CN107903694A - 一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法 - Google Patents

一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，本发明利用三氯化铬六水合物溶液通过水解生成三氧化二铬晶体析出，包覆在空心玻璃微珠表面；在此水解过程中通过合理控制三氯化铬六水合物溶液的浓度，在空心玻璃微珠起到了均匀的包覆一层三氧化二铬膜，分散性明显提升，而且有着较优的导热系数，同时引进了三氧化二铬的绿色，对500‑550nm以及780‑2300nm波段的光都有着较高的反射比，显著提高了光反射效果；本发明既改善了空心玻璃微珠在水性涂料中的分散性能不理想的问题，又为其引入了颜色，使其具备作为着色型功能颜填料的条件，为制备彩色复合型外墙隔热涂料提供了一条新的制备工艺。

Description

一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的 方法
技术领域
本发明涉及反射隔热涂料技术领域，尤其涉及一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法。
背景技术
在《建筑热工设计规范》中有明确规定，在夏季炎热的地区，建筑设计必须充分考虑其隔热方面的要求。复合型外墙隔热涂料通过有效地反射太阳光、降低热量在墙体中的传导效率以及将外墙热能通过红外线的方式辐射出来，三管齐下，来减少建筑物对来自太阳热量的吸收，在一定程度上阻隔了热量从墙外向室内的传导，能明显改善室内温度，降低能源消耗，已经越来越多的被社会所关注。现阶段研究较为成熟且推广到市场上的外墙隔热涂料大多为白色，这是因为白颜色本身相对于其他颜色，对太阳光有着更高的反射比，便于制备出较好性能的隔热涂料。而在实际应用中，彩色涂料的用量达到 80％以上，白色涂料的用量不足总用量的 20％，其中具有功能的白色涂料所占份额更低。当今社会，对于外墙装饰，人们对颜色的选择趋向多色化，单一的白色涂料已经难以满足现代建筑外墙的审美需求，同时白色隔热涂料存在涂膜耐沾污性差、易变色的缺点，当外墙使用一段时间后，涂膜的各方面性能尤其是反射特性会因表面变脏、变色而大幅度下降。因此，研发生产出高性能的彩色外墙隔热涂料是顺应社会和市场需要，同时有利于实现国家节能规划的目标。
空心玻璃微珠是复合型外墙隔热涂料最重要的颜填料，它是粒径为几十微米，壁厚约为一微米的中空微珠，主要成分是硼硅酸盐，特殊的中空结构，赋予了空心玻璃微珠超低的导热系数和较好的抗冷热收缩性，从而可以增强涂膜的热阻隔性能和弹性，减少涂膜龟裂及脱裂现象的反射。与其特殊的生产制备工艺有关，微珠表面高度玻璃化，这让它也有了较高的太阳光反射比，反射性能良好。当在外墙涂料中添加空心玻璃微珠，相当于在涂膜中放了有无数个导热系数接近零的空腔，可以很好地阻隔热量在涂膜里的的传导，而且由于其较高的太阳光反射比，大部分太阳能会以反射的形式散溢到周围环境，从源头上降低了热量的吸收。但空心玻璃微珠在水性涂料中较差的分散性和颜色的单一性限制了其在水性彩色隔热涂料中的应用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，包括以下具体步骤：
（1）将适量空心玻璃微珠加入去离子水中配置成浓度为10-12wt%的浆液，加入适量氨水调节浆液的pH为8-8.5待用，把恒温水浴箱的温度调至60-65℃；
（2）将步骤（1）的浆液中加入适量十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解后放入已经调节好的水浴箱中，在浆液中插入搅拌棒，以300-400转/分的速度搅拌，在搅拌状态下缓慢滴加浓度为0.5mol/L的三氯化铬六水合物溶液，同时滴加浓度为10wt%的氢氧化钠溶液调节整个体系的pH值，使其始终维持在8.0-8.5，直至三氯化铬六水合物溶液全部滴加完毕；
（3）将滴加完毕后的反应体系继续恒温搅拌陈化30-40分钟，过滤，将得到的改性后的空心玻璃微珠放入烘箱中以80-90℃干燥，然后放入箱式煅烧炉中高温煅烧60-90分钟，冷却后取出，即得三氧化二铬包覆改性的空心玻璃微珠。
所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，步骤（1）所述的氨水是指浓度为10wt%的的氨水溶液。
所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，步骤（2）所述的十二烷基苯磺酸钠的添加量为空心玻璃微珠质量的5%。
所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，步骤（2）所述的浓度为0.5mol/L的三氯化铬六水合物溶液的滴加量为浆液的1.9-2倍。
所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，步骤（3）所述的高温煅烧是指以800-850℃的温度进行煅烧。
本发明的优点是：本发明利用三氯化铬六水合物溶液通过水解反应对空心玻璃微珠进行表面改性，在碱性环境下三价铬离子水解，离子之间通过形成羟基桥形成链状或环状的双核配合物，随反应进行，双核配合物脱去氢离子，形成更为稳定的氧桥配离子，之后氧桥配离子之间开始脱氢，形成多核高分子可溶性聚合物，多核高分子配合物继续增长，当核数达到一定时，形成晶核，最后晶核通过水解生成三氧化二铬晶体析出，包覆在空心玻璃微珠表面；在此水解过程中通过合理控制三氯化铬六水合物溶液的浓度，在空心玻璃微珠起到了均匀的包覆一层三氧化二铬膜，分散性明显提升，而且有着较优的导热系数，同时引进了三氧化二铬的绿色，对500-550nm 以及780-2300nm波段的光都有着较高的反射比，显著提高了光反射效果；本发明工艺简单，便于工业控制，既改善了空心玻璃微珠在水性涂料中的分散性能不理想的问题，又为其引入了颜色，使其具备作为着色型功能颜填料的条件，为制备彩色复合型外墙隔热涂料提供了一条新的制备工艺。
具体实施方式
一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，包括以下具体步骤：
（1）将适量空心玻璃微珠加入去离子水中配置成浓度为10wt%的浆液，加入适量浓度为10wt%的的氨水调节浆液的pH为8待用，把恒温水浴箱的温度调至60℃；
（2）将步骤（1）的浆液中加入空心玻璃微珠质量5%的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解后放入已经调节好的水浴箱中，在浆液中插入搅拌棒，以300转/分的速度搅拌，在搅拌状态下缓慢滴加浆液质量1.9倍量的浓度为0.5mol/L的三氯化铬六水合物溶液，同时滴加浓度为10wt%的氢氧化钠溶液调节整个体系的pH值，使其始终维持在8.0，直至三氯化铬六水合物溶液全部滴加完毕；
（3）将滴加完毕后的反应体系继续恒温搅拌陈化30分钟，过滤，将得到的改性后的空心玻璃微珠放入烘箱中以80℃干燥，然后放入箱式煅烧炉中以800℃的温度高温煅烧60分钟，冷却后取出，即得三氧化二铬包覆改性的空心玻璃微珠。

