涂膜整体的性能得到有效提高，同时增加了防火的效果。

加入高弹性丙烯酸乳液体系，会使产品透气性、憎水性好，防霉、防盐雾、防潮防水、防结露效果佳，拼入部分防腐环氧乳液，可以使涂膜的交联密度进一步提高，增强涂膜的整体防腐效果；加入高性能聚氨酯交联剂，可以更进一步的增强涂膜高分子交联密度，增强体型网状交联结构，大大提高了整体涂膜的物理性能与防腐、保温、隔热性能。

本发明的涂料中的纳米级的碳酸钙颗粒粒度介于0.01-0.1μm之间，紧密重叠的聚集在一起，似一个个真空小型暖瓶，这种小暖瓶聚在一起可以对能量的传递有阻止作用，进而起到了保温隔热的作用；使用纳米级碳酸钙水浆来直接制漆，省去了现有技术中普遍使用的纳米碳酸钙在生产厂家需要花很多的工艺、能源进行烘干、粉碎、筛选步骤，做成粉末产品后，制漆厂家还需要重新溶解、分散过滤等许多的环节来还原其纳米性能，使得生产、制漆工艺更快、更好控制，产品性能更好、更稳定，且制得的成品漆不易沉降絮凝，稳定性好，保温隔热效果更高，并能够使涂膜增加弹性，适应冷热多变的气候，完全发挥出了设计所要求的技术指标。本发明主要的添加物碳酸钙为纳米级水浆状态，使得使用分散加工工艺更好控制，且不易沉降絮凝，稳定性好，纳米级碳酸钙的含量占所述的无机填料的30%；由于其一直是采用纳米级状态存在，不再进行干燥、重新溶解的过程，使得其可以保证其一直以纳米级状态存在，最大限度的发挥出小尺寸效应凸显保温隔热效果，从而使涂膜增加弹性，适应冷热多变的气候。

本发明的涂料主要针对北方气候，气温在-50℃-50℃之间，膨胀系数与水泥相似的情况下，可以有效隔绝温度传导，做到优异的保温隔热疏水的作用。可广泛应用于建筑物、塑料大棚、厂房、粮库、车辆等需要隔热保温节能的领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1。

水性高弹性保温隔热涂料，含有下述质量分数的原料：主体树脂37.5%，钛白粉10%，无机填料45%，阻燃剂3%，分散剂1%，流平剂0.8%，消泡剂0.5%，增稠剂0.4%，防闪锈剂0.2%，触变剂0.2%，中和剂0.4%，防沉剂1.0%。

所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液60%、防腐环氧乳液28%和高性能聚氨酯交联剂12%。

所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸钡18%。

实施例2。

水性高弹性保温隔热涂料，含有下述质量分数的原料：主体树脂40%，颜料15%，无机填料40%，阻燃剂2.4%，分散剂0.5%，流平剂0.1%，消泡剂0.2%，增稠剂0.5%，防闪锈剂0.1%，触变剂0.1%，中和剂0.5%，防沉剂0.6%。

所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液65%、防腐环氧乳液25%和高性能聚氨酯交联剂10%。

所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态68%、陶瓷空心微珠14%和硫酸钡18%。

实施例3。

水性高弹性保温隔热涂料，含有下述质量分数的原料：主体树脂32%，颜料20%，无机填料44%，阻燃剂0.5%，分散剂0.9%，流平剂0.7%，消泡剂0.1%，增稠剂0.4%，防闪锈剂0.3%，触变剂0.2%，中和剂0.1%，防沉剂0.8%。

所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液63%、防腐环氧乳液26%和高性能聚氨酯交联剂11%。

所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸钡18%。

实施例中制备的涂料在实施效果方面的实验数据测试结果如下。

1、农村塑料大棚周围墙体，在混凝土墙体涂刷2mm-3mm厚度的实施例1制备的隔热涂料，指标要求达到2.0w/m²K，用了纳米碳酸钙水浆之后，其产品测试导热系数竟然达到0.09w/m²K，远远高于设计要求的指标，保温隔热效果十分显著；并且涂膜在-50℃~50℃温度变化20次，涂膜无破损、龟裂、脱落等现象，实际使用效果良好，完全达到并大大超过了设计要求，保温效果十分显著；而使用对比例1（高弹性丙烯酸树脂40%，钛白粉为12%，无机填料为48%；其中碳酸钙为非纳米级碳酸钙，其含量占所述无机填料的30%）的实施结果为导热系数超过2.0w/m²K，达到了6.5 w/m²K，在-50℃~50℃温度变化20次，涂膜有破损、龟裂、脱落等现象，实际使用效果在保温隔热性能上较差。

