CN108059891B - 一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料及其制备方法，涉及一种防水隔热涂料及其制备方法。水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂、消泡剂、pH调节剂和流变改性剂预混物。方法：将原料加入到反应釜中，边加边搅拌，得到混合物，调节pH值，添加流变改性剂预混物，先液相低速混合，减压蒸馏去除水分，即得涂料。本发明大大提高涂料的遮盖能力，使得对基材进行遮盖的最小厚度有所降低，达到0.5～0.8mm。这样的厚度下，涂料的太阳光反射比可达到0.92。本发明用于制备高性能防水隔热涂料。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水隔热涂料及其制备方法。
背景技术
节能是国家发展经济的一项长远战略方针。中国地域面积跨度大，各个地域对隔热、防水性能涂料的要求各有不同。本产品以水为溶剂无毒无害、安全环保，兼具隔热和防水功能，施工方便，性能优良，应用范围广。现在国内产品性能单一，隔热或防水效果差，施工要求高。另外，现有涂料对阳光的反射比例不高，也仅仅是达到国家标准0.8。因此，研发一种兼具隔热和防水效果，具有高阳光反射比，施工简洁方便的产品势在必行。
发明内容
本发明是要解决现有涂料对阳光的反射比例低的问题，提供一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料及其制备方法。
本发明超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料按重量份数包括以下组分：
其中水为经RO膜处理的去离子水，符合GB/T 6682中规定的三级水标准。目的是去除水中的绝大部分无机盐类、放射性离子、重金属、有机物、杂质、胶体等，保证涂料中各个组分的稳定性和涂料体系的环保性。
所述空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的。粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，为市售产品。钛白粉的粒径为10～350nm。
所述分散剂为聚合羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷、马来酸酐-丙烯酸共聚物钠盐、疏水改性丙烯酸铵盐中的一种或几种的混合物；其目的是使粉料更好的体现其真实粒度，同时提高耐水性能。
所述紫外线交联丙烯酸乳液为苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸水溶胶中的一种或几种的混合物；其目的是乳液在太阳光中的紫外线照射下，乳液的分子链之间产生自乳化和分子链的进一步紧密联合，提高体系的隔热防水功能，同时增强对底材的附着力、渗透力和冻融稳定性及机械稳定性等。
所述硅树脂为甲基硅树脂、有机硅乳液、有机硅改性聚酯树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的一种或几种的混合物。其目的是增加涂料成膜后的自洁能力。
所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种的混合物。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物。
所述防霉助剂为N-辛基-异噻啜啉酮、季铵盐防霉剂中的一种或几种的混合物
所述pH调节剂是二甲乙醇胺(DMAE)。
所述流变改性剂预混物为羟乙基纤维素醚、非离子聚氨酯、丙烯酸酯交联共聚物中的一种或几种的混合物。
上述超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
一、按重量份数称取15～18份的水、20～35份的空心陶瓷微珠、10～15份的钛白粉、0.7～1.0份的分散剂、20～30份的紫外线交联丙烯酸乳液、10～12份的硅树脂、0.2～0.5份的成膜助剂、0.2～0.4份的防霉助剂、0.3～0.8份的消泡剂、0.2～0.4份的pH调节剂、0.4～2.0份的流变改性剂预混物；
二、将称取的水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂和消泡剂依次加入到反应釜中，抽真空至-0.02～-0.12MPa边加边搅拌，搅拌速度为1.5m/s～2.0m/s，得到混合物，
气压恢复至常压，用pH调节剂调节混合物的pH值为8-10，然后添加流变改性剂预混物进行增稠，先液相低速混合，混合速度为200-300转/分，然后在螺旋搅拌状态下减压蒸馏去除水分，使混合物含水量在5％(重量比)以下，即得到超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料。灌装采用1.2个大气压的压力挤压称重灌装。
本发明的有益效果：
本发明使用的紫外交联乳液，太阳光中的紫外线照射下，乳液的分子链之间产生自乳化和分子链的进一步紧密联合，极大地减少了聚合物单体中吸能基团的比例，因而使得涂料体系整体吸热能力下降，可有效提高涂料的半球发射率，半球发射率可达0.9以上。同时提高体系的隔热防水功能，增强对基材的附着力、渗透力和冻融稳定性及机械稳定性。硅树脂的添加，增加了涂料成膜后的自洁性。
同时添加空心陶瓷微珠和钛白粉，共同起隔热作用。
空心陶瓷微珠具有质轻、密度小、低导热、绝热性能好等优点，其他轻质填料相比，具有比面积小、抗压强度高、熔点高、热反射率高、热传导系数和热收缩系数小、化学稳定性良好。本发明采用不同粒径的空心陶瓷微珠按比例进行混合，空心陶瓷微珠内部是惰性气体，其中有大量的微小封闭气孔，八种不同粒径的空心陶瓷微珠互相填充，实现最大程度的空气保有率，降低热传导率。
本发明使用的钛白粉为纳米金红石型钛白粉，为纳米粒子。由于纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能高、表面原子严重配位不足，具有很强的表面活性与超强吸附能力。添加在涂料中，极易与丙烯酸乳液中的氧起键合作用，合力增大。随着粒子粒度变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触面积增大。材料受到冲击时，会产生更多的微裂纹和塑性变形，从而吸收更多的冲击能，韧性随之提高，提高了涂料柔韧性。钛白粉在全部紫外光区都具有有效的紫外线滤除能力，同时其粒径要小于阳光中紫外线、可见光及红外线的波长，反射物质粒径小于光波波长时可有效的对红外线和紫外线光波进行反射及散射，从而大大增强了涂料对阳光的反射比例。纳米金红石型钛白粉在屏蔽热反射的同时，还填补空心陶瓷微珠之间的空隙，增加太阳光反射比。
