CN109592933A - 非匀质的低碳微晶石隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，涉及涂料领域，按质量份数计，包括去离子水100～110份，微晶纳米绝热粉20～40份，纤维素2～3份，中和剂1～2份，消泡剂0.5～2份，防冻剂10～20份，杀菌剂1～2份，硅丙乳液5～15份，成膜助剂10～15份，填料5～8份，增稠剂2～5份，反射型彩砂700～750份和其他助剂4～6份。涂料添加了微晶绝热纳米粉和反射型彩砂，这样有效地提高了涂料的隔热和反射的性能，从而减少了建筑物能耗的损失。同时，其制备方法简单适合规模化进行生产。

Description

非匀质的低碳微晶石隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料及其制备方法。

背景技术

当前，反射隔热涂料在建筑中已得到越来越广泛的应用。一般来说，反射隔热涂料的反射隔热功效，在相同基料条件下，颜填料起着主导作用，其中填料是涂料的重要组成部分，对它的选择是制备高效率反射隔热涂料的关键之一。在建筑外墙使用具有隔热功能的涂料不仅可以实现涂料原有的装饰、保护和防霉等功能，而且还使涂层具有隔热的功能，保持室内温度恒定，增大室内外的温差，在夏季减少温能耗，在冬季降低取暖费用。目前，隔热材料正经历着由工业隔热向建筑隔热为主的转变，这也是今后隔热材料的主要发展方向之一。目前市场上的隔热涂料存在如下缺点：1、隔热性能差，隔热涂料的隔热性能有待进一步的提高； 2、采用溶剂型涂料，对于环保不利；3、用于制备反射型隔热涂料的反射填料价格普遍很高，造成其成本较高。所以，提供一种原料成本低，制备工艺简单的反射隔热涂料的生产工艺成为业内急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其具有隔热性好、环保等特点，同时其制备方法也较为简便适合规模化生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，按质量份数计，包括去离子水100～110份，微晶纳米绝热粉20～40份，纤维素2～3份，中和剂1～2份，消泡剂0.5～2份，防冻剂10～20份，杀菌剂1～2份，硅丙乳液5～15份，成膜助剂 10～15份，填料5～8份，增稠剂2-5份，反射型彩砂700～750份和其他助剂4～6份。

通过采用上述技术方案，微晶纳米绝热粉具有三维石结构，比表面积非常大，因而具有很大的表面活性，将微晶纳米均匀地分散到涂料中能改善涂料的流变性和悬浮性，大大提高了涂膜的致密性、韧性、耐洗刷性和耐沾污性。同时，微晶纳米材料为无定型结构，具有极强的紫外吸收、红外反射特性，对波长小于4μm的紫外光吸收率达70％以上，对波长大于8μm的红外线反射率达70％以上，不但能显著降低由于紫外光照射而造成涂膜粉化速度，提高耐候耐久性，而且由于其红外辐射性能好，能将物体吸收热有效地发射出去，使物体降温。同时，微晶纳米多孔材料因其独特的结构，常温常压下热导率小于0.013W/m×K，比静止空气的热导率(0.026w/k·m)还低，是目前热导率最低的固体材料，能有效阻止热量的向内传导，极大的改善了建筑的节能。

而反射型彩砂为亨斯迈红外反射颜料和常规无机色浆用油性包覆或烧结方式染色到白色彩砂上，染成具有针对红外线反射功能的人工染色彩砂。

优选为，所述硅丙乳液为硅改性丙烯酸树脂乳液。

目前应用于外墙涂料的乳液主要是丙烯酸乳液，主要分为纯丙乳液和苯丙乳液。通常纯丙乳液具有更好的抗紫外线和耐久性，适合配制低PVC的涂料。而苯丙乳液具有较强的颜填料粘接能力，吸水率低，抗皂化性能好，适合制备高中端的PVC涂料。

