CN108299979B - 热反射性真石涂层体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热反射性真石涂层体系，其包含：(a)由第一涂料组合物形成的疏水性、热反射性底涂层；(b)涂覆在所述底涂层上的由第二涂料组合物形成的热反射性真石面涂层，其中所述第二涂料组合物包含平均粒径为80微米或更大的经烧结的热反射性矿料；和(c)可选的涂覆在所述面涂层上的由第三涂料组合物形成的耐污性罩面层，其中所述涂层体系，当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时，在其明度L为40或更低时，具有至少25％的太阳光反射比；在其明度L为40‑80时，具有至少40％的太阳光反射比；在其明度为80或更高时，具有至少65％的太阳光反射比。

Description

热反射性真石涂层体系
技术领域
本发明涉及一种热反射性真石涂层体系，更具体地，涉及一种能够为墙面(特别是外墙面)提供石料效果、降低建筑墙体的传热系数和/或提高建筑墙体的热反射性能的热反射性真石涂层体系。
背景技术
在涂料工业中，由涂料组合物形成的涂层对被涂装的目标基材(特别是建筑墙体)具有保护作用和装饰作用。作为涂料之一，真石漆包含通过研磨天然砂石而得到的砂料作为填料。较之干挂石材，真石漆具有重量轻、颜色可调等优点，而且同样具有逼真的石料效果，因而特别受到消费者的欢迎。
随着经济的日益发展，能耗问题越来越受到人们的关注。作为能源消耗的大户，建筑能耗每年约占全国能耗的30％至40％左右。因此，如何降低建筑能耗成为各类节能研究中最紧迫、最亟待解决的问题。建筑节能主要体现在两个方面：保温和隔热，两者都是为了保持室内具有适宜的温度而采取的措施。保温一般指维护结构在冬季阻止室内向室外传热，而使室内保持适当的温度；而隔热通常指维护结构在夏季隔离太阳辐射热和室外高温的影响，使其内表面保持适当温度。在建筑隔热材料中，隔热涂层或涂层体系因使用方便、隔热效果好及经济可行等优点而越来越受到人们的青睐。
考虑到上述建筑墙体在隔热性能以及美观方面的需求，需要提供一种热反射性真石涂层体系，该涂层体系不仅能够通过降低被涂墙体的传热系数、反射太阳光能量而为外墙提供良好的隔热性能，而且能够为被涂墙体提供石材效果、增加美感。
发明内容
本发明提供了一种热反射性真石涂层体系，其包含：(a)由第一涂料组合物形成的疏水性、热反射性底涂层，其中所述底涂层在约30微米的厚度下的透水率为至多0.3mL/24小时，并且所述第一涂层组合物包含热反射性填料；(b)涂覆在所述底涂层上的由第二涂料组合物形成的热反射性真石面涂层，其中所述第二涂料组合物包含平均粒径为80微米或更大的经烧结的热反射性矿料；和(c)可选的涂覆在所述面涂层上的由第三涂料组合物形成的耐污性罩面层，其中所述耐污性罩面层，当根据耐污性试验方法GB/T9780测定时，具有10％或更小的平均反射率下降，其中所述涂层体系，在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时，在其明度L为40或更低时，具有至少25％的太阳光反射比；在其明度L为40-80时，具有至少40％的太阳光反射比；在其明度为80或更高时，具有至少65％的太阳光反射比。额外地或可供选择地，所述涂层体系具有至少85％的半球发射率。
在本发明的实施方式中，所述热反射性真石涂层体系适用于涂布建筑外墙，所述外墙包含如下建筑材料，所述建筑材料包括混凝土砌块、石膏板、灰砂砖、加气混凝土、复合轻质板、水泥纤维板及其任意组合。
在涂料工业中，真石涂层包含天然存在的矿物或类矿物固体聚集体，即矿料。由于这些矿料具有相对大的颗粒尺寸，例如80微米或更大的平均粒径，因而包含这种矿料的真石涂层对太阳光通常具有有限的反射能力。尽管现有技术中提到了真石涂层可以包含热反射性矿料和中空玻璃微球来提高其热反射能力，但是采用这种方案得到的涂层的热反射能力非常有限，根本无法满足热反射的实际需要。
本发明的发明人惊讶地发现，将包含具有大颗粒尺寸的矿料的热反射性真石面涂层涂覆在包含热反射性填料的热反射性底涂层上，由此形成的涂层体系可以满足热反射的实际需要。虽然热反射性底涂层被真石面涂层完全覆盖，但是仍能起到促进上层面涂层的热反射性的作用，这是令人惊讶的。
此外，本发明人还发现了，当所述涂层体系额外地包含涂覆在所述热反射性真石面涂层之上的耐污性罩面层时，该耐污性罩面层的设置能够有效提高涂层体系的耐沾污性能，从而确保了热反射涂层表面清洁，继而对太阳光能量的反射保持长期有效；该耐污性罩面层还额外地具有自清洁性能，因此本发明的涂层体系即便长期(诸如数周、数月、乃至数年)处于污染的环境条件下仍能够保持较高的热反射性。
因而，外墙面涂布有本发明的热反射性真石涂层体系的外墙，与未涂布这种涂层体系的外墙相比，传热系数下降了至少10％，甚至下降了至少12％。此外或或者，外墙面涂布有本发明的热反射性真石涂层体系的外墙，与未涂布这种涂层体系的外墙相比，在广州的气象条件下具有至少20％/全年的模拟节能效率，或者在上海的气象条件下具有至少15％/全年的模拟节能效率，或者在北京的气象条件下具有至少6％/全年的模拟节能效率。
附图说明
图1是模拟建筑围护结构的示意图。
具体实施方式
除非本文另有声明，描述本发明的上下文中使用的术语“一个”或“一种”应当被理解为包括复数。
在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，不排除该组合物包含其它可选组分，并且除非明确地另有指明，预计该组合物也可由所涉及的特定组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，不排除该方法包含其它的可选工艺步骤，并且除非明确地另有指明，预计该方法也可由所涉及的特定工艺步骤构成或组成。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
本发明提供了一种热反射性真石涂层体系，其包含：
(a)由第一涂料组合物形成的疏水性、热反射性底涂层，其中所述底涂层在约30微米的厚度下具有至多0.3mL/24小时的透水率，并且所述第一涂料组合物包含热反射性填料；
(b)涂覆在所述底涂层上的由第二涂料组合物形成的热反射性真石面涂层，其中所述第二涂料组合物包含平均粒径为80微米或更大的经烧结的热反射性矿料；和
(c)可选的涂覆在所述面涂层上的由第三涂料组合物形成的耐污性罩面层，其中所述耐污性罩面层，当根据耐污性试验方法GB/T9780测定时，具有10％或更小的平均反射率下降，
其中所述涂层体系，当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时，在其明度L为40或更低时，具有至少25％的太阳光反射比；在其明度L为40-80时，具有至少40％的太阳光反射比；在其明度为80或更高时，具有至少65％的太阳光反射比。额外地或可供选择地，所述涂层体系具有至少85％的半球发射率。
额外地，本发明的热反射性真石涂层体系还包含，设置在所述疏水性底涂层之下的由第四涂料组合物形成的疏水性腻子层，所述第四涂料组合物包含有机硅疏水剂，并且所述疏水性腻子层具有至多2.0g/10min的吸水率。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述底涂层在约30微米的厚度下的透水率小于或等于0.2mL/24小时。