本发明防水隔热涂料可大大提高涂料的遮盖能力，使得对基材进行遮盖的最小厚度有所降低，达到0.5～0.8mm。这样的厚度下，涂料的太阳光反射比可达到0.92。涂料于90℃高温下，10h无气泡、剥落裂纹现象。
本发明的涂料具有较高的粘度，斯托默粘度值达到115-125KU，喷涂时不流挂，漆膜更容易起厚度。本发明减少了涂料的用量，而且施工时只需喷涂一次，施工更简易方便，从而大幅降低其应用成本。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料按重量份数包括以下组分：
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为10～350nm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述水为经RO膜处理的去离子水。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述分散剂为聚合羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷、马来酸酐-丙烯酸共聚物钠盐、疏水改性丙烯酸铵盐中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述紫外线交联丙烯酸乳液为苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸水溶胶中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述硅树脂为甲基硅树脂、有机硅乳液、有机硅改性聚酯树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述防霉助剂为N-辛基-异噻啜啉酮、季铵盐防霉剂中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述pH调节剂是二甲乙醇胺。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述流变改性剂预混物为羟乙基纤维素醚、非离子聚氨酯、丙烯酸酯交联共聚物中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
一、按重量份数称取15～18份的水、20～35份的空心陶瓷微珠、10～15份的钛白粉、0.7～1.0份的分散剂、20～30份的紫外线交联丙烯酸乳液、10～12份的硅树脂、0.2～0.5份的成膜助剂、0.2～0.4份的防霉助剂、0.3～0.8份的消泡剂、0.2～0.4份的pH调节剂和0.4～2.0份的流变改性剂预混物；
二、将称取的水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂和消泡剂依次加入到反应釜中，抽真空至-0.02～-0.12MPa，边加边搅拌，搅拌速度为1.5m/s～2.0m/s，得到混合物，
气压恢复至常压，用pH调节剂调节混合物的pH值为8-10，然后添加流变改性剂预混物进行增稠，先液相低速混合，混合速度为200-300转/分，然后在螺旋搅拌状态下减压蒸馏去除水分，使混合物含水量在5％(重量比)以下，即得到超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料；
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为10～350nm。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述水为经RO膜处理的去离子水。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述分散剂为聚合羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷、马来酸酐-丙烯酸共聚物钠盐、疏水改性丙烯酸铵盐中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述紫外线交联丙烯酸乳液为苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸水溶胶中的十一种或几种的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述硅树脂为甲基硅树脂、有机硅乳液、有机硅改性聚酯树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述防霉助剂为N-辛基-异噻啜啉酮、季铵盐防霉剂中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述pH调节剂是二甲乙醇胺。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十一不同的是：所述流变改性剂预混物为羟乙基纤维素醚、非离子聚氨酯、丙烯酸酯交联共聚物中的一种或几种的混合物。其它与具体实施方式十一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
本实施例超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
一、按重量份数称取15份的去离子水、30份的空心陶瓷微珠、11份的钛白粉、0.8份的分散剂、30份的紫外线交联丙烯酸乳液、11份的硅树脂、0.5份的成膜助剂、0.4份的防霉助剂、0.6份的消泡剂、0.3份的pH调节剂和0.4份的流变改性剂预混物；
二、将称取的水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂和消泡剂依次加入到反应釜中，抽真空至-0.1MPa，边加边搅拌，搅拌速度为1.5m/s～2.0m/s，得到混合物，
恢复气压至正常大气压，用pH调节剂调节混合物的pH值为8-10，然后添加流变改性剂预混物进行增稠，先液相低速混合，混合速度为200-300转/分，然后在螺旋搅拌状态下减压蒸馏去除水分，使混合物含水量在5％(重量比)以下，即得到超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料；
