CN108912880A - 一种水包水多彩反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水包水多彩反射隔热涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水包水多彩反射隔热涂料及其制备方法，包括重量份数的如下原料：40‑50份的连续相，15‑20份的分散相；所述连续相内各组分的重量份数为：水20‑35份，空心玻璃微珠8‑12份，丙烯酸乳液40‑60份，氧化锌1‑2份，颜料15‑20份，成膜助剂2‑5份，阴离子表面活性剂0.1‑0.5份，消泡剂0.2‑0.5份，流平剂0.1‑0.2份；所述分散相内各组分的重量份数为：水60‑80份，羟乙基纤维素0.1‑0.2份，非离子表面性剂1‑2份，空心陶瓷粉1‑2份；本发明水包水多彩反射隔热涂料通过不断地配方调整，使得涂料涂层体现反射隔热效果，同时涂层表面致密，平整，减少灰尘的进入与堆积，提高耐久性和耐沾污性，有效地避免涂料涂层沾污对反射隔热性能造成影响。

Description

一种水包水多彩反射隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及装饰材料技术领域，尤其涉及一种水包水多彩反射隔热涂料及其制备方法。
背景技术
水包水多彩涂料是一种水性环保涂料系统的系列产品，又称液态石或地平线水包水多彩涂料。水包水多彩涂料产生的色彩更逼真、更耐久，仿真程度可达到99%，是替代外墙花岗岩的最佳产品，现已广泛应用于政府及企事业单位办公楼、大型写字楼、物流中心、商场、学校、医院、车站、体育场馆的建筑外立面。
随着建筑节能的需求日益迫切，具有反射隔热功能的多彩涂料被界内人士所重视。反射隔热性以白色反射率最好，主要是反射太阳热中的红外线，颜色越深，明度值越低，反射率越低。对于多彩涂料，其在可见光波段的高吸收性，为获得反射隔热性能优异的多彩涂料提出了挑战。授权公告号CN101712832B公开了“一种水性多彩保温涂料”，由如下组分及质量百分组成：丙烯酸乳液25-45，水20-40，多彩空心陶瓷微珠5-15，轻质碳酸钙5-20，钛白粉10-25，分散剂0.5-1.5，增稠剂0.5-1.2，消泡剂0.5-0.8。该涂料采用多彩空心陶瓷微珠获得多彩效果，并非真正意义上的多彩涂料；另外，多彩空心陶瓷微珠相对于白色空心陶瓷微珠成本大大提高，以多彩空心陶瓷微珠制得的涂料，其成本增加，不利于广泛推广。
现有的反射隔热涂料以白色涂料为主，耐沾污性与持久性是致命的缺陷，一旦被灰尘覆盖或颜色被污染，其太阳能反射率就大打折扣，甚至等于零。
如何获得一种多彩涂料，其同时具备反射隔热性能和耐沾污性具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中多彩涂料无法实现反射隔热性能或无法长期保持反射隔热性能的问题，本发明的目的是提供一种水包水多彩反射隔热涂料，同时具备反射隔热性和耐沾污性。为此，本发明还要提供一种制备该涂料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种水包水多彩反射隔热涂料，包括重量份数的如下原料：40-50份的连续相，15-20份的分散相；所述连续相内各组分的重量份数为：水20-35份，空心玻璃微珠8-12份，丙烯酸乳液40-60份，氧化锌1-2份，颜料15-20份，成膜助剂2-5份，阴离子表面活性剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，流平剂0.1-0.2份；所述分散相内各组分的重量份数为：水60-80份，羟乙基纤维素0.1-0.2份，非离子表面性剂1-2份，空心陶瓷粉1-2份。
空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉均为提供反射隔热性能的助剂，空心玻璃微珠和空心陶瓷粉均为中空、有坚硬外壳的结构，中空结构热传导系数低，在形成的涂层中构成绝热的腔体；氧化锌导热性差并且氧化锌在较高温度下会产生相变，导致材料堆积密度发生变化，体积减少，在涂层中形成网状真空带，这些网状真空带有很好的隔热效果。
空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉的用量需要严格控制，当三者用量之和较小时，空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉的隔热效果与颜料的吸热效果相抵消，整体上表现为不具有反射隔热效果；当空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉三者用量之和较大，尤其是空心玻璃微珠的用量过多时，导致涂料形成的涂层表面粗糙，耐久性和沾污性均变差。
空心玻璃微珠和氧化锌位于连续相，为起主要作用的反射隔热材料，空心陶瓷粉位于分散相，配合连续相中的空心玻璃微珠和氧化锌使用，防止只有连续相中存有反射隔热材料导致隔热效果不佳的问题。
空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉不可避免地对涂料所形成的涂层表面性能造成影响，在涂料中加入流平剂，增加涂料的流动性，使所形成的的涂层表面更加致密，减少灰尘的进入和堆积，提高耐污性。
综合考虑和反复实验研究，确定空心玻璃微珠为8-12份，氧化锌1-2份，空心陶瓷粉1-2份。
其中，所述成膜助剂为十二醇酯。
其中，所述阴离子表面活性剂为诺谱科的5040。
其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
其中，所述流平剂为聚氨酯流平剂。
其中，所述非离子表面性剂为椰子油脂肪酰二乙醇胺或椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯。
其中，还包括pH调节剂。
本发明的第二方面，提供上述水包水多彩反射隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取重量份数的如下原料：水20-35份，空心玻璃微珠8-12份，丙烯酸乳液40-60份，氧化锌1-2份，颜料15-20份，成膜助剂2-5份，阴离子表面活性剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，流平剂0.1-0.2份；
S2，在300-500转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和阴离子表面活性剂分散2-3分钟，1000-1200转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散10-15分钟，在400-600转速下依次加入空心玻璃微珠、成膜助剂、消泡剂和流平剂，搅拌10-15分钟，获得连续相；