在本发明的另一优选的实施方式中，所述罩面层，当根据耐沾污性试验方法GB/T9780测定时，具有5％或更小的平均反射率下降。
在本发明的另一优选的实施方式中，外墙面涂布有所述涂层体系的外墙的传热系数，与未涂布所述涂层体系的外墙的传热系数相比，下降了至少10％。在本发明的另一更优选的实施方式中，外墙面涂布有所述涂层体系的外墙的传热系数，与未涂布所述涂层体系的外墙的传热系数相比，下降了至少12％。
在本发明的另一实施方式中，外墙面涂布有所述涂层体系的外墙，与未涂布所述涂层体系的外墙相比，在广州的气象条件下具有至少20％/全年的模拟节能效率，或者在上海的气象条件下具有至少15％/全年的模拟节能效率，或者在北京的气象条件下具有至少6％/全年的模拟节能效率。
在本文中使用的术语“透水率”是衡量涂层疏水性以及孔隙率二者的量度。具体地，透水率是指，根据中国涂料工业标准JG/T210/2007，在环境条件下，例如室温(25℃)、大气压下，特定时间段内，例如24小时内，渗透通过例如厚度为约30微米的干涂层的水量。一般而言，建筑墙体用涂层在约30微米的厚度下的透水率小于或等于0.5mL/24小时。在本发明中，疏水性底涂层在约30微米的厚度下的透水率为至多0.3mL/24小时，但可以大于或等于0.15mL/24小时，或大于或等于0.1mL/24小时。
本文中使用的术语“太阳反射比”是指，在300nm至2500nm可见光和近红外波段反射与同波段入射的太阳辐射通量的比值。根据本发明，太阳反射比根据中国涂料工业标准JG/T 235-2014以波长为300-2500nm的太阳光测定。
本文中使用的术语“半球发射率”是指，热辐射体在半球方向上的辐射出射度与处于相同温度的全辐射体(黑体)的辐射出射度的比值。
本文中使用的术语“平均反射率”是指，投射到物体上被反射的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比。通常，物体表面被污染物沾污会引起该物体的平均反射率的下降。在本发明中，被石墨粉制成的配制灰沾污而引起的罩面层的平均反射率的下降最多为10％，甚至更小，例如为5％或更小。
本文中使用的术语“理论计算的干膜厚度”是通过理论计算而非实际测量得到的干膜厚度。实践中，可以通过如下进行理论计算：
Figure BDA0001112958250000051
本文中使用的术语“吸水率”被定义为涂层在特定时间段内吸收的水量。一般而言，建筑墙体用涂层的吸水率小于2.0g/10min。
本文中使用的术语“明度”是指，物体表面颜色明亮程度的视知觉特性值，以绝对白色和绝对黑色为基准进行分度，以L表示。在涂料领域中，根据明度来划分涂层体系的热反射性能。
本文中使用的术语“传热系数”是指，在由建筑墙体构成的围护结构两侧的空气温度差为1K的条件下，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量，单位为W/(m2.K)。
本文中提及的“模拟节能效率”基于建筑围护模型及建筑围护结构参数通过对从华东、华南、华北各地区选取的典型城市上海、广州、和北京进行模拟而获得。其具体确定方法参见测试部分的模拟节能效率。例如，“在xx地区的气象条件下模拟节能效率为a％”是指，在xx地区的气象条件下，外墙面涂布有热反射性真石涂层体系的建筑围护结构的夏季制冷能耗与冬季制热能耗的总和(全年能耗)，与未涂布该热反射性真石涂层体系的建筑围护结构的全年能耗相比，下降的百分分数，其中xx地区的气象条件可以由美国能源部DOE的权威数据获得，例如由DOE得到的广州的气象文件为“CHN_Guangzhou_IMEC”。具体地，可通过如下公式计算：
Figure BDA0001112958250000061
其中：
a％表示模拟节能效率，以％计；
Eu表示未涂布热反射性真石涂层体系的围护结构的全年能耗，以GJ计；并且
Ec表示涂布有热反射性真石涂层体系的围护结构的全年能耗，以GJ计。
当在“涂层涂覆在表面或基材上”这样的上下文中使用时，术语“在......上”包括涂层直接地或间接地涂覆到表面或基材上。因此，例如一个涂层涂覆到基材上的底涂层上相当于该涂层涂覆在基材上。
当在“第一涂层被设置在第二涂层之下”这样的上下文中使用时，术语“在......之下”包括第一涂层位于第二涂层下方并且与该第二涂层直接接触。因此，例如疏水性腻子层被设置在疏水性底涂层之下相当于腻子层在底涂层下方并且与该底涂层直接接触。
术语“溶胶”是指颗粒(例如纳米二氧化钛颗粒)在液体载剂中的分散体，所述液体载剂包含水或水和可与水混溶的溶剂形成的水性溶剂以及可选的分散剂、pH调节剂等附加添加剂。
在本发明中，涂料组合物的前缀，如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”，并不具有任何限制含义，仅用于区分目的。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方式的叙述不意味着其他实施方式是不可用的，也不旨在将其他实施方式排除在本发明范围外。
疏水性、热反射性底涂层
本发明的疏水性、热反射性底涂层由第一涂料组合物形成，其中所述第一涂料组合物包含热反射填料。
本文中使用的术语“热反射填料”是指，为涂料组合物提供对太阳光能量的反射能力的填料。在本发明的实施方式中，所述第一涂料组合物中的热反射填料包括玻璃微珠、陶瓷微珠、二氧化钛或其任意组合。在本发明的优选实施方式中，第一涂料组合物中的热反射填料包括陶瓷微珠、玻璃微珠和二氧化钛的组合。
根据本发明，陶瓷微珠和/或玻璃微珠可以是半透明的、高强度的细小微珠。在一个实施方式中，所述陶瓷微珠包括平均粒径(D50)在约10至约50微米范围内的中空陶瓷微珠。在本发明的一个实施方式中，所述玻璃微珠包括平均粒径(D50)在约10至约50微米范围内的中空玻璃微珠。
作为陶瓷微珠的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如使用购自美国3M的陶瓷微珠W610。作为玻璃微珠的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如使用购自购自美国3M的玻璃微珠K15。
根据本发明，二氧化钛可以是金红石型的。作为二氧化钛的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如使用购自亨斯迈公司的Altiris 550金红石钛白粉。
根据本发明，热反射填料的含量，相对于所述第一涂料组合物的总重，在约5重量％至约30重量％的范围内，优选在约20重量％至约35重量％的范围内。
本发明人惊讶地发现，本发明的第一涂料组合物当包含5至30wt％的由金红石二氧化钛、玻璃微珠和陶瓷微珠组成的热反射填料时，可以形成具有优异热反射性的涂层。在第一涂料组合物的涂层形成过程中，组合物中包含的玻璃微珠和陶瓷微珠往往会迁移到涂层表面上从而形成富含玻璃微珠和陶瓷微珠的表面层，这会改善涂层的表面性质，诸如增大表面的热反射性。
