CN110157252B - 一种用于外墙的反射隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于外墙的反射隔热涂料，涉及涂料技术领域。其技术要是：一种用于外墙的反射隔热涂料，包括如下重量份数的组分：水150‑200份；分散剂6‑12份；助剂10‑20份；乙二醇10‑15份；钛白粉200‑250份；重钙50‑100份；硅灰石粉30‑50份；苯丙乳液300‑400份；改性微珠20‑30份；pH调节剂1‑2份；所述改性微珠包括陶瓷微珠以及包裹在其表面的聚氨酯层，本发明中的涂料具有分散性良好，反射隔热均匀的优点。

Description

一种用于外墙的反射隔热涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于外墙的反射隔热涂料。

背景技术

我国建筑能耗约占总能耗的30％～40％，建筑节能逐渐提上了日程。当使用具有良好隔热效果的涂料层作为建筑物的外饰面时，能极大降低建筑物的内外能量交换，从而起到隔热保温的作用。

在公告号为CN102898905B的中国发明专利中公开了一种反射隔热涂料，其中包括以下重量百分比的组分：氟碳树脂40～60％，气相二氧化硅0.2～1.5％，助剂8～16％，颜料15～30％，中空玻璃微珠6～20％，溶剂5～15％。

但是，上述反射隔热涂料在配方中加入中空玻璃微珠对涂料的反射性能进行改进，但是在实际使用过程中，中空玻璃微珠分散性较差，容易出现团聚现象，导致在涂覆使用过程中反射隔热不均的问题。

因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

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用于外墙的反射隔热涂料，其具有分散性良好，反射隔热均匀的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于外墙的反射隔热涂料，包括如下重量份数的组分：水150-200份；分散剂6-12份；助剂10-20份；乙二醇10-15份；钛白粉200-250份；重钙50-100份；硅灰石粉30-50份；苯丙乳液300-400份；改性微珠20-30份；pH调节剂1-2份；所述改性微珠包括陶瓷微珠以及包裹在其表面的聚氨酯层。

通过采用上述技术方案，加入涂料助剂能改进涂料性能，促进涂膜形成；钛白粉作为颜料，作为重要的白色颜料具有较高的遮盖率和光学反射能力；重钙是重质碳酸钙的简称，是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点；苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得，其耐水、耐碱、耐洗擦性能好；乙二醇能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态，以便于施工成膜；改性微珠由陶瓷微珠与聚氨酯预聚体混合制备而成，能够在陶瓷微珠表面包覆聚氨酯弹性壳体，聚氨酯为有机物，与涂料中的乳液的相容性良好，由此能够增加陶瓷微珠的分散性，从而使涂料整体的反射隔热性能更加均匀；乳胶漆的主要成分是乳液，乳液在聚合时，为了获得较好的附着力，往往在配方中含有少量的可聚合酸，如丙烯酸和甲基丙烯酸，聚合结束后，加pH调节剂，能够把酸中和成盐，提高黏度，并在偏碱的条件下能保持长期稳定。其中，本发明的涂料中添加的助剂为本领域中常用的防腐剂、消泡剂、湿润剂、成膜助剂、增稠剂以及流平剂。

进一步优选为，所述改性微珠的制备方法为：步骤一，往容器中加入陶瓷微珠，然后加入水、无水乙醇以及偶联剂，搅拌均匀后在60-80℃下超声分散处理；步骤二，然后往步骤一中的溶液中加入助溶剂和聚氨酯预聚体，预搅拌使聚氨酯预聚体溶解，最后在40-50℃下匀速搅拌1-2h得混合液；步骤三，所述混合液经固化处理得改性微珠。

通过采用上述技术方案，上述方法在制备改性微珠的过程中加入了无水乙醇、水以及偶联剂，使偶联剂均匀分散在溶液中，从而使陶瓷微珠在超声分散下能够与偶联剂反应，形成界面层，增强陶瓷微珠与聚氨酯预聚体的亲和性；其中，助溶剂为本领域中常用的丙酮溶液，能够帮助聚氨酯预聚体更好地溶解在溶液中，使其更好地包覆在陶瓷微珠的表面，形成稳定的聚氨酯弹性壳体。