S3，称取重量份数的如下原料：水60-80份，羟乙基纤维素0.1-0.2份，非离子表面性剂1-2份，空心陶瓷粉1-2份；
S4，向第二反应器内依次加入水和非离子表面活性剂，600-800转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散10-15分钟，直至羟乙基纤维素完全溶解，在300-500转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌5-8分钟，获得分散相；
S5，称取重量份数的连续相、分散相分别为40-50份、15-20份，将分散相加入连续相中，300-500转/分转速下搅拌5-8分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
S2在300-500转/分的条件下加入丙烯酸乳液和阴离子表面活性剂，300-500转/分属于低速，采用低速的原因在于转速过高，会带来破乳和气泡的存在，不利于体系稳定；1000-1200转/分属于高速，采用高速便于颜料和氧化锌的快速分散，达到所需的细度要求。分散过程中的搅拌速度对涂料的性能影响较大，上述制备过程中的搅拌速度需要综合考虑和不断实验方可获得。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明水包水多彩反射隔热涂料中空心玻璃微珠、氧化锌和空心陶瓷粉具有隔热性，颜料对可见光具有强吸收性，通过不断地配方调整，使得本发明涂料隔热性占优势，涂料涂层体现反射隔热效果，同时涂层表面致密，平整，减少灰尘的进入与堆积，提高耐久性和耐沾污性，有效地避免涂料涂层沾污对反射隔热性能造成影响。
具体实施方式
一、空心玻璃微珠用量的选择
确定其他组分不变，调整空心玻璃微珠用量在连续相中的重量份数分别0、2、4、6、8、10、12、14、16，各组分添加用量如表1、2所示。
表1
表2
将上述获得的涂料，分别进行反射性能和耐污性能测试，其中反射性能测试依据JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》标准，耐污性能测试依据《GB/T9780-2013》标准，以达到测试标准的计为优异，未达到测试标准的计为差，测试结果如表3。
表3
如表3，当空心玻璃微珠用量为0、2、4、6份时，制得涂料的反射性能差，耐污性优异，同时表面平滑；当空心玻璃微珠用量为8、10、12份时，制得涂料的反射性能优异，耐污性优异，同时表面平滑；当空心玻璃微珠用量为14、16份时，制得涂料的反射性能优异，耐污性差，同时表面粗糙。综合考虑反射性能、耐污性及表面粗糙程度，确定空心玻璃微珠用量为8-12份。
二、实施例
实施例1
S1，称取如下原料：水400g，空心玻璃微珠（5020，浙江海岳新材料股份有限公司）160g，丙烯酸乳液1000g，氧化锌30g，颜料360g，十二醇酯60g，诺谱科的5040 8g，聚二甲基硅氧烷4g，流平剂（RJ-2020，上海距零化工有限公司）2g；
S2、在300转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和诺谱科的5040 分散2分钟，1000转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散15分钟，在600转/分转速下依次加入空心玻璃微珠、十二醇酯、聚二甲基硅氧烷和流平剂，搅拌15分钟，获得连续相；
S3、称取如下原料：水1200g，羟乙基纤维素3g，椰子油脂肪酰二乙醇胺20g，空心陶瓷粉30g；
S4，向第二反应器内依次加入水和椰子油脂肪酰二乙醇胺， 800转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散10分钟，直至羟乙基纤维素完全溶解为止，在400转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌5分钟，获得分散相；
S5，称取1000g连续相、375g分散相，将分散相加入连续相中，300转/分转速下搅拌8分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
实施例2
S1，称取如下原料：水600g，空心玻璃微珠（5020，浙江海岳新材料股份有限公司）240g，丙烯酸乳液800g，氧化锌20g，颜料300g，十二醇酯40g，诺谱科的5040 2g，乙二醇硅氧烷10g，流平剂（RJ-2020，上海距零化工有限公司）4g；
S2、在500转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和诺谱科的5040，分散3分钟， 1200转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散10分钟，在600转/分转速下依次加入空心玻璃微珠、十二醇酯、乙二醇硅氧烷和流平剂，搅拌10分钟，获得连续相；
S3、称取如下原料：水1600g，羟乙基纤维素4g，椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯30g，空心陶瓷粉40g；
S4，向第二反应器内依次加入水和椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯，600转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散15分钟，直至羟乙基纤维素完全溶解为止，在300转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌8分钟，获得分散相；
S5，称取1000g连续相、400g分散相，将分散相加入连续相中，400转/分转速下搅拌6分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
实施例3
S1，称取如下原料：水700g，空心玻璃微珠（5020，浙江海岳新材料股份有限公司）200g，丙烯酸乳液1200g，氧化锌40g，颜料400g，十二醇酯100g，诺谱科的5040 10g，氟硅氧烷6g，流平剂（RJ-2020，上海距零化工有限公司）3g；
S2、在400转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和诺谱科的5040，分散3分钟，1100转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散15分钟，在400转/分转速下依次加入空心玻璃微珠、十二醇酯、氟硅氧烷和流平剂，搅拌12分钟，获得连续相；