本发明的第一涂料组合物进一步包含水性胶乳。本文中使用的术语“水性胶乳”是指，合成树脂(即聚合物)以微粒形式在水性介质中形成的分散体。因此，在本申请中当针对聚合物使用时，除非另有声明，术语“水性胶乳”和“水性分散体”可以交替使用。适当的乳液聚合工艺是本领域普通技术人员已知的，其通常包含如下步骤：可选在适当的乳化剂和/或分散稳定剂的作用下并借助于搅拌，使可聚合单体在水中分散成乳状液，并且例如通过添加引发剂引发单体的聚合。在本发明中，可以通过例如有机官能团(包括，但不限于羧基、羟基、氨基、异氰酸酯基、磺酸基等等)的修饰对聚合物颗粒进行改性，从而获得具有所需性能(例如分散性)的水性胶乳。因此，在本发明中，术语“水性胶乳”不仅包括未经改性的聚合物颗粒在水性介质中的分散体，还包括经有机官能团改性的聚合物颗粒在水性介质中的分散体。水性胶乳中的聚合物颗粒的尺寸可以通过本领域所公知的z均粒径来进行度量，其是指，采用动态光散射法，例如采用Marvlen Zetasizer 3000HS微观粒径分析仪测定的颗粒的尺寸。在所述第一涂料组合物中，水性胶乳中聚合物颗粒的z均粒径为至多200nm，优选为至多150nm、更优选小于130nm、还要更优选小于125nm，甚至更优选小于110nm或更小。但水性胶乳中聚合物颗粒的z均粒径优选为至少50nm，优选为至少80nm或更大。
根据本发明，所述第一涂料组合物中的水性胶乳包括醋酸乙烯酯类水性胶乳、丙烯酸类水性胶乳、有机硅类水性胶乳、聚氨酯类水性胶乳、含氟聚合物类水性胶乳或其组合。在本发明的实施方式中，所述第一涂料组合物中的水性胶乳包括有机硅水性胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳、纯丙烯酸酯水性胶乳、有机硅改性的丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯水性胶乳、乙烯-醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-乙烯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸酯(例如叔碳酸乙烯酯VeoVa 10)水性胶乳或其组合。在本发明的一个实施方式中，所述第一涂料组合物中的水性胶乳包括纯丙烯酸酯水性胶乳和苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳的组合。
在涂料组合物的成膜过程中，水性胶乳中的聚合物颗粒随着涂料组合物中水分的蒸发而聚集在一起，从而形成涂层。一方面，由于本发明的第一涂料组合物形成的涂层具有疏水性，液态水不太容易渗透通过该涂层。另一方面，由于第一涂料组合物中水性胶乳颗粒具有适当的粒径尺寸范围，因而所形成的涂层具有一定的孔隙率，从而墙体内的水汽分子可以通过这些孔隙向外部扩散，并且具有适当的内聚强度。如果水性胶乳颗粒的粒径过大，例如大于200nm或更大，则形成的涂层不够致密、内聚强度不佳；而如果水性胶乳颗粒的粒径过小，例如小于50nm或更小，则无法在墙体表面形成具有孔隙率的涂层。在本发明中，由本发明的第一涂料组合物形成的涂层不仅具有疏水性，而且具有一定的孔隙率，使得所述底涂层具有适当的透水率，例如当根据JG/T210-2007在30微米的厚度下测定时，具有至多0.3mL/24小时的透水率，优选具有小于或等于0.2mL/24小时的透水率，但可以大于或等于0.15mL/24小时，或大于或等于0.1mL/24小时。也就是说，本发明的疏水性底涂层由于具有疏水性因而能够减少外部水分向墙体内的渗透，同时由于存在一定孔隙率因而能够提高墙体水汽向外的扩散，这使得涂布有该涂层的墙体能够长期具有低水含量，从而抑制了由于墙体材料吸水而导致的墙体导热系数(或传热系数)的增大，并且提高了人体在涂布有该涂料组合物的室内的舒适度。
如上所述，水性乳液可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者，作为水性乳液的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如苯乙烯-丙烯酸酯水性乳液，例如购自巴德富实业有限公司的RS 998A或RS 968；纯丙烯酸酯水性乳液，例如PolyWell公司的PE-2133。
优选地，所述水性胶乳在本发明的第一涂料组合物中的含量，相对于第一涂料组合物的总重，在约30至80重量％的范围内。优选地，水性胶乳在第一涂料组合物中的含量，基于所述第一涂料组合物的总重，为至少约35重量％、更优选至少约40重量％、甚至更优选至少约45重量％或最佳地至少约50重量％。而且优选地，水性胶乳在第一涂料组合物中的含量，基于所述第一涂料组合物的总重，为至多约75重量％、优选为至多约70重量％、更优选为至多约65重量％、还更优选至多约60重量％、甚至更优选至多约58重量％。此外，如果在内墙涂料组合物的制备期间添加额外的水，那么额外的水的量与水性胶乳中原来存在的水一起应当计入所述水性乳液的总重。
如果需要，本发明的第一涂料组合物可选包含附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是载剂、乳化剂、颜料、附加填料、抗迁移助剂、抗菌剂、润滑剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、疏水剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中，本发明的第一涂料组合物可以包含附加填料、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、疏水剂、偶联剂或其任意组合作为附加添加剂。
根据本发明，附加添加剂的总量可以在宽范围内变化，例如其总量相对于所述组合物的总重为0重量％至约40重量％，优选为约0.1重量％至约35重量％。根据本发明，优选的第一涂料组合物所包含的附加添加剂的量，相对于所述组合物的总重，可以为至少约0.5重量％、更优选至少约1.0重量％、甚至更优选至少约2.0重量％、最优选至少约2.5重量％。根据本发明，优选的第一涂料组合物所包含的附加添加剂的量，相对于所述组合物的总重，可以为至多约35重量％、更优选至多约32重量％、甚至更优选至多约30重量％。
在本发明的实施方式中，所述第一涂料组合物包含，基于所述第一涂料组合物的总重，
30至80重量％的水性胶乳；
5至30重量％的热反射填料；
0至40重量％的附加添加剂，其中所述附加添加剂包括附加填料、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、疏水剂或其任意组合。
在本发明的一个实施方式中，所述第一涂料组合物包含，相对于所述第一涂料组合物的总重，
10至50重量％的苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳；
10至50重量％的纯丙烯酸酯水性胶乳；
10至30重量％的所述热反射填料；和
0.1至30重量％的所述附加添加剂，所述附加添加剂包括附加填料、增稠剂、润湿剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、疏水剂、偶联剂或其任意组合。
热反射性真石面涂层
本发明的热反射性真石面涂层由第二涂料组合物形成，其中所述第二涂料组合物包含平均粒径为80微米或更大的经烧结的热反射性矿料。