进一步优选为，在加入所述陶瓷微珠前，对所述陶瓷微珠进行粗化处理，得到表面粗糙的改性陶瓷微珠。

通过采用上述技术方案，在陶瓷微珠与聚氨酯预聚体进行结合前对陶瓷微珠进行表面粗化处理，能够使陶瓷微珠的表面形成粗糙面，增加陶瓷微珠表面的比表面积，使聚氨酯能够更加容易地与其结合，且成膜均匀，不易脱落。

进一步优选为，所述改性陶瓷微珠的粗化处理方法为：步骤一，称取陶瓷微珠、氟化钠粉体，质量比为1：(0.5-0.9)混合均匀得到混合粉；步骤二，将所述混合粉加入质量浓度为5％-10％盐酸溶液中，搅拌、酸蚀得到浆液；步骤三，对所述浆液进行固液分离，将分离出的粉体烘干，制得改性陶瓷微珠。

通过采用上述技术方案，在上述粗化的过程中，相较于现有的氢氟酸粗化陶瓷微珠的方式，采用陶瓷微珠与氟化钠混合并加入盐酸的方式能够有效避免在陶瓷微珠的表面形成明显的孔洞，且本粗化方法过程简单，易于操作，粗化后成品破损少，强度高，能够有效回收改性成功后的改性陶瓷微珠。

进一步优选为，所述固化处理步骤前，向混合液中添加隔热纤维，隔热纤维的质量份数为5-10份。

通过采用上述技术方案，隔热纤维具有良好的热稳定性，低热导率与高化学稳定性使其能够广泛应用在各种需要隔热的场景，而在对陶瓷微珠进行最后的固化处理前加入隔热纤维，能够与陶瓷微珠起协同作用，增强陶瓷微珠在涂料中的分散性，且利用隔热纤维的热稳定性增强涂料的整体隔热性能，同时隔热纤维的一端插入聚氨酯层，其另一端插入涂料基质中，由此能够增强涂料的抗裂、抗变形等力学性能，延长涂层的使用寿命。

进一步优选为，所述隔热纤维为硅酸铝纤维或海泡石纤维。

通过采用上述技术方案，硅酸铝纤维是一种具有低导热率、优良的热稳定性及化学稳定性、不含粘结剂和腐蚀性的物质；海泡石纤维是一种天然矿物纤维，允许水分子、金属阳离子、有机小分子等进入其中，具有较好的耐热性、良好的离子交换和催化特性，及耐腐蚀、抗辐射、绝缘、隔热等优异特性，尤其是其结构中的Si-OH能与有机物直接反应生成有机矿物衍生物，且性能稳定。

进一步优选为，所述分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚磷酸钠盐中的至少一种。

通过采用上述技术方案，在涂料生产过程中，加入聚磷酸钠分散剂后，通过水解产生聚阴离子，聚阴离子覆盖在改性微珠的表面形成同性电荷层。在改性微珠之间的静电斥力和分散剂的机械剪切力作用下，改性微珠均匀分布在介质中，使粘度降低。同时，改性微珠之间的静电斥力有利于涂料悬浮态稳定。聚丙烯酸钠盐用作涂料增稠剂和保水剂，可使合成胶乳黏度增长，避免水分析出，保持涂料体系稳定。但聚丙烯酸的分子结构使得它容易在单个改性微珠间产生桥连作用。因此，如果涂料中只使用聚丙烯酸盐分散剂，仍有可能形成团聚。当聚丙烯酸盐分散剂与聚磷酸盐分散剂配合使用时，强极性聚磷酸盐在颗粒表面形成的高电荷密度可以防止单个改性微珠之间的桥连。此时，静电稳定和位阻稳定协同作用而使涂料同时具有很好的分散性和贮存稳定性。

