CN110616031A - 一种具有超强耐候性的隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有超强耐候性的隔热涂料，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、羟乙基纤维素、颜料、增稠剂、改性二氧化钛复合材料和水。本发明的具有超强耐候性的隔热涂料，通过在涂料中加入改性二氧化钛复合材料，不但降低了空气中的有机物对二氧化钛的干扰，从而降低了涂料表面污染对二氧化钛反射效率的影响，而且通过壳聚糖对纳米二氧化钛的改性，可以显著提升二氧化钛的反射效率；在涂料中加入白炭黑和云母粉，可以显著提升涂料的耐候性能和耐酸雨性能；在涂料中加入大直径片状轻质碳酸钙，由于遮蔽效果好，从而可以进一步提升涂料的隔热性能。

Description

一种具有超强耐候性的隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热涂料技术领域，尤其涉及一种具有超强耐候性的隔热涂料及其制备方法。
背景技术
隔热涂料是通过阻隔屋顶及墙面与外部环境之间的热量传递，来降低屋顶及墙面温度，达到减少建筑物的热量累积的目的，可以在冬季和夏季两种季节里面为人们的生活发挥巨大的贡献，具有极为广阔的市场前景。
但是目前市场已有的隔热涂料还存在光反射效率不高，隔热效果不好等问题。同时涂料耐候性不好，一般涂料表面污染会导致反射效率不能持续高强度，酸雨也会对涂层造成破坏，从而影响反射效率。以上因素限制了隔热涂料的发展和应用，因此研发一种具有自清洁特性的高效隔热涂料显得尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有超强耐候性的隔热涂料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种具有超强耐候性的隔热涂料，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、羟乙基纤维素、颜料、增稠剂、改性二氧化钛复合材料和水。
优选的，所述的具有超强耐候性的隔热涂料，由以下重量百分比的成分组成：分散剂3-5％、润湿剂0.2-0.5％、消泡剂0.5-1％、防腐剂0.3-0.8％、云母粉8-15％、白炭黑2-5％、轻质碳酸钙6-10％、水性聚氨酯树脂乳液30-40％、成膜助剂8-12％、羟乙基纤维素1-3％、颜料1-5％、增稠剂1-3％、改性二氧化钛复合材料2-5％和水余量；
优选的，所述的轻质碳酸钙为大直径片状轻质碳酸钙，所述的大直径片状轻质碳酸钙的直径为4-10μm，径厚比为(20-50)：1。
优选的，所述的改性二氧化钛复合材料为纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料。
一种具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将壳聚糖溶于乙酸溶液中配制成10-20mg/L壳聚糖溶液，在50-60℃恒温条件下，缓慢加入戊二醛和钛酸四丁酯，并不断搅拌，然后加入氢氧化钠溶液调节pH值，继续搅拌，得微波水热反应的前驱液；将上述所得前驱液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再将反应釜放入微波水热反应仪中进行水热反应；待反应完毕，将反应釜取出，进行抽滤，将所得滤饼洗涤后，于40-45℃恒温条件下干燥，制得纳米二氧化钛/壳聚糖复合物；
步骤二、将分散剂、润湿剂和水在250-350rpm搅速下搅拌10-15min，加入消泡剂，继续搅拌8-15min后，调节搅拌速度为400-450rpm，再加入云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙和颜料，继续搅拌20-30min，得到浆料；
步骤三、在200-250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、防腐剂和羟乙基纤维素混合后，搅拌15-20min，加入浆料，继续搅拌10-15min，调节搅速为600-800rpm，加入改性二氧化钛复合材料和增稠剂，继续搅拌45-60min，即可。
优选的，所述的步骤一的制备前驱液步骤中，控制壳聚糖结构单元与戊二醛的摩尔比为1：(2-4)；壳聚糖与纳米二氧化钛的质量比为1：(15-25)。
优选的，所述的步骤一的微波水热反应步骤中，反应温度范围为150-200℃，保温时间为120-150min。
本发明的有益之处在于：本发明的具有超强耐候性的隔热涂料，一是通过在涂料中加入改性二氧化钛复合材料，该材料一般用于吸附降解有机物、纺织材料改性、保鲜性能等方面，本发明中不但利用了其吸附降解有机物的功效，从而降低了空气中的有机物对二氧化钛的干扰，从而降低了涂料表面污染对二氧化钛反射效率的影响，而且通过壳聚糖对纳米二氧化钛的改性，可以显著提升二氧化钛的反射效率；二是在涂料中加入白炭黑和云母粉，可以显著提升涂料的耐候性能和耐酸雨性能；三是加入大直径片状轻质碳酸钙，由于遮蔽效果好，从而可以进一步提升涂料的隔热性能。
具体实施方式
实施例1