S3、称取如下原料：水1400g，羟乙基纤维素2g，椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯40g，空心陶瓷粉20g；
S4，向第二反应器内依次加入水和椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯，700转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散10分钟，直至纤维素完全溶解为止，在500转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌6分钟，获得分散相；
S5，称取1000g连续相、350g分散相，将分散相加入连续相中，300转/分转速下搅拌5分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
实施例4
S1，称取如下原料：水600g，空心玻璃微珠（5020，浙江海岳新材料股份有限公司）240g，丙烯酸乳液1000g，氧化锌40g，颜料400g，十二醇酯60g，诺谱科的5040 10g，氟硅氧烷6g，流平剂（RJ-2020，上海距零化工有限公司）3g，pH调节剂（陶氏AMP-95）；
S2、在300转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和诺谱科的5040，分散2分钟， 1200转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散10分钟，在500转/分转速下依次加入空心玻璃微珠、十二醇酯、氟硅氧烷和流平剂，搅拌12分钟，获得连续相；
S3、称取如下原料：水1600g，羟乙基纤维素4g，椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯40g，空心陶瓷粉20g；
S4，向第二反应器内依次加入水和椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯，600转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散12分钟，直至纤维素完全溶解为止，在400转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌8分钟，获得分散相；
S5，称取1000g连续相、350g分散相，将分散相加入连续相中，500转/分转速下搅拌5分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
以实施例3制备的涂料为例，考察本发明涂料的反射性能和耐污性能。
反射性能的测试依据JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》标准，测试结果如表4所示。
表4
项目 高明度涂料标准要求 本发明涂料
太阳反射比 ≧0.65 0.80
近红外反射比 ≧0.80 0.87
半球发射率 ≧0.85 0.89
污染后太阳光反射比变化率% ≦20 5
耐人工老化后反射比变化率% ≦5 2
如表4所示，本发明制备的涂料达到高明度涂料要求，具有优异的反射性能。
耐污性能的测试依据《GB/T9780-2013》标准，测得实施例3制备的涂料耐污性优异。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (8)

1.一种水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，包括重量份数的如下原料：40-50份的连续相，15-20份的分散相；所述连续相内各组分的重量份数为：水20-35份，空心玻璃微珠8-12份，丙烯酸乳液40-60份，氧化锌1-2份，颜料15-20份，成膜助剂2-5份，阴离子表面活性剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，流平剂0.1-0.2份；所述分散相内各组分的重量份数为：水60-80份，羟乙基纤维素0.1-0.2份，非离子表面性剂1-2份，空心陶瓷粉1-2份。
2.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，所述成膜助剂为十二醇酯。
3.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为诺谱科的5040。
4.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
5.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，所述流平剂为聚氨酯流平剂。
6.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，所述非离子表面性剂为椰子油脂肪酰二乙醇胺或椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯。
7.如权利要求1所述的水包水多彩反射隔热涂料，其特征在于，还包括pH调节剂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的水包水多彩反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，称取重量份数的如下原料：水20-35份，空心玻璃微珠8-12份，丙烯酸乳液40-60份，氧化锌1-2份，颜料15-20份，成膜助剂2-5份，阴离子表面活性剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，流平剂0.1-0.2份；
S2，在300-500转/分的速度下向第一反应器内依次加入S1中的水、丙烯酸乳液和阴离子表面活性剂分散2-3分钟，1000-1200转/分转速下依次加入颜料，氧化锌，分散10-15分钟，在400-600转速下依次加入空心玻璃微珠、成膜助剂、消泡剂和流平剂，搅拌10-15分钟，获得连续相；
S3，称取重量份数的如下原料：水60-80份，羟乙基纤维素0.1-0.2份，非离子表面性剂1-2份，空心陶瓷粉1-2份；
S4，向第二反应器内依次加入水和非离子表面活性剂，600-800转/分转速下加入羟乙基纤维素，分散10-15分钟，直至羟乙基纤维素完全溶解，在300-500转/分转速下加入空心陶瓷粉，搅拌5-8分钟，获得分散相；
S5，称取重量份数的连续相、分散相分别为40-50份、15-20份，将分散相加入连续相中，300-500转/分转速下搅拌5-8分钟，获得水包水多彩反射隔热涂料。
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