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为50nm。
步骤一中分散剂为购买自陶氏化学的731A马来酸酐共聚物钠盐型分散剂。消泡剂为购买自伊泰隆的W109N聚醚改性有机硅消泡剂。防霉剂为N-辛基-异噻啜啉酮。流变改性剂预混物为羟乙基纤维素醚。所述pH调节剂是二甲乙醇胺。
本实施例防水隔热涂料遮盖的厚度为0.5mm，主要性能指标如下表：
表1
本实施例制备的超高阳光反射型涂料为水性涂料，能明显的降低屋面温度的效果，可降低建筑50％～70％的空调制冷费用。该涂料具有较高的粘度，斯托默粘度值达到120KU，喷涂时不流挂，漆膜更容易起厚度。且具有良好的可清洁性能，清洁的时候仅需用水擦洗即可，可有效降低清洁维护费用。在零下十度的低温下仍然具有良好的延展性(可保证延展到初始长度的130％而不产生裂缝)和弹性(弹性模量可达到5MPa)。环保清洁，零甲醛，超低挥发性有机物，VOC<50g/L，已达到室内涂料使用标准，是一种真正的节能环保涂料。
实施例2：
本实施例超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
一、按重量份数称取17份的去离子水、28份的空心陶瓷微珠、12份的钛白粉、0.9份的分散剂、28份的紫外线交联丙烯酸乳液、12份的硅树脂、0.35份的成膜助剂、0.3份的防霉助剂、0.4份的消泡剂、0.35份的pH调节剂和0.7份的流变改性剂预混物；
二、将称取的水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂和消泡剂依次加入到反应釜中，抽真空至-0.1MPa，边加边搅拌，搅拌速度为1.5m/s～2.0m/s，得到混合物，
恢复气压至正常大气压，用pH调节剂调节混合物的pH值为8-10，然后添加流变改性剂预混物进行增稠，先液相低速混合，混合速度为200-300转/分，然后在螺旋搅拌状态下减压蒸馏去除水分，使混合物含水量在5％(重量比)以下，即得到超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料；
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为50nm。
步骤一中分散剂为购买自陶氏化学的CA-2500疏水改性聚丙烯酸铵盐分散剂。消泡剂为购买自伊泰隆的W109N聚醚改性有机硅消泡剂。防霉剂为N-辛基-异噻啜啉酮。流变改性剂预混物为陶氏化学的RM-8W和RM-9119NR混合物。所述pH调节剂是二甲乙醇胺。
本实施例防水隔热涂料遮盖的厚度为0.8mm，主要性能指标如下表：
表2
本实施例制备的超高阳光反射型涂料为水性涂料，能明显的降低屋面温度的效果，可降低建筑50％～70％的空调制冷费用。该涂料具有较高的粘度，斯托默粘度值达到118KU，喷涂时不流挂，漆膜更容易起厚度。且具有良好的可清洁性能，清洁的时候仅需用水擦洗即可，可有效降低清洁维护费用。在零下十度的低温下仍然具有良好的延展性(可保证延展到初始长度的130％而不产生裂缝)和弹性(弹性模量可达到5MPa)。环保清洁，零甲醛，超低挥发性有机物，VOC<50g/L，已达到室内涂料使用标准，是一种真正的节能环保涂料。
Claims (10)
1.一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于该涂料按重量份数包括以下组分：
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为10～350nm；
所述防水隔热涂料的斯托默粘度值为115-125KU。
2.根据权利要求1所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述水为经RO膜处理的去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述分散剂为聚合羧酸盐、聚磷酸盐、聚硅氧烷、马来酸酐-丙烯酸共聚物钠盐、疏水改性丙烯酸铵盐中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述紫外线交联丙烯酸乳液为苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸水溶胶中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述硅树脂为甲基硅树脂、有机硅乳液、有机硅改性聚酯树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述消泡剂为聚醚改性有机硅、聚硅氧烷消泡剂中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述pH调节剂是二甲乙醇胺。
9.根据权利要求8所述的一种超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料，其特征在于所述流变改性剂预混物为羟乙基纤维素醚、非离子聚氨酯、丙烯酸酯交联共聚物中的一种或几种的混合物。
10.如权利要求1所述的超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、按重量份数称取15～18份的水、20～35份的空心陶瓷微珠、10～15份的钛白粉、0.7～1.0份的分散剂、20～30份的紫外线交联丙烯酸乳液、10～12份的硅树脂、0.2～0.5份的成膜助剂、0.2～0.4份的防霉助剂、0.3～0.8份的消泡剂、0.2～0.4份的pH调节剂和0.4～2.0份的流变改性剂预混物；
二、将称取的水、空心陶瓷微珠、钛白粉、分散剂、紫外线交联丙烯酸乳液、硅树脂、成膜助剂、防霉助剂和消泡剂依次加入到反应釜中，抽真空至-0.02～-0.12MPa，边加边搅拌，搅拌速度为1.5m/s～2.0m/s，得到混合物，
气压恢复至常压，用pH调节剂调节混合物的pH值为8-10，然后添加流变改性剂预混物，先液相低速混合，混合速度为200-300转/分，然后在螺旋搅拌状态下减压蒸馏去除水分，使混合物含水量在5％(重量比)以下，即得到超高粘度高阳光反射比防水隔热涂料；
其中空心陶瓷微珠为8种不同粒径的空心陶瓷微珠混合成的，具体粒径及所占比例如下：
所述钛白粉为纳米金红石钛白粉，钛白粉的粒径为10～350nm。
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