2、石油化工原油储罐，浮顶涂膜1mm厚度的实施例1制备的的隔热涂料，和对比例（高弹性丙烯酸树脂40%，钛白粉为12%，无机填料为48%；其中碳酸钙为非纳米级碳酸钙，其含量占所述无机填料的30%）的涂膜相比浮顶表面温度下降近15℃，降低了原油对流的热损耗，节能效率达到55%以上。

3、上述三个实施例得到的隔热涂料性能对比测试数，见表1。

表1三个实施例得到的隔热涂料性能对比测试数据。

由表可见，本发明得到的水性高弹性保温隔热涂料，综合性能优越。

Claims (5)

1.一种采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料，其特征在于，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂30%-40%，颜料10-20%，无机填料40%-45%，阻燃剂0.5%-3%，分散剂0.5%-1%，流平剂0.1%-0.8%，消泡剂0.1%-0.5%，增稠剂0.1%-0.5%，防闪锈剂0.1%-0.3%，触变剂0.1%-0.2%，中和剂0.1%-0.5%，防沉剂0.5-1.0%；

其中，所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液60-65%、防腐环氧乳液25-30%和高性能聚氨酯交联剂10-20%；

其中，所述无机填料由以下原料按质量分数组成：碳酸钙60-70%、陶瓷空心微珠5-15%和硫酸钡10-20%，上述各原料质量分数之和为100%；

其中，所述碳酸钙为纳米级水浆状态，使用纳米级碳酸钙水浆来直接制漆，省去了现有技术中普遍的烘干、制粉，然后制漆厂家还需要重新溶解、分散过滤环节来还原其纳米性能，使生产、制漆工艺更快更好控制、产品性能更好更稳定、保温隔热效果更高、适应冷热多变的气候；所述的颜料为钛白粉；

其中，所述的阻燃剂为Martinal 细沉淀三水合氧化铝，分散剂为BYK760，流平剂为BYK0333，消泡剂为BYK028，增稠剂为Tego3800，防闪锈剂为FS179，触变剂为微气相二氧化硅粉末，中和剂为三乙醇胺，防沉剂为Disparlon6900；

其中，所述的水性高弹性保温隔热涂料，主要针对北方气候，气温在-50℃-50℃之间，可有效隔绝温度传导，做到优异的保温隔热疏水的作用；可广泛应用于建筑物、塑料大棚、厂房、粮库、车辆需要隔热保温节能的领域。

2.如权利要求1所述的采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料，其特征在于，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂37.5%，钛白粉10%，无机填料45%，阻燃剂3%，分散剂1%，流平剂0.8%，消泡剂0.5%，增稠剂0.4%，防闪锈剂0.2%，触变剂0.2%，中和剂0.4%，防沉剂1.0%；所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液60%、防腐环氧乳液28%和高性能聚氨酯交联剂12%；所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸钡18%。

3.如权利要求1所述的采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料，其特征在于，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂40%，颜料15%，无机填料40%，阻燃剂2.4%，分散剂0.5%，流平剂0.1%，消泡剂0.2%，增稠剂0.5%，防闪锈剂0.1%，触变剂0.1%，中和剂0.5%，防沉剂0.6%；所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液65%、防腐环氧乳液25%和高性能聚氨酯交联剂10%；所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态68%、陶瓷空心微珠14%和硫酸钡18%。

4.如权利要求1所述的采用纳米级碳酸钙水浆的水性高弹性保温隔热涂料，其特征在于，是由如下质量分数的原料组成：主体树脂32%，颜料20%，无机填料44%，阻燃剂0.5%，分散剂0.9%，流平剂0.7%，消泡剂0.1%，增稠剂0.4%，防闪锈剂0.3%，触变剂0.2%，中和剂0.1%，防沉剂0.8%；所述主体树脂由以下原料按质量分数组成：高弹性丙烯酸树脂乳液63%、防腐环氧乳液26%和高性能聚氨酯交联剂11%；所述无机填料由以下原料按质量分数组成：纳米级水浆状态70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸钡18%。

5.如权利要求1所述的水性高弹性保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，具体如下：选取1吨不锈钢移动缸，加入配方量的高弹性丙烯酸树脂乳液，打开搅拌，在500-600r/min的转数条件下缓慢加入颜料后分散均匀后，加入无机填料，按顺序加入各种助剂，充分搅拌均匀30分钟后，加入防腐环氧乳液、高性能交联剂成膜物，然后用水调整到适当粘度、固体份在75%后，过滤，滤液灌桶，即得。