CN107760156B - 一种隔热反射涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种隔热效果好，干燥时间短，使用周期长的隔热涂料及其制备方法。该隔热反射涂料由以下重量份数的原料组成的：水性环氧树脂20～35份，水性固化剂10～20份，聚氨酯15～30份，功能填料90～110份；所述功能填料由磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒化学键连接，磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒的质量比为1:4。能够有效改善目前的隔热反射涂料中不同隔热机理隔热填料分布不均匀，隔热效果差，干燥周期长，机械性能差等弊端。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种隔热效果好，干燥时间短，使用周期长的隔热涂料及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑行业的迅速发展以及能源危机的日益突出，建筑物的节能降耗就越发重要。我国采暖和空调的能耗占建筑总能耗的55%，而且还在以每年1个百分点的速度增加。因此，研究和开发建筑隔热涂料，增大室内外温差，夏季减少温能耗，冬季降低采暖能耗具有重大的经济效益、环境效益和社会效益。
通常，热的传递方式为传导，对流和辐射，相应的，隔热机理通常为阻隔，反射和辐射，所以，根据隔热机理不同，市面上最早出现的隔热涂料分为三大类：阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料；而后，又出现多种隔热机理隔热骨料复配使用的复合型隔热涂料，其虽然在隔热效果上优于单一型隔热涂料，但是其也存在以下问题：当不同隔热机理隔热骨料的添加量小时，填料在涂料中易形成孤岛，热量会绕过这些孤岛而向基材传递，从而造成涂料隔热效果差；当不同隔热机理隔热骨料的添加量大时，隔热骨料又会分布不均，影响隔热效果，同时还会造成漆膜不稳定，使用寿命短。此外，该类涂料还普遍存在干燥周期长，施工易受天气环境影响的缺点。
因此，开发一种新型的高性能的隔热涂料成为目前亟待解决的课题。
发明内容
为克服上述复合型隔热涂料缺点，本发明的目的在于提供一种长效隔热的隔热反射涂料，能够有效改善目前的隔热反射涂料中不同隔热机理隔热填料分布不均匀，隔热效果差，干燥周期长，机械性能差等弊端。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种隔热反射涂料及其制备方法：一种隔热反射涂料，其特征在于该隔热反射涂料由以下重量份数的原料组成的：水性环氧树脂20～35份，水性固化剂10～20份，聚氨酯15～30份，功能填料90～110份；所述功能填料由磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒化学键连接，磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒的质量比为1:4。
所述水性环氧树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液中的一种或几种。
所述纳米Fe3O4微球颗粒大小均匀，直径为8～9nm。
所述水性固化剂为Aq419、H228B、W651、W650 中的一种或几种。
一种隔热反射涂料的制备方法，包括如下步骤：
首先将间苯二酚和甲醛以1：1的比例通过溶胶-凝胶法制成湿凝胶，倒入模具中冷却干燥24h，之后放入含有8ml发烟硫酸（50%SO3/H2SO4）的100ml高压反应釜的聚四氟乙烯的内衬中，密封后在80℃下反应12h，取出并用大量的去离子水清洗，直至滤液无游离的硫酸根离子存在，用肼蒸汽法还原，真空干燥8h，即制得磺酸化全碳气凝胶；
然后将一定量磺化全碳气凝胶与一定量纳米Fe3O4微球加入三口瓶中，在转速为500-600r/min下，搅拌1h，即得功能填料。
最后，按重量份数将水性环氧树脂，水性固化剂，聚氨酯和功能填料同时加入三口瓶中，在转速为800-1000r/min下搅拌2h，即得隔热反射涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果。
1、本发明中，将全碳气凝胶磺化后与纳米Fe3O4微球混合，两者表面官能团可进行反应，使两者化学键合，制成功能填料，其中，全碳气凝胶具有无限长孔道，具有高阻隔热的能力，属阻隔型隔热骨料，纳米Fe3O4微球具有反射热的能力，同时，其能够将吸收的热量以红外线的形式辐射出去，属辐射及反射型隔热骨料，本专利有效的将纳米Fe3O4微球较好的辐射及反射热的能力，与全碳气凝胶高阻隔热的能力结合，使得不同隔热机理的隔热骨料进行化学键合后形成一个整体分布于涂料中，克服了传统复合型隔热涂料不同隔热机理隔热骨料在成膜基料中分布不均的特点，且具有良好的分散性。