本申请选用的是硅改性丙烯酸树脂乳液，是用硅对纯丙乳液进行的改性。所获得的硅改性丙烯酸树脂乳液的透气性适中，具有良好的耐老化性和耐沾污性，与底漆配套性好。

优选为，所述无机填料包括空心玻璃微珠和贝壳粉。

通过采用上述技术方案，空心玻璃微珠具有中空、轻质的特点，外观多为球形。和其他形状的填料相比，空心微珠的表面积体积比最小，吸油量低，可降低树脂的用量。更重要的是空心微珠具有相互独立的中空微观结构，能有效阻隔热量传递，具有较高的隔热性能，是制备反射隔热涂料的常见填料。但空心微珠粒径多在40～60μm，添加量超过一定比例后会影响漆膜表面平整度，进而降低漆膜耐沾污性能。

而贝壳粉的主要成分为碳酸钙，其能够加快涂料在施工过程中的固化速率。

优选为，所述贝壳粉经含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的混合酶液处理的贝壳研磨后制成。

通过采用上述技术方案，经过三种酶处理之后，贝壳中的甲壳素能够有效地释放出来。而甲壳素本身就具有较强的抗菌杀菌性能，从而有利于避免真菌在建筑墙面上进行生长，而分泌出酸性或腐蚀性物质，从而对建筑物的墙面造成破坏。另外，甲壳素还具有较强的年粘性，其能够进一步保证各组分之间的粘结牢固度，从而提高了涂料的附着能力。

优选为，所述其他助剂包括碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。

优选为，所述碘化盐为碘化锂。

通过采用上述技术方案，碘化锂相较于其他碘化盐，不仅因为自身的物理性能而提高了涂料的热稳定性能。同时，碘化锂中的锂离子还能够与涂料中的羰基之间存在配合作用，产生了类似网络的结构，阻碍了涂料分子链及相应自由基的运动，因而使聚合物分子链在受热分解时比完全自由的分子链需克服更大的能垒，从而，促使了涂料具有更高的热分解温度。

优选为，所述润滑剂为TAF。

通过采用上述技术方案，这样TAF润滑剂不仅能够增强各原料之间的润滑性能，使得在生产的过程中各原料之间能够充分地混合。同时，其还具有与贝壳粉等表面部分极性基团相结合的极性基团结构。对于整个复合体系来说，TAF润滑剂还能够促使贝壳粉等和硅丙乳液之间形成了类似锚固结点，改善了贝壳粉等和硅丙乳液的粘结状态，进而提高了贝壳粉等在有机硅树脂乳液中的分散性。

优选为，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶1。

通过采用上述技术方案，上述抗氧剂能够有效地提高涂料的抗氧性，这样有利于延长涂料的使用寿命。并且，用抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168配成的复合抗氧化剂具有更好地抗氧化性能。

优选为，所述抗紫外剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。

通过采用上述技术方案，2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑能强烈吸收波长为270～380nm的紫外线，化学稳定性好，挥发性极小。并且，其还具有优良的耐热升华性，耐洗涤性、耐气体褪色性和机械性能保持性。一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水100～110份，之后加入微晶纳米绝热粉20～40份，纤维素2～3份，中和剂1～2份和硅丙乳液5～15份进行搅拌，搅拌的转速为400～600rpm得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料5～8份、消泡剂0.5～2份，防冻剂10～20份、杀菌剂1～2份、成膜助剂10～15份、增稠剂5～8份、反射型彩砂700～750份和其他助剂2～3份，继续进行混合，待充分分散后得到成品涂料。

通过采用上述技术方案，分步进行混合，能够有效地保证涂料中各物料充分地分散。进而也有利于保证涂料的稳定性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、首先在涂料中添加微晶绝热纳米粉和反射型彩砂，这样通过隔热和反射两种方式，有效地降低了能量地损失；