在本发明中，术语“经烧结的热反射性矿料”是指对太阳光能量具有反射能力的矿料，其可以通过如下形成：用热反射性颜料包覆天然矿料；并且对经包覆的矿料进行烧结。在本发明的实施方式中，所述热反射性颜料是无机的，优选包括如下金属形成的单一的或混合的金属氧化物，所述金属包括铝、锑、铋、硼、铬、钴、镓、铟、铁、镧、锂、镁、锰、钼、钕、镍、铌、硅、锡、钒或锌。在本发明的实施方式中，所述天然矿料包括大理石颗粒、花岗石颗粒或其组合。
所述经烧结的热反射性矿料可被用于配制任何所需颜色的面涂层。根据需要，所述经烧结的热反射性矿料具有选自如下的颜色：白色的、红色的、绿色的、黄色的、灰色的、黑色的和蓝色的。在本发明的一个实施方式中，热反射性真石面涂层可以包含黑色经烧结的热反射性矿料作为填料，当其涂覆在上述疏水性、热反射性底涂层上时，形成的涂层体系仍具有令人满意的热反射性。
作为经烧结的热反射性矿料的具体实例，可以使用任何适当的可商购产品，诸如上海仁鼎化工的各种矿料，诸如白色系列、红色系列、绿色系列、黄色系列、灰色系列、黑色系列、蓝色系列等等。
根据本发明，所述经烧结的热反射性矿料可以具有相对大的平均粒径，例如具有120微米或更大的平均粒径，具有180微米或更大的平均粒径，具有380微米或更大的平均粒径，具有830微米或更大的平均粒径，具有1700微米或更大的平均粒径或者4000微米或更大的平均粒径。本发明的发明人惊讶地发现，包含这种大颗粒的经烧结的热反射矿料的热反射性真石面涂层当被涂覆在热反射性底涂层上并且完全覆盖该底涂层时，由此形成的涂层体系可以满足涂料行业标准JG/T 235-2014规定的热反射要求。
根据本发明，经烧结的热反射性矿料的含量，相对于所述第二涂料组合物的总重，在55至80重量％的范围内，优选在约55重量％至约75重量％的范围内。
根据需要，本发明的第二涂料组合物还可以包含中空玻璃微珠，以增强其热反射性。作为玻璃微珠的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如使用购自美国3M公司的S15空心玻璃微珠。根据本发明，中空玻璃微珠的含量，相对于所述第二涂料组合物的总重，至多5重量％，优选4重量％或更少，甚至不含中空玻璃微珠。在本发明的一个实施方式中，第二涂料组合物包含3重量％或更少的空心玻璃微珠。
本发明的第二涂料组合物进一步包含水性胶乳。所述水性胶乳可以具有与前述第一涂料组合物中涉及的水性胶乳相同或类似的组成，但也可以是不同的水性胶乳。优选地，第二涂料组合物中的水性胶乳与第一涂料组合物中的水性胶乳相同或类似，以利于涂层间的粘附。
在本发明的实施方式中，所述第二涂料组合物中的水性胶乳包括有机硅水性胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳、纯丙烯酸酯水性胶乳、有机硅改性的丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-乙烯水性胶乳、乙烯-醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸酯(例如叔碳酸乙烯酯VeoVa)水性胶乳或其组合。
如疏水性底涂层部分所述，水性乳液可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者，作为水性乳液的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如纯丙烯酸酯水性乳液，例如上海保立佳化工有限公司的BLJ-9806。
优选地，所述水性胶乳在本发明的第二涂料组合物中的含量，相对于第二涂料组合物的总重，在约10至45重量％的范围内。优选地，水性胶乳在第二涂料组合物中的含量，基于所述第二涂料组合物的总重，为至少约15重量％、更优选至少约20重量％、甚至更优选至少约25重量％。而且优选地，水性胶乳在第二涂料组合物中的含量，基于所述第二涂料组合物的总重，为至多约45重量％、更优选至多约40重量％、甚至更优选至多约38重量％。此外，如果在涂料组合物的制备期间添加额外的水，那么额外的水的量与水性胶乳中原来存在的水一起应当计入所述水性乳液的总重。
如果需要，本发明的第二涂料组合物可选包含附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是载剂、乳化剂、颜料、金属粉末或膏体、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、润滑剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中，本发明的第二涂料组合物可以包含增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、偶联剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、或其任意组合作为附加添加剂。
根据本发明，附加添加剂的总量可以在宽范围内变化，例如其总量相对于所述组合物的总重为0重量％至约10重量％，优选为约0.1重量％至约8重量％。
在本发明的实施方式中，所述第二涂料组合物包含，基于所述第二涂料组合物的总重，
10至40重量％的水性胶乳；
55至80重量％的经烧结的热反射性矿料；
至多5重量％的中空玻璃微珠；和
0至10重量％的附加添加剂，其中所述附加添加剂包括增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、偶联剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
在本发明的一个实施方式中，所述第一涂料组合物包含，相对于所述第一涂料组合物的总重，
20至35重量％的纯丙烯酸酯水性胶乳；
55至75重量％的经烧结的热反射性矿料热反射填料；
0至4重量％的中空玻璃微珠；和
0.1至10重量％的所述附加添加剂，所述附加添加剂包括增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、偶联剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
耐污性罩面层
本发明的耐污性罩面层由第三涂料组合物形成，并且可选被设置在本发明的热反射性涂层之上。可选的耐污性罩面层，当根据耐污性试验方法GB/T9780测定时，具有10％或更小的平均反射率下降。
在本发明中，所述第三涂料组合物可以包含纳米二氧化钛和水性溶剂。本文中使用的术语“纳米二氧化钛”是指，具有纳米尺寸的二氧化钛，例如粒径D50在1至500nm范围内、优选5至200nm范围内、更优选10至150nm范围内的二氧化钛。本文中使用的术语“水性溶剂”是指，水和与水能够混溶的各种溶剂，包括，但不限于，水、醇类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂等等，例如可以为水；甲醇、乙醇、丙醇、丁醇；丙酮、丁酮、甲基乙基甲酮；二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺及其组合。优选地，水性溶剂为水。为了加快涂料组合物的干燥速度，可以使用水和与水能够混溶的溶剂的混合物，诸如水和乙醇的组合、水和丙酮的组合，等等。本领域技术人员可以通过简单实验确定以上混合溶剂的组成以及比例，从而获得适当的涂料组合物的干燥速度。
