CN111320929A - 热反射涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

热反射涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热反射涂料及其制备方法和应用。该热反射涂料，包括组分A和组分B；其中，组分A包括聚氨酯改性环氧树脂40～80重量份、消光粉2～15重量份、沉淀二氧化硅1～5重量份和二氧化钛6～12重量份，组分B包括固化剂10～40重量份。本发明的热反射涂料成本较低，且拉伸强度和耐磨性能较好。

Description

热反射涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种热反射涂料及其制备方法和应用，特别涉及一种聚氨酯改性环氧树脂的热反射涂料及其制备方法和应用。
背景技术
沥青路面具有良好的平整度，行车舒适度和降噪能力，因而被广泛应用于各种高等级路面中。但是，沥青材料是一种吸热材料，对太阳辐射光波长的吸收范围很广，大量的热量积累在沥青面层中，使路面温度升高。这种高温环境容易导致城市“热岛效应”，从而严重影响大气温度。目前，多采用热反射涂料涂覆在沥青路面上以解决沥青面层温度过高的问题。
热反射涂料分为聚氨酯体系、环氧树脂体系、丙烯酸体系等。环氧树脂因其优异的粘结性能、耐磨性能、机械强度以及固化方便等优点被广泛应用。但是，环氧树脂属于脆硬型材料，当载荷过大时容易破碎，且环氧树脂的价格较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种热反射涂料，该热反射涂料成本较低，且拉伸强度和耐磨性能较好。进一步地，本发明的热反射涂料耐水、耐碱、耐低温、耐高温性能优良，具有较高的断裂伸长率。本发明的另一个目的在于提供一种热反射涂料的制备方法，该制备方法简单。本发明再一个目的在于提供上述热反射涂料在建筑物、木材、皮革和/或道路中的应用。
一方面，本发明提供了一种热反射涂料，该热反射涂料包括组分A和组分B；
其中，组分A包括如下组分：
Figure BDA0002423649410000021
其中，组分B包括如下组分：
固化剂 10～40重量份。
本发明的热反射涂料优选为沥青路面用热反射涂料。
根据本发明的热反射涂料，优选地，聚氨酯改性环氧树脂可以由如下方法制备得到：
(1)将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯反应，得到第一产物；
(2)将第一产物与二元醇反应，得到第二产物；
(3)将第二产物与第二双酚A型环氧树脂反应，得到聚氨酯改性环氧树脂；
其中，第一双酚A型环氧树脂的平均环氧值小于第二双酚A型环氧树脂的平均环氧值。
根据本发明的热反射涂料，优选地，聚氨酯改性环氧树脂由如下方法制备得到：
(1)将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和催化剂在100～150℃下减压除水0.5～3h，然后与二异氰酸酯在70～95℃下反应0.5～4h，得到第一产物；
(2)将第一产物和二元醇在溶剂存下于70～95℃反应，待异氰酸酯基降低至理论值，得到第二产物；
(3)将第二产物与第二双酚A型环氧树脂，在30～70℃反应0.5～3h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
步骤(1)中，将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯反应，得到第一产物。反应温度可以为70～95℃；优选为75～90℃。反应时间可以为0.5～4h；优选为1～2h。根据本发明的一个实施方式，将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯在催化剂存在下进行。具体地，聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和催化剂在减压除水后再与二异氰酸酯反应。减压除水的温度可以为100～150℃；优选为110～130℃。减压除水的时间可以为0.5～3h；优选为0.5～2h。
本发明的聚醚二元醇可以由含有2～6个碳原子的环氧烷单体聚合而成。2～6个碳原子的环氧烷单体的实例包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷、甲基环氧丙烷、环氧丁烷、甲基环氧丁烷。优选地，聚醚二元醇为聚丙二醇。根据本发明的一个实施方式，聚醚二元醇为PPG-2000。聚醚二元醇的用量可以为5～20重量份；优选为10～15重量份。这样可以提高热反射涂料的拉伸长度和裂伸长率且能保证机械强度。
