CN109021723A - 一种反射隔热氟碳涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括氟碳树脂30～70份、热塑性丙烯酸树脂10～30份、钛系颜料粉5～20份、高反纳米粒子1～15份、助剂0～5份、溶剂2～20份。本发明的反射隔热氟碳涂料具有耐擦性能，不易被破坏，还具有较好的耐候性，特别是具有优异的反射红外线和吸收紫外线的特性，可达到既能阻隔又能反射热量的效果。本申请的反射隔热氟碳涂料在光谱范围400～2500nm之间的太阳热反射率超过80％，因此，采用该反射隔热氟碳涂料加工的卷材和板材适用于各种需要夏季降温的仓库、厂房和住宅等。本发明还提供了一种上述反射隔热氟碳涂料的制备方法和应用。

Description

一种反射隔热氟碳涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及隔热涂料技术领域，尤其涉及一种反射隔热氟碳涂料及其制备方法和应用。

背景技术

节能降耗、提高经济效益是科学研究和技术咖啡的基本目标之一。据统计，全球建筑能耗约占社会总能耗的41％，同时建筑用电带来的间接排放加上建筑使用初期能源所带来的直接排放共占21％左右，仅次于工业和运输业排放。因此，建筑节能势在必行，建筑节能的重点就是优化保温隔热体系。保温隔热涂料依据阻隔、反射、辐射机理对建筑物进行保温隔热，可减少暖气、空调能耗，达到节能目的。随着建筑涂料业的迅速发展，隔热涂料已经广泛应用于建筑上。目前常用的反射隔热涂料中会加入一定量玻璃空心微珠来达到反射太阳辐射的效果，由于玻璃空心微珠的机械强度小，使涂层断裂伸长率小，耐洗刷性差，一般需要较厚的膜层才能达到比较好的隔热效果，无法适应卷材、单板的情况，同时，空心玻璃微珠的加入会使得涂料增稠现象非常严重，一般而言，添加3％的空心玻璃微珠涂料便不能涂刷使用。故而，采用含玻璃空心微珠的隔热涂料会限制反射隔热涂料应用领域。

对此，有必要开发一种反射隔热氟碳涂料来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种反射隔热氟碳涂料，该反射隔热氟碳涂料具有耐擦性能，不易被破坏，还具有较好的耐候性，特别是具有优异的反射红外线和吸收紫外线的特性，可达到既能阻隔又能反射热量的效果。

本发明的目的之二是提供上述反射隔热氟碳涂料的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述反射隔热氟碳涂料在卷材和单板中的应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，氟碳树脂可以选为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份；热塑性丙烯酸树脂可以选为10份、20份、30份；钛系颜料粉可以选为5份、10份、15份、20份；高反纳米粒子可以选为1份、3份、7份、10份、13份、15份；助剂可以选为0份、1份、2份、3份、4份、5份；溶剂可以选为2份、5份、10份、15份、20份。

与现有技术相比，本发明的反射隔热氟碳涂料采用氟碳树脂作为主体树脂，热塑性丙烯酸树脂作为成膜辅助树脂，配合钛系颜料粉、高反纳米粒子、助剂和溶剂组成。其中，利用氟碳树脂的主要结构为C-F，F在元素周期表中，其电负性最强，且C-F键极短，键能高达486KT/mol，很难被热、光以及化学因素破坏，得到的反射隔热氟碳涂料层具有耐擦性能，不易被破坏；氟碳树脂与热塑性丙烯酸树脂结合提高涂层的耐候性；钛系颜料粉的加入可以满足多种颜色的需求，更重要的是钛系颜料粉是以TiO₂为基体，掺杂离子经扩撒进入发色离子晶格结构形成，能够有效地反射产生热能的红外线，降低物体表层的温度，阻止热能向内部传递，达到隔热节能的目的；高反纳米粒子是具有反射红外线和吸收紫外线的纳米粒子，是一种反射性尖晶石复合材料，可以有效地反射可见光和产生热能的红外线，还能吸收紫外线，具有既能阻隔又能反射热量的效果。同时该反射隔热氟碳涂料含有纳米粒子，故可使得该涂层厚度较薄时仍可满足反射隔热效果，适用于常规卷材和单板。

较佳地，本发明的钛系颜料粉选自钛镍黄、钛铬黄、钛猛棕和钛钴绿中的任意一种或多种。钛系颜料粉是以TiO₂为基体，掺杂离子经扩撒进入发色离子晶格结构形成，能够有效地反射产生热能的红外线，降低物体表层的温度，阻止热能向内部传递，达到隔热节能的目的。