在本发明中，纳米二氧化钛可以在水性溶剂(例如水)中形成溶胶，诸如形成在室温下具有1.0至50.0mPa.s粘度的溶胶，即第三涂料组合物可以以溶胶形式施用。
在本发明中，含有纳米二氧化钛的罩面层不仅具有优异的亲水性，而且具有优异的光(例如UV光)催化活性。此外，在本发明中，含有纳米尺度的二氧化钛颗粒的罩面层具有0.2至2微米的理论计算的干膜厚度，基本上是透明的，因而对其下方的热反射性底色涂层的表面性能不会造成任何影响。
尽管并不希望受缚于任何理论，但是我们相信，包含在本发明罩面层中的纳米二氧化钛在UV光的辐射之后能够形成表面氧空穴，并且这些表面氧空穴通过化学或物理吸附作用吸附空气中的水分，从而形成亲水性表面，因而，其表面不易被污染物(包括无机污染物和有机污染物)附着。在本发明中，该罩面层，当根据耐污性试验方法GB/T9780测定时，具有10％或更小、优选5％或更小的平均反射率下降。
作为纳米二氧化钛的来源的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如使用购自名谷科技的纳米二氧化钛复合溶胶SL101，其固含量在0.1至5重量％的范围内。
在本发明的实施方式中，所述纳米二氧化钛在本发明的第三涂料组合物中的含量，相对于第三涂料组合物的总重，在约0.05至20重量％的范围内。优选地，纳米二氧化钛在第三涂料组合物中的含量，基于所述第三涂料组合物的总重，为至少0.06重量％、为至少0.1重量％、为至少1重量％、为至少约1.5重量％、更优选至少约2重量％、甚至更优选至少约2.5重量％。而且优选地，纳米二氧化钛在第三涂料组合物中的含量，基于所述第四涂料组合物的总重，为至多约15重量％、更优选至多约10重量％、甚至更优选至多约8重量％。尽管以上规定了纳米二氧化钛用量的上下限，但是该用量并不局限于此。本领域技术人员可以根据实际需要通过常规实验确定适当的纳米二氧化钛的用量，例如降低纳米二氧化钛的用量以降低生产成本，或者增加纳米二氧化钛的用量以提高亲水性罩面层的亲水性和光催化活性。
在本发明的实施方式中，所述水性溶剂在本发明的第三涂料组合物中的含量，相对于第三涂料组合物的总重，在约60至99.95重量％的范围内。优选地，水性溶剂在第三涂料组合物中的含量，基于所述第三涂料组合物的总重，为至少约65重量％、更优选至少约70重量％、甚至更优选至少约80重量％。同样的，水性溶剂的用量也并不局限于此。本领域技术人员可以根据实际需要通过常规实验确定水性溶剂的用量，以获得稳定的纳米二氧化钛在水性溶剂中的溶胶。
如果需要，本发明的第三涂料组合物可选包含附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是乳化剂、颜料、金属粉末或膏体、填料、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、固化剂、润滑剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、稳定剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中，本发明的第三涂料组合物可以包含分散剂、pH调节剂、消泡剂及其任意组合作为附加添加剂。此外，这些添加剂的用量可由本领域技术人员根据需要确定。
在本发明的实施方式中，第三涂料组合物可以通过如下获得：将高固含量的纳米二氧化钛溶胶(诸如购自名谷科技的纳米二氧化钛复合溶胶SL101)与额外的水性溶剂、附加添加剂(诸如分散剂、pH调节剂、消泡剂)等混合，以获得具有期望纳米二氧化钛含量的第三涂料组合物；或者可以将适当量的纳米二氧化钛粉末与水性溶剂、附加添加剂(诸如分散剂、pH调节剂、消泡剂)等混合，以获得具有期望纳米二氧化钛含量的第三涂料组合物。
在本发明的实施方式中，所述第三涂料组合物包含，基于所述第三涂料组合物的总重，
0.05至20重量％的纳米二氧化钛；
60至99.95重量％的水性溶剂；
0至20重量％的附加添加剂，所述附加添加剂包括分散剂、消泡剂、稳定剂、pH调节剂、成膜助剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
在本发明的一个实施方式中，所述第四涂料组合物包含，相对于所述第四涂料组合物的总重，
0.05至20重量％的纳米二氧化钛；
60至99重量％的水性溶剂；
0.5至2.0重量％的分散剂；
0.2至1.0重量％的pH调节剂；和
0.1至1.0重量％的消泡剂。
在本发明中，耐污性罩面层被设置在热反射性真石面涂层之上，因其是透明的因而不会不利地影响其下方的热反射性真石面涂层的热反射性，而且由于具有耐污性能，因而其上设置有该耐污性罩面层的热反射性真石面涂层，即便长期(诸如数周、数月、乃至数年)处于外部环境条件下，仍可保持较高的热反射性。
疏水性腻子层
本发明的疏水性腻子层由第四涂料组合物形成，并且如常规的腻子层一样，被设置在本发明的疏水性底涂层之下并被涂覆在基材之上，其中所述第四涂料组合物包含有机硅疏水剂。
本文中使用的术语“有机硅疏水剂”是指，具有硅烷官能团并且为涂料组合物提供疏水性的试剂。在本发明中，有机硅疏水剂是指具有高活性的可再分散的硅烷基疏水剂，其具有极佳的搅拌性能、与水泥粘结剂形成持久的化学结合，并且可以与有机聚合物胶粉搭配使用。当本发明的有机硅疏水剂与水泥粉末以及有机聚合物胶粉配合使用时，所形成的疏水性腻子层具有良好的疏水性能，例如具有1.6g/10min或更低的吸水率，远远低于建筑外墙腻子的行业标准中所规定的吸水率低于2.0g/10min的标准。
在本发明中，由于包含有机硅疏水剂的第四涂料组合物形成的疏水性腻子层具有疏水性微孔，因而降低了腻子层本身以及涂布有该腻子层的外墙的吸水率，同时外墙中的水汽通过这些疏水性微孔不断向空气中蒸发，从而抑制了由于外墙的建筑材料吸水而导致的墙体导热系数(或传热系数)的增大，提高了节能效率，并且提高了人体在涂布有该涂料组合物的室内的舒适度。
作为有机硅疏水剂的实例，可以使用任意适当的可商购产品，诸如购自阿克苏诺贝尔公司的有机硅憎水剂SEAL 80。
优选地，所述有机硅疏水剂在本发明的第四涂料组合物中的含量，相对于第四涂料组合物的总重，在约0.1至10wt％的范围内。优选地，有机硅疏水剂在第四涂料组合物中的含量，基于所述第四涂料组合物的总重，为至少约0.2重量％、至少约0.3重量％、至少约0.5重量％、至少约1重量％。而且优选地，有机硅疏水剂在第四涂料组合物中的含量，基于所述第四涂料组合物的总重，为至多9重量％，优选为至多8重量％，更优选为至多5重量％。尽管以上规定了有机硅疏水剂用量的上下限，但是该用量并不局限于此。有机硅疏水剂的用量可由本领域技术人员根据实际需要通过常规实验确定。
本发明的第四涂料组合物进一步包含粘结剂。所述“粘结剂”在本文中指能够使涂料组合物中的各组分(包括但不限于填料)均匀粘结在一起并赋予涂料组合物一定内聚强度的物质。在本发明中，粘结剂包含水泥粉末和有机聚合物二者的组合。
在本发明的实施方式中，粘结剂中的水泥粉末包括本领域普通技术人员所熟知的各种标号的水泥粉末，诸如225#、325#、425#、525#等标号的水泥粉末。尽管以上列举了水泥粉末的种类，但是本发明并不局限于此。本领域技术人员可以根据实际需要使用不同种类的水泥粉末。