2、添加经酶液处理后的贝壳粉，一方面能够减速涂料的固化效率，另一方面也能够提高抗菌性能，减少了菌类在涂料表层繁殖的概率，从而也就降低了建筑墙面受生物破坏的特性；

3、硅改性丙烯酸树脂乳液，使得涂料透气性适中，具有良好的耐老化性和耐沾污性，与底漆配套性好。

附图说明

图1为非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

实施例一、

一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水100Kg，之后加入微晶纳米绝热粉20Kg，纤维素2Kg，中和剂1Kg和硅丙乳液5Kg进行搅拌，同时升高温度至60℃，搅拌转速为400rpm，搅拌时间持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料5Kg、消泡剂0.5Kg，防冻剂10Kg、杀菌剂1Kg、成膜助剂10Kg、增稠剂5Kg、反射型彩砂700Kg和其他助剂2Kg，继续进行混合，同时升高温度至90℃，搅拌转速为600rpm，搅拌时间持续2h，待充分分散后得到成品涂料。

其中，微晶绝热纳米粉可从英国亨斯迈购得购得。另外，此处的填料主要为空心玻璃微珠和贝壳粉，其中空心玻璃微珠和贝壳粉的质量比为1∶2，同时贝壳粉的制备方法为：先配制50ml pH为8.0的亚硫酸钠缓冲溶液，用1ml曲拉通作为表面活性剂，并使用质量比为1∶1∶1的碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的组合酶5g作催化；将亚硫酸钠缓冲溶液、曲拉通和组合酶三者混合得到酶液；将贝壳浸泡于酶液中，控制恒温摇床温度为50℃，转速300r/min的条件下水解2小时；之后，将贝壳研磨成平均粒度为10μm的贝壳粉。其中，亚硫酸钠缓冲溶液的配制是现有技术，且并不是本申请的核心内容，因而不在此详细展开。

另外，中和剂为碱液，优选为氢氧化钙，硅丙乳液为硅改性丙烯酸树脂乳液，消泡剂为二甲基硅烷，防冻剂为乙二醇，杀菌剂为2-苯并异噻唑啉-3-酮，成膜助剂为丙二醇丁醚，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其他助剂主要由碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂组成，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。同时，碘化盐选用的是碘化钾，当然根据实际需要也可以使用碘化亚铜等；而润滑剂选用的是TAF，抗氧剂选用的是抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶1，而抗紫外剂选用的是2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。

实施例二、

一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水110Kg，之后加入微晶纳米绝热粉40Kg，纤维素3Kg，中和剂2Kg和硅丙乳液15Kg进行搅拌，同时升高温度至70℃，搅拌转速为600rpm，搅拌时间持续3h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料8Kg、消泡剂2Kg，防冻剂20Kg、杀菌剂2Kg、成膜助剂15Kg、增稠剂8Kg、反射型彩砂750Kg和其他助剂3Kg，继续进行混合，同时升高温度至100℃，搅拌转速为800rpm，搅拌时间持续4h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例三、

一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水105Kg，之后加入微晶纳米绝热粉30Kg，纤维素2.5Kg，中和剂1.5Kg 和硅丙乳液10Kg进行搅拌，同时升高温度至65℃，搅拌转速为500rpm，搅拌时间持续2.5h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料6Kg、消泡剂1Kg，防冻剂15Kg，杀菌剂1.5Kg、成膜助剂12Kg、增稠剂7Kg、反射型彩砂720Kg和其他助剂2.5Kg，继续进行混合，同时升高温度至95℃，搅拌转速为700rpm，搅拌时间持续3h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例四、

一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水110Kg，之后加入微晶纳米绝热粉30Kg，纤维素2Kg，中和剂2Kg和硅丙乳液15Kg进行搅拌，同时，升高温度至70℃，搅拌转速为500rpm，搅拌时间持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料5Kg、消泡剂0.5Kg，防冻剂15Kg、杀菌剂2Kg、成膜助剂15Kg、增稠剂6Kg、反射型彩砂700Kg和其他助剂3Kg，继续进行混合，同时升高温度至90℃，搅拌转速为800rpm，搅拌时间持续3h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例五、