进一步优选为，所述pH调节剂为链烷醇胺、氨水、氢氧化钾中的任意一种。

通过采用上述技术方案，在涂料中，链烷醇胺具有调节和稳定pH值、促进颜料、填料分散以及提高树脂溶解性等作用，其优点在于，调节后涂料的pH值稳定，且其具有高挥发性，随后的挥发对涂膜的耐水性也没有影响；氨水的沸点较低，挥发速度快，对早期涂层的性能影响较小，在涂料贮存过程中易发生pH值的改变；氢氧化钾是强碱，优点是pH值相对稳定，但因其不挥发，对涂膜的耐水性会有一定的影响。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过向涂料配方内加入改性微珠，使陶瓷微珠能够更加均匀地分散在涂料中，增加改性微珠的分散性能，提高涂料的反射隔热效果，其中，聚氨酯预聚体能够包覆在陶瓷微珠的表面，使陶瓷微珠在涂料中的分散性与稳定性得到提升，防止改性微珠出现团聚现象；

(2)在陶瓷微珠与聚氨酯预聚体进行结合前对陶瓷微珠进行表面粗化处理，能够使陶瓷微珠的表面形成粗糙面，增加陶瓷微珠表面的比表面积，使聚氨酯能够更加容易地与其结合，且成膜均匀，不易脱落；

(3)改性微珠在固化前加入隔热纤维，使隔热纤维在其表面附着，一端插入聚氨酯，另一端插入涂料基质中，由此能够增强涂层的抗裂和抗变形的力学性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种用于外墙的反射隔热涂料，各组分及其相应的重量份数如表1所示。其中，分散剂是购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的聚丙烯酸钠S298808，硅灰石粉是购自湖北冯家山硅纤有限公司的硅灰石普粉WP325，苯丙乳液是购自安徽安平建材有限公司的苯丙乳液AP-168，消泡剂是购自上海粤万新材料有限公司的涂料消泡剂Z-5189，润湿剂是购自上海雨顿化学有限公司的润湿剂OT-75，成膜助剂是购自上海邦高化学有限公司的成膜助剂JS-PPH，流平剂购自南通市晗泰化工有限公司的聚氨酯流平剂HT-880，pH调节剂是氨水。

改性微珠包括陶瓷微珠以及包裹在其表面的聚氨酯层，改性微珠的粒径为20μm，聚氨酯层的厚度为5μm。

改性微珠的制备方法包括以下步骤：

步骤一，向陶瓷微珠中加入无水乙醇以及蒸馏水(无水乙醇与蒸馏水的质量比为9:1)配置成溶液一；

步骤二，往上述溶液一中加入占陶瓷微珠质量1％的KH550硅烷偶联剂，搅拌均匀后在60℃下超声分散处理1h，得到溶液二；

步骤三，将丙酮与聚氨酯预聚体充分混合，使聚氨酯预聚体溶解后加入上述溶液二中，在40℃、150r/min条件下搅拌1h，得溶液三；

步骤四，将上述溶液三进行固化处理，具体方法为将溶液三进行真空抽滤、烘干得到改性微珠。

上述的含改性微珠的反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按照重量份称取150份水，1份聚丙烯酸钠盐，200份型钛白粉，50份重钙，30份硅灰石粉，300份苯丙乳液，10份乙二醇，20份空心玻璃微珠，2份消泡剂、2份润湿剂、10份成膜助剂、1份增稠剂和1份流平剂，1份氨水；

步骤二，将聚丙烯酸钠盐、防腐剂、消泡剂和润湿剂依次加入150份水中1000rpm下高速分散10min形成浆糊状；

步骤三，向步骤2中加入钛白粉，重钙和硅灰石粉于1200rpm下高速分散35min形成均匀糊状体；

步骤四，向步骤3中的糊状体中加入成膜助剂，乙二醇及氨水于1200rpm下高速分散5min形成均匀糊状体；

步骤五，将增稠剂和流平剂用剩余的水稀释后缓慢加入至步骤4中的糊状体中，于400rpm的转速下分散处理并加入改性微珠，搅拌混合至均匀，调节粘度至88ku，得到反射隔热涂料。