Claims (5)

1.一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）将适量空心玻璃微珠加入去离子水中配置成浓度为10-12wt%的浆液，加入适量氨水调节浆液的pH为8-8.5待用，把恒温水浴箱的温度调至60-65℃；
（2）将步骤（1）的浆液中加入适量十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解后放入已经调节好的水浴箱中，在浆液中插入搅拌棒，以300-400转/分的速度搅拌，在搅拌状态下缓慢滴加浓度为0.5mol/L的三氯化铬六水合物溶液，同时滴加浓度为10wt%的氢氧化钠溶液调节整个体系的pH值，使其始终维持在8.0-8.5，直至三氯化铬六水合物溶液全部滴加完毕；
（3）将滴加完毕后的反应体系继续恒温搅拌陈化30-40分钟，过滤，将得到的改性后的空心玻璃微珠放入烘箱中以80-90℃干燥，然后放入箱式煅烧炉中高温煅烧60-90分钟，冷却后取出，即得三氧化二铬包覆改性的空心玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（1）所述的氨水是指浓度为10wt%的的氨水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（2）所述的十二烷基苯磺酸钠的添加量为空心玻璃微珠质量的5%。
4.根据权利要求1所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（2）所述的浓度为0.5mol/L的三氯化铬六水合物溶液的滴加量为浆液的1.9-2倍。
5.根据权利要求1所述的一种利用化学包覆法制备隔热涂料用彩色空心玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（3）所述的高温煅烧是指以800-850℃的温度进行煅烧。
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