一种具有超强耐候性的隔热涂料，由以下重量百分比的成分组成：分散剂3.5％、润湿剂0.35％、消泡剂0.8％、防腐剂0.55％、云母粉12％、白炭黑2.5％、轻质碳酸钙8.5％、水性聚氨酯树脂乳液35％、成膜助剂10％、羟乙基纤维素1.5％、颜料3.2％、增稠剂1.8％、改性二氧化钛复合材料4.2％和水余量；
所述的轻质碳酸钙为大直径片状轻质碳酸钙，所述的大直径片状轻质碳酸钙的直径为4-10μm，径厚比为(20-50)：1。
所述的改性二氧化钛复合材料为纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料。
一种具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将壳聚糖溶于乙酸溶液中配制成18mg/L壳聚糖溶液，在55℃恒温条件下，缓慢加入戊二醛和钛酸四丁酯，并不断搅拌，然后加入氢氧化钠溶液调节pH值，继续搅拌，得微波水热反应的前驱液；将上述所得前驱液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再将反应釜放入微波水热反应仪中进行水热反应；待反应完毕，将反应釜取出，进行抽滤，将所得滤饼洗涤后，于42℃恒温条件下干燥，制得纳米二氧化钛/壳聚糖复合物；
步骤二、将分散剂、润湿剂和水在280rpm搅速下搅拌12min，加入消泡剂，继续搅拌10min后，调节搅拌速度为425rpm，再加入云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙和颜料，继续搅拌25min，得到浆料；
步骤三、在220rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、防腐剂和羟乙基纤维素混合后，搅拌18min，加入浆料，继续搅拌12min，调节搅速为720rpm，加入改性二氧化钛复合材料和增稠剂，继续搅拌50min，即可。
所述的步骤一的制备前驱液步骤中，控制壳聚糖结构单元与戊二醛的摩尔比为1：3；壳聚糖与纳米二氧化钛的质量比为1：22；所述的pH值为6-7。
所述的步骤一的微波水热反应步骤中，反应温度范围为185℃，保温时间为125min。
实施例2
一种具有超强耐候性的隔热涂料，由以下重量百分比的成分组成：分散剂5％、润湿剂0.2％、消泡剂1％、防腐剂0.3％、云母粉15％、白炭黑2％、轻质碳酸钙10％、水性聚氨酯树脂乳液30％、成膜助剂12％、羟乙基纤维素1％、颜料5％、增稠剂1％、改性二氧化钛复合材料5％和水余量；
所述的轻质碳酸钙为大直径片状轻质碳酸钙，所述的大直径片状轻质碳酸钙的直径为4-10μm，径厚比为(20-50)：1。
所述的改性二氧化钛复合材料为纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料。
一种具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将壳聚糖溶于乙酸溶液中配制成10mg/L壳聚糖溶液，在60℃恒温条件下，缓慢加入戊二醛和钛酸四丁酯，并不断搅拌，然后加入氢氧化钠溶液调节pH值，继续搅拌，得微波水热反应的前驱液；将上述所得前驱液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再将反应釜放入微波水热反应仪中进行水热反应；待反应完毕，将反应釜取出，进行抽滤，将所得滤饼洗涤后，于40℃恒温条件下干燥，制得纳米二氧化钛/壳聚糖复合物；
步骤二、将分散剂、润湿剂和水在350rpm搅速下搅拌10min，加入消泡剂，继续搅拌15min后，调节搅拌速度为400rpm，再加入云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙和颜料，继续搅拌30min，得到浆料；
步骤三、在200rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、防腐剂和羟乙基纤维素混合后，搅拌20min，加入浆料，继续搅拌10min，调节搅速为800rpm，加入改性二氧化钛复合材料和增稠剂，继续搅拌45min，即可。
所述的步骤一的制备前驱液步骤中，控制壳聚糖结构单元与戊二醛的摩尔比为1：4；壳聚糖与纳米二氧化钛的质量比为1：15；所述的pH值为6-7。
所述的步骤一的微波水热反应步骤中，反应温度范围为200℃，保温时间为120min。
实施例3
一种具有超强耐候性的隔热涂料，由以下重量百分比的成分组成：分散剂3％、润湿剂0.5％、消泡剂0.5％、防腐剂0.8％、云母粉8％、白炭黑5％、轻质碳酸钙6％、水性聚氨酯树脂乳液40％、成膜助剂8％、羟乙基纤维素3％、颜料1％、增稠剂3％、改性二氧化钛复合材料2％和水余量；
所述的轻质碳酸钙为大直径片状轻质碳酸钙，所述的大直径片状轻质碳酸钙的直径为4-10μm，径厚比为(20-50)：1。
所述的改性二氧化钛复合材料为纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料。
一种具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将壳聚糖溶于乙酸溶液中配制成20mg/L壳聚糖溶液，在50℃恒温条件下，缓慢加入戊二醛和钛酸四丁酯，并不断搅拌，然后加入氢氧化钠溶液调节pH值，继续搅拌，得微波水热反应的前驱液；将上述所得前驱液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再将反应釜放入微波水热反应仪中进行水热反应；待反应完毕，将反应釜取出，进行抽滤，将所得滤饼洗涤后，于45℃恒温条件下干燥，制得纳米二氧化钛/壳聚糖复合物；