较佳地，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米二氧化钛、三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴和氧化铜中的一种或多种形成的反射性尖晶石复合材料。在具体实施例中，采用以空心陶瓷粉作为载体，通过浸涂或热处理的方法将纳米二氧化钛、三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴和氧化铜中的一种或多种牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成高反纳米粒子。

较佳地，溶剂选自尼龙酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯和醋酸丁酯中的一种或多种。采用酯类溶剂对反射隔热氟碳涂料的光泽性能有积极作用，光泽亮丽，可获得装饰性好的效果。

较佳地，本发明的助剂为分散剂，分散剂选自全氟辛酸铵、丙烯酸酯共聚体、脂肪酸聚乙二醇酯、甲基戊醇中的一种或多种。更优选地是分散剂为全氟辛酸铵，其含氟，在反射隔热氟碳涂料中与氟碳树脂产生一定作用，提高反射隔热氟碳涂料的分散性，获得的反射隔热氟碳涂料更均匀，有利于对红外光的阻隔和反射。

较佳地，本发明的助剂为流平剂，流平剂选自聚醚聚酯改性有机硅氧烷、二甲基硅氧烷和氟改性聚丙烯酸酯中的一种或多种。

较佳地，本发明的氟碳树脂为PVDF氟碳树脂和FEVE氟碳树脂中的一种或两种。FEVE氟碳树脂是氟烯烃与烷基乙烯醚的交替排列共聚树脂，属于共聚型氟碳树脂。其中，氟碳树脂优选为PVDF氟碳树脂，PVDF是偏二氟乙烯均聚物，PVDF氟碳树脂具有优良的热稳定性、耐洗刷性和耐紫外光性。

较佳地，本发明的助剂为醚类消泡剂，醚类消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或多种。醚类消泡剂的引入可使反射隔热氟碳涂料具备良好的扩散性和附着力。

本发明还提供了一种反射隔热氟碳涂料的制备方法，包括：

1)在反应容器中依次按照配比加入热塑丙烯酸树脂、溶剂、助剂和氟碳树脂，搅拌均匀；

2)在搅拌的过程中依次加入钛系颜料粉和高反纳米粒子，并搅拌均匀，得到混合物A；

3)将所述混合物A进行研磨，得到反射隔热氟碳涂料。

本发明还提供了一种上述反射隔热氟碳涂料在卷材和单板中的应用。本发明的反射隔热氟碳涂料含有纳米级的反射粒子，故可使得该涂层厚度较薄时仍可满足反射隔热效果，适用于常规卷材和单板，涂层厚度可以为30～45um。具体使用时，可将该涂料进行喷涂或辊涂，施工时加入稀释剂按比例调配均匀，配套底漆常规喷涂或常规辊涂施工，烘烤固化。涂层具有耐擦性能，不易被破坏，还具有耐候性，特别是具有优异的反射红外线和吸收紫外线的特性，可达到既能阻隔又能反射热量的效果。因此，采用本申请的反射隔热氟碳涂料加工的卷材和板材适用于各种需要夏季降温的仓库、厂房和住宅等。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米二氧化钛形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米二氧化钛牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-二氧化钛高反纳米粒子。

采用上述组合物制备反射隔热氟碳涂料的方法，包括：

1)在反应容器中依次按照配比加入热塑性丙烯酸树脂30份、丙二醇甲醚醋酸酯20份和FEVE氟碳树脂40份，搅拌均匀；

2)在搅拌的过程中依次加入钛铬黄5份和空心陶瓷粉-二氧化钛高反纳米粒子3份，并搅拌均匀，得到混合物A；

3)采用砂磨机将混合物A进行研磨到一定细度后，即得到反射隔热氟碳涂料。

实施例2

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子。

采用上述组合物制备反射隔热氟碳涂料的方法，包括：

1)在反应容器中依次按照配比加入热塑性丙烯酸树脂21份、尼龙酸二甲酯13.5份、脂肪酸聚乙二醇酯1.5份和FEVE氟碳树脂50份，搅拌均匀；

2)在搅拌的过程中依次加入钛钴绿11份和空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子8份，并搅拌均匀，得到混合物A；

3)采用砂磨机将混合物A进行研磨到一定细度后，即得到反射隔热氟碳涂料。

实施例3

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子。

该实施例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例4

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴和三氧化二铁形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴和三氧化二铁分别牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴-三氧化二铁高反纳米粒子。

该实施例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例5

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米二氧化钛、三氧化二钴和三氧化二铁形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米二氧化钛、三氧化二钴和三氧化二铁分别牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴-三氧化二铁-二氧化钛高反纳米粒子。