在本发明中，第四涂料组合物中的粘结剂还包含有机聚合物，从而为腻子层提供优异的柔韧性，并且进一步提高第四涂料组合物粘结性能和内聚性。在本发明的实施方式中，有机聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末、丙烯酸酯胶乳粉末及其组合。在本发明的优选实施方式中，有机聚合物包括可再分散的乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末。
上述胶乳粉末可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备并干燥得到。或者，作为胶乳粉末的实例，可以使用任意适当的可商购产品。例如，作为乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末的实例，可以使用阿克苏诺贝尔公司的EVA胶乳粉60W、MP2050、FX2350等。
在本发明中，粘结剂中的水泥粉末与胶乳粉末的比值可由本领域技术人员根据常规实验确定。
优选地，所述粘结剂在本发明的第四涂料组合物中的含量，相对于第四涂料组合物的总重，在约20至40重量％的范围内。优选地，粘结剂在第四涂料组合物中的含量，基于所述第四涂料组合物的总重，为至少约22重量％、更优选至少约25重量％、甚至更优选至少约28重量％或最佳地至少约30重量％。而且优选地，粘结剂在第四涂料组合物中的含量，基于所述第四涂料组合物的总重，为至多约38重量％、更优选至多约35重量％或最佳地至多约34重量％。
本发明的第四涂料组合物可以进一步包含一种或多种填料。所述填料具有与第一涂料组合物相同或类似的组成。优选地，所述填料包括石英砂、碳酸钙及其组合。
根据本发明，填料的总量可以在宽范围内变化，例如其总量相对于所述第四涂料组合物的总重为约40重量％至约78重量％，优选为约45重量％至约70重量％。根据本发明，优选的第四涂料组合物所包含的填料的量，相对于所述组合物的总重，可以为至少约48重量％、更优选至少约50重量％、甚至更优选至少约55重量％。根据本发明，优选的第四涂料组合物所包含的填料的量，相对于所述组合物的总重，可以为至多约68重量％、更优选至多约66重量％。
如果需要，本发明的第四涂料组合物可选包含附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是乳化剂、颜料、金属粉末或膏体、填料、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、固化剂、润滑剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、保水剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、抗冻剂、爽滑剂、减水剂、溶剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中，本发明的第四涂料组合物可以包含增稠剂、保水剂、防腐剂、抗冻剂、滑爽剂、减水剂及其任意组合作为附加添加剂。此外，这些添加剂的用量可由本领域技术人员根据需要确定。
在本发明的实施方式中，所述第四涂料组合物包含，基于所述第四涂料组合物的总重，
20至40wt％的粘结剂，所述粘结剂包含水泥粉末和有机聚合物；
40至78wt％的填料；
0.1至10wt％的所述有机硅疏水剂；和
0至10wt％的附加添加剂，所述附加添加剂包括增稠剂、保水剂、防腐剂、抗冻剂、滑爽剂、减水剂或其任意组合。
在本发明的一个具体实施方式中，所述第四涂料组合物包含，相对于所述第四涂料组合物的总重，
20至40wt％的粘结剂，所述粘结剂包含水泥粉末和有机聚合物；
40至78wt％的填料；
0.1至10wt％的所述有机硅疏水剂；和
0.1至2.0wt％的增稠剂。
在本发明中，涂料组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当的混合方法来实现。例如涂料组合物可以通过如下制成：将所有组分全部添加到容器中，然后将所得混合物搅拌至均匀。或者涂料组合物可以通过如下制成：将部分组分先进行混合，然后再添加剩余的其他组分，从而形成均匀的混合物。
本发明的涂料组合物可以通过本领域普通技术人员已知的常规方法顺序涂布。例如，涂料组合物可以通过喷枪、辊子、刮刀或涂刷进行涂覆。
涂层体系
在本发明中，热反射性真石涂层体系包含疏水性、热反射性底涂层，热反射性真石面涂层和可选的耐污性罩面层，该涂层体系可以涂覆到各种建筑墙体上，以提高建筑墙体的热反射性，并提供富有美感的石料效果。
本发明的发明人惊讶地发现，将包含具有大颗粒尺寸的经烧结热反射矿料的热反射性真石面涂层涂覆在热反射性底涂层上，由此形成的涂层体系可以满足涂料行业标准JG/T 235-2014规定的热反射要求。本发明的发明人更惊讶地发现，在热反射性底涂层被真石面涂层完全覆盖的情况下，其仍能促进含有大颗粒热反射矿料的面涂层的热反射能力，因而这种组合的涂层体系能够达到常规的真石涂层体系难以达到的热反射目标，这是令人惊讶的。并未受缚于任何理论，申请人推测原因在于，位于涂层体系上方的真石面涂层包含具有大颗粒尺寸的热反射矿料，该热反射性矿料能够反射一部分太阳光热量，并且允许太阳光透射通过。透射通过真石面涂层的太阳光被具有热反射性的底涂层进一步反射，从而进一步提高了涂层体系的热反射效率。
因此，令人期望地，掺入热反射性面涂层的经烧结的热反射性矿料具有80微米或更大的平均粒径，优选具有120微米或更大的平均粒径，更优选具有180微米或更大的平均粒径，还要更优选具有380微米或更大的平均粒径，甚至更优选具有830微米或更大的平均粒径或者1700微米或更大的平均粒径或者4000微米或更大的平均粒径。
根据本发明，热反射性真石涂层体系的反射隔热性能能够满足行业标准JG/T235-2014的要求。特别地，该涂层体系，当根据行业标准JG/T235-2014测定时，在其明度L为40或更低时，具有至少25％、至少28％、至少30％、至少32％、至少34％、至少36％、至少38％、至少40％的太阳光反射比；在其明度L为40-80时，具有至少40％、至少42％、至少44％、至少46％、至少48％、至少50％、至少52％、至少54％、至少56％、至少58％、至少60％、至少62％、至少65％的太阳光反射比；在其明度L为80或更高时，具有至少65％、至少68％、至少70％、至少72％、至少75％的太阳光反射比，并且/或者该涂层体系具有至少85％的半球发射率。
以下通过实施例详细描述本发明。然而，本发明并不限于这些实施例。
实施例
测试部分
透水率根据建筑工业行业标准JG/T 210-2007中的规定进行。
太阳反射比根据行业标准JG/T 235-2014中的规定进行，除非另有规定。
半球发射率根据行业标准JG/T 235-2014中的规定进行，除非另有规定。
明度根据国家标准GB/T 3181-2008中的规定进行，取9个样品的平均值。
平均反射率下降根据国家标准GB/T 9780-2005中的规定进行。
吸水率根据建筑工业行业标准JG/T157-2009中的规定进行。
传热系数根据国家标准GB/T 23483-2009《建筑物围护结构传热系数及采暖供热量检测方法》中的规定进行。