2、本发明中的填料全碳气凝胶具有高弹性，其加入有效改善环氧树脂脆性大，柔性差，耐冲击性不佳的弊端；同时，因其具有高弹性，还能够增加涂料与基材的结合力，在干燥过程中无裂纹、针孔产生，长时间使用不起皮，能够延长涂料使用寿命。
3、本专利中还加入聚氨酯做粘结剂，以增加涂料结合力的同时，在干膜过程中聚氨酯吸水可以使涂层快速干燥，使涂料施工不受天气环境的影响。
附图说明
图1为全碳气凝胶磺化以及磺化后与纳米Fe3O4微球形成化学键连接的反应机理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
实施例1。
本发明提供一种隔热反射涂料，由磺化全碳气凝胶、纳米Fe3O4微球、水性环氧树脂、水性固化剂以及聚氨酯复合制成；所述水性环氧树脂为E51环氧乳液；所述水性固化剂为Aq419。
首先将间苯二酚和甲醛以1：1的比例通过溶胶-凝胶法制成湿凝胶，倒入模具中冷却干燥24h，之后放入含有8ml发烟硫酸（50%SO3/H2SO4）的100ml高压反应釜的聚四氟乙烯的内衬中，密封后在80℃下反应12h，取出并用大量的去离子水清洗，直至滤液无游离的硫酸根离子存在，用肼蒸汽法还原，真空干燥8h，即制得磺酸化全碳气凝胶；然后将磺化全碳气凝胶与纳米Fe3O4微球按照1:4比例加入三口瓶中，在转速为500-600r/min下，搅拌1h，使磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒化学键连接，具体过程如附图所示，即得功能填料。
最后，按重量份数称量E51环氧乳液30份、Aq419 15份、聚氨酯20份、功能填料100份同时加入三口瓶中，在转速为800-1000r/min下搅拌2h，即得隔热反射涂料。
实施例2。
一种隔热反射涂料，其特征在于该隔热反射涂料由以下重量份数的原料组成的：Ar555环氧树脂20份，W651 10份，聚氨酯30份，功能填料90份。
具体制备过程同实施例1。
实施例3。
一种隔热反射涂料，由以下重量份数的原料组成的：E44环氧乳液25份，H228B 20份，聚氨酯15份，功能填料110份。
具体制备过程同实施例1。
实施例4。
一种隔热反射涂料，由以下重量份数的原料组成的： H228A环氧树脂35份，W65018份，聚氨酯20份，功能填料100份。
具体制备过程同实施例1。
实施例5 不同类型隔热涂料性能的比较。
第一组加入单一填料全碳气凝胶的隔热涂料；
第二组为加入单一填料纳米Fe3O4微球的隔热涂料；
第三组为两种填料机械共混的隔热涂料；
第四组为实施例1所制备的隔热涂料，即将全碳气凝胶磺化后与纳米Fe3O4微球键接作为填料加入涂料中；
第五组为市售复合型隔热涂料。
根据隔热涂料的性能测试指标以及本专利产品所满足的特殊需求，主要考察几种涂料的导热系数、导温系数、附着力、耐冲击性以及干燥周期，具体结果见表1。
由表1可知，本发明的隔热反射涂料导热系数低，导温系数低，具有较强的附着力，耐冲击性，且干燥周期短。这主要是由于本发明中的填料是由不同隔热机理的隔热骨料进行键接，从而均匀的分布在涂层中，使得多种隔热机理协同作用较好，涂层导热系数、导温系数都较低；全碳气凝胶的加入赋予了涂料弹性，使得涂料与基体能够良好的结合，同时具有一定的耐冲击性；聚氨酯的加入，增强了涂层间各组分的结合力同时，吸收水分，使得涂料干燥时间缩短，使得涂料施工受天气，环境影响较小。
实施例6 采用不同粘结剂的隔热涂料的性能比较。
第一组为实施例1所制备的隔热涂料，即所加的粘结剂为聚氨酯；
第二组为将实施例1中的粘结剂聚氨酯替换为水玻璃后制备的涂料。
第三组为将实施例1中的粘结剂聚氨酯替换为磷酸二氢铝后制备的涂料。
第四组为将实施例1中的粘结剂聚氨酯替换为铝溶胶后制备的涂料。
根据涂料所需满足的特殊需求，本专利实验人员主要考察了涂料的附着力和漆膜干燥时间情况。
从表2中可以看出，本专利中的聚氨酯粘结剂对涂层附着力的贡献优于任何一种市售粘结剂，同时，聚氨酯粘结剂的加入能够使涂层快速干燥，使得涂料施工受天气环境影响较小。
实施例7 本发明功能填料用量的筛选试验。
本专利实验人员将功能填料引入涂料的过程中做了大量的实验，以下为本实验的部分数据以及涂料性能。
从表3中可以看出，综合涂料的隔热性能与力学性能考虑，选取功能填料的添加量为90-110份最为合适。
Claims (5)
1.一种隔热反射涂料，其特征在于该隔热反射涂料由以下重量份数的原料组成的：水性环氧树脂20～35份，水性固化剂10～20份，聚氨酯15～30份，功能填料90～110份；所述功能填料由磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒化学键连接，磺化全碳气凝胶和纳米Fe3O4微粒的质量比为1:4。