该实施例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

实施例6

本实施例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴形成的反射性尖晶石复合材料，本实施例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子。

该实施例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例1

本对比例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，该对比例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例2

本对比例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴形成的反射性尖晶石复合材料，本对比例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子。

该对比例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

对比例3

本对比例的反射隔热氟碳涂料，按重量份数计，包括：

其中，高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米三氧化二钴形成的反射性尖晶石复合材料，本对比例中采用热处理的方法将纳米三氧化二钴牢固吸附在空心陶瓷粉的表面，从而形成空心陶瓷粉-三氧化二钴高反纳米粒子。

该对比例的反射隔热氟碳涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，在此不做详细说明。

对上述实施例1～6和对比例1～3获得的反射隔热氟碳涂料进行太阳热反射测试，测试结果如表1。

其中：

太阳热反射测试的条件：按照GJB 9001A-2001质量管理体系要求，测定涂料在光谱范围400～2500nm之间的太阳热反射率，太阳热反射率越高则反射隔热氟碳涂料的反射效果越好。

表1：太阳热反射测试结果

从表1中可知，本申请的反射隔热氟碳涂料在光谱范围400～2500nm之间的太阳热反射率超过80％，实施例1～6中的太阳热反射率均远远优于对比例1～3，原因是实施例1～6利用氟碳树脂的主要结构为C-F，F在元素周期表中，其电负性最强，且C-F键极短，键能高达486KT/mol，很难被热、光以及化学因素破坏，得到的反射隔热氟碳涂料层具有耐擦性能，不易被破坏；氟碳树脂与热塑性丙烯酸树脂结合提高涂层的耐候性；钛系颜料粉的加入可以满足多种颜色的需求，更重要的是钛系颜料粉是以TiO₂为基体，掺杂离子经扩撒进入发色离子晶格结构形成，能够有效地反射产生热能的红外线，降低物体表层的温度，阻止热能向内部传递，达到隔热节能的目的；高反纳米粒子是具有反射红外线和吸收紫外线的纳米粒子，是一种反射性尖晶石复合材料，可以有效地反射可见光和产生热能的红外线，还能吸收紫外线，具有既能阻隔又能反射热量的效果。对比例3中由于缺少成膜辅助树脂，使得很难形成较好的涂层，太阳热反射率比较差。

实施例3与实施例2相比，实施例3中反射隔热氟碳涂料的太阳热反射率较优，是由于实施例3采用的PVDF氟碳树脂具有优良的热稳定性、耐洗刷性和耐耐紫外光性，使反射隔热氟碳涂料的太阳热反射率更优。

实施例6与实施例3相比，实施例6中反射隔热氟碳涂料的太阳热反射率较优，是由于分散剂为全氟辛酸铵，其含氟，在反射隔热氟碳涂料中与氟碳树脂产生一定作用，提高反射隔热氟碳涂料的分散性，获得的反射隔热氟碳涂料更均匀，有利于对红外光的阻隔和反射。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细的说明，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种反射隔热氟碳涂料，其特征在于，按重量份数计，包括：

2.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述钛系颜料粉选自钛镍黄、钛铬黄、钛猛棕和钛钴绿中的任意一种或多种。

3.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述高反纳米粒子是空心陶瓷粉与纳米二氧化钛、三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴和氧化铜中的一种或多种形成的反射性尖晶石复合材料。

4.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述溶剂选自尼龙酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯和醋酸丁酯中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述助剂为分散剂，所述分散剂选自全氟辛酸铵、丙烯酸酯共聚体、脂肪酸聚乙二醇酯和甲基戊醇中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述助剂为流平剂，所述流平剂选自聚醚聚酯改性有机硅氧烷、二甲基硅氧烷和氟改性聚丙烯酸酯中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述氟碳树脂为PVDF氟碳树脂和FEVE氟碳树脂中的一种或两种。

8.如权利要求1所述的反射隔热氟碳涂料，其特征在于，所述助剂为醚类消泡剂，所述醚类消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或多种。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的反射隔热氟碳涂料在卷材和单板中的应用。

10.如权利要求1～8任意一项所述的反射隔热氟碳涂料的制备方法，其特征在于，包括：

1)在反应容器中依次按照配比加入热塑丙烯酸树脂、溶剂、助剂和氟碳树脂，搅拌均匀；

2)在搅拌的过程中依次加入钛系颜料粉和高反纳米粒子，并搅拌均匀，得到混合物A；

3)将所述混合物A进行研磨，得到反射隔热氟碳涂料。