实施例2-5：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，其原料的重量份数如表1所示：

表1实施例1-5中各组分及其重量份数

实施例6：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性微珠的制备方法中，步骤一加入陶瓷微珠前对陶瓷微珠粗化处理，具体粗化处理方法为：

将陶瓷微珠和氟化钠按1:0.5的质量比混合均匀得到混合粉，然后将混合粉加入到质量浓度为5％的盐酸溶液中进行机械搅拌、酸蚀得到浆液，并对酸蚀后的浆液进行固液分离，将分离出的粉体烘干，制得表面粗化的陶瓷微珠；

实施例7：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例6的不同之处在于，粗化处理时，陶瓷微珠和氟化钠的质量比为1:0.7。

实施例8：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例6的不同之处在于，粗化处理时，陶瓷微珠和氟化钠的质量比为1:0.9。

实施例9：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例6的不同之处在于，粗化处理时，盐酸溶液的质量浓度为8％。

实施例10：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例6的不同之处在于，粗化处理时，盐酸溶液的质量浓度为10％。

实施例11：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性微珠制备方法中，固化处理步骤前，向混合液中添加隔热纤维，隔热纤维为5份硅酸铝纤维，搅拌均匀。

实施例12：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性微珠制备方法中，固化处理步骤前，向混合液中添加隔热纤维，隔热纤维为10份海泡石纤维，搅拌均匀。

实施例13：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，分散剂为6份聚磷酸钠盐。

实施例14：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，分散剂为3份聚丙烯酸钠盐以及3份聚磷酸钠盐。

实施例15：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，pH调节剂为1份链烷醇胺。

实施例16：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，pH调节剂为1份氢氧化钾。

对比例1：一种用于外墙的反射隔热涂料，采用公告号为CN102898905B的中国发明专利中公开的配方和方法制成。

对比例2：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，未加入实施例1中制得的改性微珠。

对比例3：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，将改性微珠替换成普通的陶瓷微珠。

对比例4：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性陶瓷纤维的粗化处理方法中，步骤一所用的陶瓷微珠与氟化钠粉体的质量比为1:0.2。

对比例5：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性陶瓷纤维的粗化处理方法中，步骤一所用的陶瓷微珠与氟化钠粉体的质量比为1:2。

对比例6：一种用于外墙的反射隔热涂料，与实施例1的不同之处在于，改性微珠的质量份数为60份。

试验一涂料性能检测

涂膜外观：目测；

黏度：按照GB/T12007.4-1989用NDJ-1B旋转粘度计测试涂料的黏度；

抗裂性能：按照JGT512-2017《建筑外墙涂料通用技术要求》中的方法对涂料进行初期干燥试验，其中底材类型为水泥板，试板尺寸为150mm×70mm×6mm，试板数量为3块，干燥时间6h，测试结果采用直接观测，计算裂纹数量；

粗化效果：目测，观察改性微珠制备完成后得到的粉体；

隔热效果测试：按JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》标准中所述方法进行隔热温差效果的测试，以纤维增强硅酸钙板为隔热温差实验的空白试板，采用120μm线棒涂布器两道制得测试用隔热试板，干燥7d后进行隔热温差测试，光源采用2只250瓦的加热灯进行照射，照射时间为1h，每隔5min记录一次数据，在同一光源照射下，将隔热试板与空白样板进行隔热温差对比。

表2实施例1-16的实验检测结果

对比例实验

对比例1-6均按照实施例1-16的实验检测方法进行检测，结果如表3所示。

表3对比例1-6的实验检测结果

由以上结果，可知：

由实施例1-5以及对比例1-3的隔热温差、隔热温差衰减结果以及黏度测试结果可知，对涂料中的陶瓷微球进行改性处理，使其表面附着上聚氨酯外壳，涂料的黏度降低0.4Pa·s-0.8Pa·s，且隔热温差由9.2℃提升至10.4℃-11.4℃，说明将涂料中的陶瓷微珠进行改性处理后，陶瓷微珠在涂料中的分散性得到提升，使黏度下降，且涂料涂层的反射隔热效果也因此得到加强。