步骤二、将分散剂、润湿剂和水在250rpm搅速下搅拌15min，加入消泡剂，继续搅拌8min后，调节搅拌速度为450rpm，再加入云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙和颜料，继续搅拌20min，得到浆料；
步骤三、在250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、防腐剂和羟乙基纤维素混合后，搅拌15min，加入浆料，继续搅拌15min，调节搅速为600rpm，加入改性二氧化钛复合材料和增稠剂，继续搅拌60min，即可。
所述的步骤一的制备前驱液步骤中，控制壳聚糖结构单元与戊二醛的摩尔比为1：2；壳聚糖与纳米二氧化钛的质量比为1：25；所述的pH值为6-7。
所述的步骤一的微波水热反应步骤中，反应温度范围为150℃，保温时间为150min。
对比例1
将实施例1中的改性二氧化钛复合材料替换为中国发明专利CN106833229A实施例中公开的TiO2@Al2O3@PAM复合材料，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的大直径片状轻质碳酸钙替换为市场购买的常规轻质碳酸钙，其余配比和制备方法不变。
测试一、以下对实施例1-3和对比例1-2的隔热涂料样品进行物性检测，得到如下检测结果，具体检测结果见表1。
表1：实施例1-3和对比例1-2的涂料样品的物性检测结果；
测试二、将实施例1-3和对比例1-2的涂料样品涂覆在玻璃板上，涂膜通过自制的隔热测试装置在红外灯照射下箱内温度随照射时间的变化情况。
从测试结果可以看出，本发明的实施例1-3的涂料样品的箱内温度要比对比例1的要低5.8-6.3℃，比对比例2的要低2.6-3.0℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有超强耐候性的隔热涂料，其特征在于，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、羟乙基纤维素、颜料、增稠剂、改性二氧化钛复合材料和水。
2.如权利要求1所述的具有超强耐候性的隔热涂料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：分散剂3-5%、润湿剂0.2-0.5%、消泡剂 0.5-1%、防腐剂0.3-0.8%、云母粉 8-15%、白炭黑 2-5%、轻质碳酸钙 6-10%、水性聚氨酯树脂乳液30-40%、成膜助剂8-12%、羟乙基纤维素1-3%、颜料 1-5%、增稠剂 1-3%、改性二氧化钛复合材料 2-5%和水 余量。
3.如权利要求1所述的具有超强耐候性的隔热涂料，其特征在于，所述的轻质碳酸钙为大直径片状轻质碳酸钙，所述的大直径片状轻质碳酸钙的直径为4-10μm，径厚比为(20-50)：1。
4.如权利要求1所述的具有超强耐候性的隔热涂料，其特征在于，所述的改性二氧化钛复合材料为纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料。
5.一种具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将壳聚糖溶于乙酸溶液中配制成10-20mg/L壳聚糖溶液，在50-60℃恒温条件下，缓慢加入戊二醛和钛酸四丁酯，并不断搅拌，然后加入氢氧化钠溶液调节pH值，继续搅拌，得微波水热反应的前驱液；将上述所得前驱液移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再将反应釜放入微波水热反应仪中进行水热反应；待反应完毕，将反应釜取出，进行抽滤，将所得滤饼洗涤后，于40-45℃恒温条件下干燥，制得纳米二氧化钛/壳聚糖复合物；
步骤二、将分散剂、润湿剂和水在250-350rpm搅速下搅拌10-15min，加入消泡剂，继续搅拌8-15min后，调节搅拌速度为400-450rpm，再加入云母粉、白炭黑、轻质碳酸钙和颜料，继续搅拌20-30min，得到浆料；
步骤三、在200-250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、防腐剂和羟乙基纤维素混合后，搅拌15-20min，加入浆料，继续搅拌10-15min，调节搅速为600-800rpm，加入改性二氧化钛复合材料和增稠剂，继续搅拌45-60min，即可。
6.如权利要求5具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中的制备前驱液步骤中，控制壳聚糖结构单元与戊二醛的摩尔比为1：（2-4）；壳聚糖与纳米二氧化钛的质量比为 1：（15-25）。
7.如权利要求5具有超强耐候性的隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中的微波水热反应步骤中，反应温度范围为 150-200℃，保温时间为120-150min。
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