2.根据权利要求1所述的一种隔热反射涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种隔热反射涂料，其特征在于，所述纳米Fe3O4微球颗粒大小均匀，直径为8～9nm。
4.根据权利要求1所述的一种隔热反射涂料，其特征在于，所述水性固化剂为Aq419、H228B、W651、W650 中的一种或几种。
5.一种如权利要求1所述的隔热反射涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
首先将间苯二酚和甲醛以1：1的比例通过溶胶-凝胶法制成湿凝胶，倒入模具中冷却干燥24h，之后放入含有8ml发烟硫酸的100ml高压反应釜的聚四氟乙烯的内衬中，密封后在80℃下反应12h，取出并用大量的去离子水清洗，直至滤液无游离的硫酸根离子存在，用肼蒸汽法还原，真空干燥8h，即制得磺酸化全碳气凝胶；
然后将一定量磺化全碳气凝胶与一定量纳米Fe3O4微球加入三口瓶中，在转速为500-600r/min下，搅拌1h，即得功能填料；
最后，按重量份数将水性环氧树脂，水性固化剂，聚氨酯和功能填料同时加入三口瓶中，在转速为800-1000r/min下搅拌2h，即得隔热反射涂料；
所述发烟硫酸为50%SO3/H2SO4。
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Legal Events
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Address after: 110141 Yao village, Yuhong Township, Yuhong District, Liaoning, Shenyang Patentee after: Liaoning Shunfeng New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 110141 Yao village, Yuhong Township, Yuhong District, Liaoning, Shenyang Patentee before: SHENYANG SHUNFENG NEW MATERIAL Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Denomination of invention: A heat insulation reflective coating and its preparation method Effective date of registration: 20220923 Granted publication date: 20190917 Pledgee: Bank of Jilin Co.,Ltd. Shenyang Branch Pledgor: Liaoning Shunfeng New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022210000147 |
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Date of cancellation: 20231019 Granted publication date: 20190917 Pledgee: Bank of Jilin Co.,Ltd. Shenyang Branch Pledgor: Liaoning Shunfeng New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022210000147 |
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Denomination of invention: A thermal insulation reflective coating and its preparation method Effective date of registration: 20231019 Granted publication date: 20190917 Pledgee: Bank of Jilin Co.,Ltd. Shenyang Branch Pledgor: Liaoning Shunfeng New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023210000260 |