模拟节能效率基于维护下述建筑维护结构和建筑围护结构参数，采用美国能源部开发的能耗模拟软件Energyplus(http：//www.eere.energy.gov/buildings/ envergyplus/)进行，其中各城市的气象数据来源于DOE(美国能源部)的权威数据。具体选取的城市如下：
Figure BDA0001112958250000231
建筑围护结构的结构如下：该建筑为2层，每层面积100平方米、层高3.2米，主体朝向为南向。在东、西、南向设置有水平外遮阳。窗墙比均为0.25。具体结构参见附图1。
模拟过程中所用到的围护结构设计参数：
外墙类型1(传热系数k＝0.857w/m2.K)
外墙类型2(传热系数k＝1.413w/m2.K)
外墙类型3(传热系数k＝2.120w/m2.K)
外墙类型4(传热系数k＝1.242w/m2.K)
外墙类型5(传热系数k＝0.973w/m2.K)
内墙(传热系数k＝1.99w/m2.K)
外窗(6+13+6)(传热系数k＝2.4w/m2.K)
屋顶(传热系数k＝0.69w/m2.K)
地面(传热系数k＝0.46w/m2.K)
室内设计参数：冬季：18℃
夏季：26℃
腻子层
形成腻子层的第四涂料组合物中包含的原料列在如下表1中。
表1
商品名 供应商/销售商 描述
42.5水泥 一般工业品 粘结剂
200目石英砂 一般工业品 填料
325目重质碳酸钙 一般工业品 填料
FX 2350 阿克苏诺贝尔公司 乙烯-醋酸乙烯酯粘结剂
HCMC 75000S 美国陶氏化工 纤维素增稠剂
Casucol 301 荷兰艾维贝 淀粉醚增稠剂
ZZC 500 德国JRS公司 纤维素增稠剂
Seal 80 阿克苏诺贝尔公司 有机硅疏水剂
实施例1
用于形成疏水性腻子层的第四涂料组合物如下进行制备。将水泥、石英砂、重质碳酸钙、EVA胶粉、HCMC 75000S、淀粉醚Casucol 301、木质纤维素ZZC500和疏水剂Seal 80依次加入干粉腻子混合搅拌机中，并搅拌均匀，从而得到腻子层的涂料组合物。实施例1的用于形成腻子层的第四涂料组合物中的各组分的用量列在表2中。
表2.用于形成腻子层的第四涂料组合物的组成及其性能
Figure BDA0001112958250000241
Figure BDA0001112958250000251
由以上表2结果可以清楚地看出，用于形成腻子层的涂料组合物包含有机硅疏水剂，并且由这种涂料组合物形成的腻子层的吸水率仅为1.6g/10min，远远低于建筑行业的腻子层规定的吸水率低于2.0g/10min的标准。
底涂层
形成疏水性底涂层的涂料组合物中包含的原料列在如下表3中。
表3
Figure BDA0001112958250000252
Figure BDA0001112958250000261
实施例2
用于形成疏水性底涂层的第一涂料组合物如下进行制备。
在350-450rpm/分钟的低速搅拌下，向搅拌器中添加200g去离子水以及增稠剂HEC250HBR、分散剂120V、润湿剂CF-10、消泡剂SN154、pH调节剂BS-16，并搅拌5-10分钟，从而均匀。然后向混合物中添加钛白粉Altiris 550、CELITE530、GF117、玻璃微珠K15、陶瓷微珠W610、TA-800和20g去离子水，并以800-1250rpm/分钟高速搅拌20-30分钟，从而形成均匀浆料。最后在500-700rpm/分钟的中速搅拌下，向均匀浆料中添加消泡剂CF-246、乙二醇、十二烷醇酯、有机硅疏水剂BS-1001、乳液组合(纯丙烯酸酯乳液2133和苯乙烯-丙烯酸酯乳液RS-998A)、BIT20杀菌剂、防霉抗藻剂FA39、增稠剂278、硅烷偶联剂WD60以及剩余的部分去离子水25.8g，直到均匀，从而形成第一涂料组合物。实施例2的涂料组合物中的各组分的用量列在表4中。
表4：用于形成疏水性底涂层的第一涂料组合物的组成及其性能
Figure BDA0001112958250000262
Figure BDA0001112958250000271
由以上表4结果可以清楚地看出，用于形成疏水性、热反射底涂层的涂料组合物的水性胶乳具有适当低z均粒径，并且由这种涂料组合物形成的底涂层具有疏水性和一定的孔隙率，其中透水率为0.2mL/24小时，因而这种底涂层能够产生透气疏水效果。而采用传统普通涂料组合物得到的涂层的透水率都不太理想，无法获得本发明所获得的疏水透气性。
热反射性真石面涂层
形成热反射性真石面涂层的涂料组合物中包含的原料列在如下表5中。
表5
Figure BDA0001112958250000272
Figure BDA0001112958250000281
实施例3
用于形成热反射性真石面涂层的涂料组合物如下进行制备。
在350-450转/分钟的低速搅拌下，向搅拌器中添加160g去离子水以及增稠剂HEC250HBR、分散剂731A、消泡剂SN154、消泡剂122NS、pH调节剂BS-16，纯丙乳液9806、杀菌剂A203、防霉剂FA39、丙二醇和成膜助剂。将混合物搅拌5-10分钟至溶解均匀，然后，在800-1250转/分钟的转速下高速分散20-30分钟，从而形成均匀浆料。在500-700转/分钟的中速搅拌下，向混合物中添加玻璃微珠S15、烧结型反射砂、增稠剂TT615、硅烷偶联剂WD60以及剩余的部分去离子水40g，直到均匀，从而形成第二涂料组合物。实施例2的第二涂料组合物中的各组分的用量列在表6中。
表6：用于形成热反射性底色涂层的第二涂料组合物的组成及其性能
Figure BDA0001112958250000282
Figure BDA0001112958250000291
由以上结果可以清楚地看出，实施例3的涂料组合物包含平均粒径在120-180微米的经烧结的热反射矿料，由这种涂料组合物形成的真石面涂层具有一定热反射性。
耐污性罩面层
形成耐污性罩面层的涂料组合物中包含的原料列在如下表7中。
表7
Figure BDA0001112958250000292
Figure BDA0001112958250000301
实施例4
用于形成耐污性罩面层的第四涂料组合物可以通过如下进行制备。在350-450rpm/分钟的低速搅拌下，向搅拌器中添加去离子水、纳米二氧化钛溶胶SL101、分散剂、pH调节剂和有机硅氧烷类消泡剂，并搅拌均匀，从而得到用于亲水性罩面层的涂料组合物。
用于形成亲水性罩面层的涂料组合物中的各组分的用量列在表8中。
表8：用于形成亲水性罩面层的涂料组合物的组成及其性能
组成 实施例(g)
去离子水 970
SL101 18
731A 6
Amp-95 3
SN 154 2
其他 1
总计 1000
性能
平均反射率下降(％) 5％
由以上表8结果可以清楚地看出，用于形成耐污性罩面层的涂料组合物含有纳米二氧化钛，并且由其形成的涂层具有有益的耐污性。
涂层体系
在标准测试基板上，依次涂布上述疏水性腻子层、疏水性热反射性底涂层、热反射性真石面涂层和耐污性罩面层。如此获得了热反射性真石涂层体系。以上获得的涂层体系满足了行业标准JG/T 235-2014的反射隔热性能。所得涂层体系，在具有40或更低的明度L时，其太阳光反射比为至少25％；在具有40-80的明度L时，其太阳光反射比为至少40％；在具有80或更高的明度L时，其太阳光反射比为至少65％，而且，所得涂层体系具有至少85％的半球发射率。