一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水105Kg，之后加入微晶纳米绝热粉40Kg，纤维素2Kg，中和剂2Kg和硅丙乳液10Kg进行搅拌，同时升高温度至70℃，搅拌转速为600rpm，搅拌时间持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料8Kg、消泡剂0.5Kg，防冻剂15Kg、杀菌剂2Kg、成膜助剂10Kg、增稠剂8Kg、反射型彩砂720Kg和其他助剂3Kg，继续进行混合，同时升高温度至100℃，搅拌转速为700rpm，搅拌时间持续2.5h，待充分分散后得到成品涂料。

另外，根据是实施例四的操作步骤，本申请还进行了对比例一至对比例五的操作，具体如下表一所示：

表一

其中对比例二中的贝壳粉是未经酶处理过的，而对比例三的碘化盐选用的是碘化亚铜。

对实施例一至实施例五和对比例一至对比例五进行如下测试：

(1)附着力测试：标准GB/T 9286-1998；

(2)热稳定性测试：将厚度为2mm的涂料制片放置于120℃水蒸汽环境中，观察出现破碎所需要的时间；

(3)固化时效测试：标准GB/T1728-79(89)；

(4)保温测试：将涂料涂敷于一封闭建筑物的外墙上，当室外温度为40℃时，利用空调将建筑物内部降温至25℃，开始及时，确定建筑物内部温度升高至35℃所需时间；

(5)耐老化测试：标准GB/T 1865-1997，老化时间10h；

(6)抗菌测试：将细胞培养液直接滴加在固化后的10cm*10cm的涂料表面，并将该涂料置于室温中3天，观察菌落的数量。

测试的结果如下表二和表三所示：

表二

表三

从上表二和表三的实验结果可以看出，本申请的涂料具有较高的附着力、热稳定性强、固化时间短和保温效果好等特定。并且，通过对比例一至对比例五和实施例四的比较可以看出，添加经过酶处理后的贝壳粉，能够有效提高涂料的附着力，同时，也能够起到杀菌抗腐蚀的能力，而选用抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168复合的抗氧剂，可以有效提高涂料的耐老化的性能。而选用碘化锂之后的涂料，其具有较佳的热稳定性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：按质量份数计，包括去离子水100～110份，微晶纳米绝热粉20～40份，纤维素2～3份，中和剂1～2份，消泡剂0.5～2份，防冻剂10～20份，杀菌剂1～2份，硅丙乳液5～15份，成膜助剂10～15份，填料5～8份，增稠剂2～5份，反射型彩砂700～750份和其他助剂4～6份。

2.根据权利要求1所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述硅丙乳液为硅改性丙烯酸树脂乳液。

3.根据权利要求1所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述无机填料包括空心玻璃微珠和贝壳粉。

4.根据权利要求3所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述贝壳粉经含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的混合酶液处理的贝壳研磨后制成。

5.根据权利要求1所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述其他助剂包括碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。

6.根据权利要求5所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述碘化盐为碘化锂。

7.根据权利要求5所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述润滑剂为TAF。

8.根据权利要求5所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶1。

9.根据权利要求1所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料，其特征在于：所述抗紫外剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑。

10.如权利要求1至9中任意一项权利要求所述的一种非匀质的低碳微晶石隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水100～110份，之后加入微晶纳米绝热粉20～40份，纤维素2～3份，中和剂1～2份和硅丙乳液5～15份进行充分地搅拌，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入填料5～8份、消泡剂0.5～2份，防冻剂10～20份、杀菌剂1～2份、成膜助剂10～15份、增稠剂5～8份、反射型彩砂700～750份和其他助剂2～3份，继续进行混合，待充分分散后得到成品涂料。