CN108864869A - 一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能涂料的技术领域，提供了一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法。该方法通过制备以吸附石蜡的硅藻土颗粒为芯材、以含纳米导热填料的聚四氟乙烯为囊材的调温储能填料，然后与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得调温储能功能内墙涂料。与传统方法相比，本发明制备的内墙涂料，具有优异的调温储能功能，响应时间短，且硅藻土孔隙不易堵塞，涂料不易粉化，提升了涂料的耐久性。

Description

一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法
技术领域
本发明属于功能涂料的技术领域，提供了一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法。
背景技术
建筑物在使用期间，需要不断消耗大量的能源，约占人类能源消耗的30~40%，而其中绝大部分用于采暖和空调。并且，随着人口的增长，建筑高能耗的增长已成必然趋势，会给能源供应带来巨大的压力。目前，我国新建建筑面积近20亿m2，其中95%以上仍是高耗能建筑，若不采取节能措施，到2020年将有50%全国能源消耗在建筑领域。因此，建筑节能储能技术成为现代建筑的重要发展内容。
目前建筑节能保温形式有屋面保温、外墙保温、内墙保温3种。节能保温材料分为有机保温材料、无机保温材料、有机-无机复合型保温材料和金属类保温材料。近年来，将相变材料与建筑保温材料复合，可制成相变储能保温材料，作为一种热功能复合材料，能够将能量以相变潜热的形式进行贮存，实现能量在不同时间、空间位置之间的转换，在建筑节能领域的应用收到极大重视。
在相变材料与建筑材料复合的技术中，相变储能内墙涂料的应用极为广泛，根据热能的3种传递方式—传导、对流和辐射传热机理，可以把保温隔热涂料分为阻隔型、反射型和辐射型3种绝热涂料。以阻隔型保温隔热涂料为主涂层，再以反射兼辐射功能的涂料为面层，组成“三合一型”复合功能绝热涂层，涂覆于建筑物的外墙，对提高建筑物墙体的热阻、实现冬季保温隔热、夏季降温保冷、节省能源消耗具有明显的叠加效率。
中国发明专利申请号201510525881.3公开了一种相变储能调温内墙涂料，涂料中各组分的质量份为：乳液30~50份，分散剂0.5~1.5份，防冻剂0.5~2份，成膜助剂1~3份，增稠剂1~2份，消泡剂0.5~1份，钛白粉5~15份，功能性填料5~10份，复合相变材料15~30份，余量为水。但填料分散效果差，储能效果不理想，并且孔隙容易堵塞。
中国发明专利申请号201710620773.3公开了一种储能多功能涂料及其制备方法。该储能多功能涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液15~20份，氧化石墨烯与纳米氧化锌共混改性的纳米复合相变微胶囊悬浮液60~90份，二氧化硅气凝胶1~3份，聚乙烯醇5~8份，醇类有机溶剂1~5份，改性二硅酸钠0.1~0.2份，湿润分散剂0.1~0.3份，消泡剂0.3~0.4份，水5~10份。但存在相变胶囊导热性能差，储能效果差等缺点。
综上所述，目前常用的调温储能涂料，普遍存在相变材料分散性差，易团聚，并且填料孔隙易堵塞，导致结构破坏，同时热阻高，导热性能差，储能效果不理想，使用耐久性不佳，因此开发一种具有调温储能功能的内墙涂料具有重要的意义。
发明内容
可见，现有相变储能内墙涂料普遍存在填相变材料易团聚，填料孔隙易堵塞。导热性能差，储能效果不理想的技术的缺点。针对这种情况，我们提出一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法，可有效提高涂料的调温储能性能，并保证相变材料的使用耐久性。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，所述内墙涂料制备的具体步骤如下：
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料。
优选的，步骤（2）所述纳米导热填料为纳米氧化铝、纳米氮化铝、纳米氮化硼中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述聚四氟乙烯乳液的固含量为30~40%。
优选的，步骤（2）所述调温储能填料中，纳米导热填料2~4重量份、聚四氟乙烯8~12重量份、石蜡20~30重量份、硅藻土54~70重量份。
优选的，步骤（3）所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、乳化硅油中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述流平剂为丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸铵盐中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述颜料包括但不限于钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝、大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮中的一种或几种。
优选的，步骤（3）所述内墙涂料中，调温储能填料5~20重量份、丙烯酸酯乳液69~90重量份、消泡剂1~2重量份、流平剂1~2重量份、分散剂1~2重量份、颜料2~5重量份。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的具有调温储能功能的内墙涂料。所述内墙涂料是通过制备以吸附石蜡的硅藻土颗粒为芯材、以含纳米导热填料的聚四氟乙烯为囊材的调温储能填料，然后与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合而制得。
本发明提供了一种具有调温储能功能的内墙涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明采用硅藻土吸附石蜡，由于硅藻土的多孔绝热性能，以及石蜡的相变储能，二者相互协同，使内墙涂料具有良好的调温储能功能。
2.本发明的制备方法，采用聚四氟乙烯对吸附石蜡的硅藻土进行包覆，防止涂料中的其他组分堵塞硅藻土的孔隙，保证硅藻土的多孔结构不被破坏。
3.本发明的制备方法，在聚四氟乙烯囊材中加入纳米导热填料，促进芯材与外部环境的热交换，缩短调温储能的响应时间。
4.本发明采用的聚四氟乙烯具有良好的柔性，可防止涂料的粉化。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氧化铝；聚四氟乙烯乳液的固含量为36%；调温储能填料中，纳米导热填料3重量份、聚四氟乙烯9重量份、石蜡26重量份、硅藻土62重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；流平剂为丙烯酸树脂；分散剂为聚丙烯酸钠盐；颜料为钛白、锌钡白；内墙涂料中，调温储能填料12重量份、丙烯酸酯乳液81重量份、消泡剂1重量份、流平剂2重量份、分散剂1重量份、颜料3重量份。