分别选取华东、华南、华北的三个具有典型特征的城市：上海，广州、北京。其中，北京和上海地区设计采用墙体类型1(k＝0.857w/m2.K)，而广州地区则选择另外一种传热系数较高的墙体类型2(k＝1.413w/m2.K)。将本发明的涂层体系(包括底涂层、面涂层和耐污性罩面层)涂布到外墙的外表面上，然后测定所得外墙的传热系数。测试结果列在表9中。
表9.涂布和未涂布本发明涂层体系的外墙的传热系数的比较结果
地区 未涂涂层体系 外墙的外墙面
上海 1.083w/m2.K 0.857w/m2.K
北京 1.083w/m2.K 0.857w/m2.K
广州 1.643w/m2.K 1.413w/m2.K
由以上结果可见，与未涂布涂层体系的墙体相比，其上涂布有本发明的涂层体系的墙体具有明显降低的传热系数。即，涂布有本发明涂层体系的墙体的传热系数几乎接近设计值。
另外，如测试部分所述，对外墙面涂布有本发明的涂层体系的外墙进行全年能耗测试。结果列在表10中。
表10.涂布和未涂布本发明涂层体系的外墙的模拟节能效率的比较结果
地区 基准(GJ) 墙体外侧(GJ) 全年模拟节能率
上海 24.88 21.47 15.41％
北京 36.5 34.3 6.03％
广州 29.15 22.54 22.68％
由以上结果可见，本发明的涂层体系具有显著的节能效果。尤其地，在建筑能耗主要以夏季空调降温为主的地区，例如广州，节能效率更为显著。
尽管本发明参照大量实施方式和实施例进行描述，但是本领域普通技术人员根据本发明公开的内容能够认识到可以设计其它实施方式，这并未脱离本发明的保护范围和精神。

Claims (16)

1.一种建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其包含：
（a）由第一涂料组合物形成的疏水性、热反射性底涂层，其中所述底涂层在30微米的厚度下具有至多0.3 mL/24小时的透水率，并且所述第一涂料组合物包含热反射性填料；
（b）直接涂覆在所述底涂层上的由第二涂料组合物形成的热反射性真石面涂层，其中所述第二涂料组合物包含平均粒径为80微米或更大的经烧结的热反射性矿料；和
（c）可选的涂覆在所述面涂层上的由第三涂料组合物形成的耐污性罩面层，其中所述耐污性罩面层，当根据耐污性试验方法GB/T9780-2005测定时，具有10%或更小的平均反射率下降，
其中所述涂层体系，当根据JG/T 235-2014在300 nm至2500 nm的太阳光波长下测定时，在其明度L为40或更低时，具有至少25%的太阳光反射比；在其明度L为40-80时，具有至少40%的太阳光反射比；在其明度为80或更高时，具有至少65%的太阳光反射比；并且
其中，所述第一涂料组合物还包含水性胶乳，并且所述水性胶乳包含z均粒径为在50至200 nm范围内的聚合物颗粒。
2. 如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述涂层体系具有至少85%的半球发射率，所述半球发射率是根据JG/T 235-2014测定的。
3.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述热反射性填料包括玻璃微珠、陶瓷微珠、二氧化钛或其组合。
4.如权利要求3所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述热反射性填料包括金红石型二氧化钛、中空玻璃微珠、中空陶瓷微珠或其组合。
5.如前述权利要求1至4中任意一项所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述第一涂料组合物包含，基于所述第一涂料组合物的总重，
30至80重量%的水性胶乳；
5至30重量%的所述热反射填料；
0至40重量%的附加添加剂，其中所述附加添加剂包括附加填料、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、疏水剂、偶联剂或其任意组合。
6.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述经烧结的热反射性矿料具有120微米或更大的平均粒径。
7.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述经烧结的热反射性矿料具有选自如下的颜色：白色的、红色的、绿色的、黄色的、灰色的、黑色的和蓝色的。
8.如权利要求6或7所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述经烧结的热反射性矿料通过如下形成：用热反射性颜料包覆天然矿料；并且对经包覆的矿料进行烧结。
9.如权利要求8所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述热反射性颜料是无机的。
10.如权利要求9所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述热反射性颜料包括由如下金属形成的单一的或混合的金属氧化物，所述金属包括铝、锑、铋、铬、钴、镓、铟、铁、镧、锂、镁、锰、钼、钕、镍、铌、锡、钒或锌。
11.如权利要求8所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述天然矿料包括大理石颗粒、花岗石颗粒、石英砂颗粒或其组合。
12.如权利要求1至4中任意一项所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述第二涂料组合物包含，基于所述第二涂料组合物的总重，
10至35重量%的水性胶乳；
55至80重量%的所述经烧结的热反射性矿料；
至多5重量%的中空玻璃微珠；和
0至10重量%的附加添加剂，其中所述附加添加剂包括增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、偶联剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
13.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，存在罩面层，并且形成罩面层的所述第三涂料组合物包含纳米二氧化钛和水性溶剂。
14.如权利要求13所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，所述第三涂料组合物包含，基于所述第三涂料组合物的总重，
0.05至20 重量%的所述纳米二氧化钛；
60至99.95重量%的水性溶剂；和
0至20 重量%的附加添加剂，所述附加添加剂包括分散剂、pH调节剂、消泡剂或其任意组合。
15.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，外墙面涂布有所述涂层体系的外墙的传热系数，与未涂布所述涂层体系的外墙的传热系数相比，下降了至少10%。
16.如权利要求1所述的建筑外墙用热反射性真石涂层体系，其中，外墙面涂布有所述涂层体系的外墙，与未涂布所述涂层体系的外墙相比，在广州的气象条件下具有至少20%/全年的模拟节能效率，或者在上海的气象条件下具有至少15%/全年的模拟节能效率，或者在北京的气象条件下具有至少6%/全年的模拟节能效率。
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