由实施例1、6、7、8以及对比例4、5的粗化效果以及隔热温差、隔热温差衰减结果可知，在对陶瓷微珠进行改性处理前对陶瓷微珠进行粗化处理，最终制得的改性陶瓷微珠的粉体在陶瓷微珠与氟化钠粉体的质量比为1:0.7时为未破碎状态，且对应的隔热温差、隔热温差衰减结果也在陶瓷微珠与氟化钠粉体的质量比为1:0.7时达到12.6℃以及5.0℃的最优值，说明粗化处理能够提升聚氨酯与陶瓷微珠的结合，提高改性微珠在涂料中的分散性，进而使涂料涂层的反射隔热效果得到加强。

由实施例11、12以及实施例1的裂纹数量、隔热温差、隔热温差衰减结果可知，在对改性微珠进行固化处理前加入隔热纤维，能够使涂料在初期干燥试验中的裂纹数量由6条降低至1-3条，由此能够说明隔热纤维能对涂料的力学性能进行改进，使其抗裂和抗形变能够得到提升。

由实施例13、14以及实施例1的隔热温差、隔热温差衰减结果可知，加入聚丙烯酸钠盐和聚磷酸钠盐混合的分散剂后，涂料的隔热温差提升至11.4℃且隔热温差衰减为4.6℃，说明聚丙烯酸钠盐和聚磷酸钠盐具有良好的协同作用，同时加入涂料中能够增强涂料的分散性，提升其反射隔热效果。

由实施例1-5以及对比例6的裂纹数量、隔热温差、隔热温差衰减结果可知在改性微珠的加入量超过30份时，隔热温差以及隔热温差衰减效果并未得到太大改进，而裂纹数量却在持续上涨，说明当改性微珠含量达到一定程度时，过多的改性微珠会增大其与涂料基质相界面之间的缺陷，降低涂料基质的连续性，从而导致涂料涂层整体力学性能降低，抗裂、抗性变能力下降。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

水150-200份；

分散剂6-12份；

助剂10-20份；

乙二醇10-15份；

钛白粉200-250份；

重钙50-100份；

硅灰石粉30-50份；

苯丙乳液300-400份；

改性微珠20-30份；

pH调节剂1-2份；

所述改性微珠包括陶瓷微珠以及包裹在其表面的聚氨酯层；

所述改性微珠的制备方法为：

步骤一，往容器中加入陶瓷微珠，然后加入水、无水乙醇以及偶联剂，搅拌均匀后在60-80℃下超声分散处理；

步骤二，然后往步骤一中的溶液中加入助溶剂和聚氨酯预聚体，预搅拌使聚氨酯预聚体溶解，最后在40-50℃下匀速搅拌1-2h得混合液；

步骤三，所述混合液经固化处理得改性微珠；

所述固化处理步骤前，向混合液中添加隔热纤维，隔热纤维的质量份数为5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，在加入所述陶瓷微珠前，对所述陶瓷微珠进行粗化处理，得到表面粗糙的改性陶瓷微珠。

3.根据权利要求2所述的一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，所述改性陶瓷微珠的粗化处理方法为：

步骤一，称取陶瓷微珠、氟化钠粉体，质量比为1：（0.5-0.9）混合均匀得到混合粉；

步骤二，将所述混合粉加入质量浓度为5%-10%盐酸溶液中，搅拌、酸蚀得到浆液；

步骤三，对所述浆液进行固液分离，将分离出的粉体烘干，制得改性陶瓷微珠。

4.根据权利要求1所述的一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，所述隔热纤维为硅酸铝纤维或海泡石纤维。

5.根据权利要求1所述的一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，所述分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚磷酸钠盐中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于外墙的反射隔热涂料，其特征在于，所述pH调节剂为链烷醇胺、氨水、氢氧化钾中的任意一种。