测试方法：
将本发明制得的涂料均匀涂敷于石棉水泥板，涂覆平均厚度为0.5mm，置于配有红外灯和温度计的自制秸秆、溴碳聚氨酯复合阻燃保温箱四周；测试时先用红外灯对各保温箱加热40min，然后停止加热，用温度计测定20min、60min、80min、10min、120min时箱内温度；根据升温及自然降温情况，判断涂料调温储能功能；
所得数据如表1所示。
实施例2
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氮化铝；聚四氟乙烯乳液的固含量为30%；调温储能填料中，纳米导热填料2重量份、聚四氟乙烯8重量份、石蜡20重量份、硅藻土70重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为聚氧丙烯甘油醚；流平剂为脲醛树脂；分散剂为聚丙烯酸铵盐；颜料为铅铬黄；内墙涂料中，调温储能填料5重量份、丙烯酸酯乳液90重量份、消泡剂1重量份、流平剂1重量份、分散剂1重量份、颜料2重量份。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例3
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氮化硼；聚四氟乙烯乳液的固含量为40%；调温储能填料中，纳米导热填料4重量份、聚四氟乙烯12重量份、石蜡30重量份、硅藻土54重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为聚二甲基硅氧烷；流平剂为三聚氰胺甲醛树脂；分散剂为聚丙烯酸钠盐；颜料为铁蓝、大红粉、偶淡黄、酞菁蓝；内墙涂料中，调温储能填料20重量份、丙烯酸酯乳液69重量份、消泡剂2重量份、流平剂2重量份、分散剂2重量份、颜料5重量份。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例4
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氧化铝、硼；聚四氟乙烯乳液的固含量为32%；调温储能填料中，纳米导热填料3重量份、聚四氟乙烯9重量份、石蜡23重量份、硅藻土65重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为乳化硅油；流平剂为丙烯酸树脂；分散剂为聚丙烯酸铵盐；颜料为酞菁蓝、喹吖啶酮；内墙涂料中，调温储能填料8重量份、丙烯酸酯乳液85重量份、消泡剂1重量份、流平剂2重量份、分散剂1重量份、颜料3重量份。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例5
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氮化铝；聚四氟乙烯乳液的固含量为38%；调温储能填料中，纳米导热填料4重量份、聚四氟乙烯11重量份、石蜡28重量份、硅藻土57重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；流平剂为脲醛树脂；分散剂为聚丙烯酸钠盐；颜料为铅铬黄、铁蓝、大红粉；内墙涂料中，调温储能填料10重量份、丙烯酸酯乳液77重量份、消泡剂1重量份、流平剂1重量份、分散剂2重量份、颜料4重量份。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例6
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；纳米导热填料为纳米氮化硼；聚四氟乙烯乳液的固含量为38%；调温储能填料中，纳米导热填料3重量份、聚四氟乙烯10重量份、石蜡25重量份、硅藻土62重量份；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料；消泡剂为聚氧丙烯甘油醚；流平剂三聚氰胺甲醛树脂；分散剂为聚丙烯酸铵盐；颜料为大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮；内墙涂料中，调温储能填料15重量份、丙烯酸酯乳液76重量份、消泡剂2重量份、流平剂1重量份、分散剂2重量份、颜料4重量份。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
对比例1
制备过程中，未添加石蜡，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
对比例2
制备过程中，未添加纳米导热填料，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于，所述内墙涂料制备的具体步骤如下：
（1）将石蜡加热至熔化，将硅藻土浸入石蜡中，在超声作用下使石蜡吸附于硅藻土的孔隙内，降温冷却得到吸附石蜡的硅藻土颗粒；
（2）将纳米导热填料加入聚四氟乙烯乳液中，超声分散均匀，然后喷涂于步骤（1）制得的吸附石蜡的硅藻土颗粒的表面，结皮后进行干燥，在颗粒表面形成包覆层，制得调温储能填料；
（3）将步骤（2）制得的调温储能填料与丙烯酸酯乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、颜料混合，制得具有调温储能功能的内墙涂料。
2.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述纳米导热填料为纳米氧化铝、纳米氮化铝、纳米氮化硼中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述聚四氟乙烯乳液的固含量为30~40%。
4.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述调温储能填料中，纳米导热填料2~4重量份、聚四氟乙烯8~12重量份、石蜡20~30重量份、硅藻土54~70重量份。
5.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、乳化硅油中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述流平剂为丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸铵盐中的至少一种。
8.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述颜料包括但不限于钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝、大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述一种具有调温储能功能的内墙涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述内墙涂料中，调温储能填料5~20重量份、丙烯酸酯乳液69~90重量份、消泡剂1~2重量份、流平剂1~2重量份、分散剂1~2重量份、颜料2~5重量份。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的具有调温储能功能的内墙涂料。
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