本发明的第一双酚A型环氧树脂可以为E型环氧树脂。第一双酚A型环氧树脂的平均环氧值可以为15～25。根据本发明的一个实施方式，第一双酚A型环氧树脂为E-20。第一双酚A型环氧树脂的用量可以为0.5～2重量份；优选为1～1.5重量份。这样既可以降低成本，又可以保证热反射涂料的机械强度。
本发明的催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺中的一种或多种；优选为二月桂酸二丁基锡。催化剂的用量可以为0.01～0.1重量份；优选为0.05～0.1重量份。
本发明的二异氰酸酯可以为环烷基二异氰酸酯；优选为异弗尔酮二异氰酸酯。环氧基的实例包括但不限于环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷、三甲基环己烷、乙基环己烷、二乙基环己烷、三乙基环己烷。二异氰酸酯的用量可以为3～8重量份；优选为3.6～5重量份。这样可以提高热反射涂料的拉伸长度和裂伸长率且能保证机械强度。
步骤(2)中，将第一产物与二元醇反应，得到第二产物。第一产物与二元醇反应的温度可以为70～95℃；优选为75～90℃。优选地，第一产物与二元醇反应反应至异氰酸酯基降低至理论值，得到第二产物。优选地，第一产物与二元醇在溶剂存在下进行反应。
本发明的二元醇可以为含有2～10个碳原子的脂肪族二元醇；优选为含有3～6个碳原子的脂肪族二元醇。二元醇的实例包括但不限于乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、异丁二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、异戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇、1,4-己二醇、1,3-己二醇、1,2-己二醇。二元醇的用量可以为0.2～0.8重量份；优选为0.35～0.5。
在本发明中，溶剂可以选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；优选为N,N-二甲基甲酰胺。溶剂的用量可以为2～20重量份；优选为5～10重量份。这样既可以减少溶剂的用量，又可以使反应顺利进行。
步骤(3)中，将第二产物与第二双酚A型环氧树脂反应，得到聚氨酯改性环氧树脂。第二产物与第二双酚A型环氧树脂的反应温度可以为30～70℃；优选为40～60℃。反应时间可以为0.5～3h；优选为0.5～2h。
在本发明中，第二双酚A型环氧树脂可以为E型环氧树脂。第二双酚A型环氧树脂的平均环氧值可以为40～60。根据本发明的一个实施方式，第二双酚A型环氧树脂为E-51。第二双酚A型环氧树脂的用量可以为25～50重量份；优选为30～45重量份。这样既可以降低成本，又可以保证热反射涂料的机械强度。
根据本发明的热反射涂料，优选地，聚醚二元醇的用量为5～20重量份，第一双酚A型环氧树脂的用量为0.5～2重量份，二元醇的用量为0.2～0.8重量份，二异氰酸酯的用量为3～8重量份，第二双酚A型环氧树脂的用量为25～50重量份。
根据本发明的热反射涂料，优选地，所述第一双酚A型环氧树脂和第二双酚A型环氧树脂均为E型环氧树脂，所述二异氰酸酯为环烷基二异氰酸酯，所述聚醚二元醇由含有2～6个碳原子的环氧烷单体聚合而成，所述二元醇为含有2～10个碳原子的脂肪族二元醇。
根据本发明的热反射涂料，优选地，催化剂选自二月桂酸二丁基锡、双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺中的一种或多种；溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；催化剂的用量为0.01～0.1重量份；溶剂的用量为2～20重量份。
本发明的消光粉可以选自超微细二氧化硅、微粉化蜡或硬脂酸盐中的一种或多种。优选地，消光粉为气相二氧化硅。根据本发明的一个实施方式，消光粉为鸿盛TSA-260L。
沉淀二氧化硅的用量可以为1～5质量份；优选为2～4重量份。这样可以使涂料达到更好的热反射效果和强度。
二氧化钛可以为金红石型二氧化钛。二氧化钛的用量可以为6～12重量份；优选为7～10重量份。这样可以使涂料达到更好的热反射效果和强度。
本发明的固化剂可以为改性脂肪胺类固化剂。优选地，固化剂为H-1689-1。
组分A中聚氨酯改性环氧树脂的用量为40～80重量份；优选为60～70重量份。消光粉的用量为2～15重量份；优选为5～8重量份。这样可以提高热反射涂料的综合性能。
组分B中固化剂的用量可以为10～40重量份；优选为20～30重量份。这样可以提高热反射涂料的综合性能。
本发明热反射涂料还可以含有消泡剂。消泡剂可以为聚醚硅氧烷共聚物；优选为迪高902W。消泡剂的用量可以为0.2～0.9重量份；优选为0.5～0.6重量份。
根据本发明的热反射涂料，优选地，热反射涂料中还含有0.2～0.9重量份的消泡剂。
根据本发明的热反射涂料，优选地，固化剂为改性脂肪胺，消光粉为气相二氧化硅。
根据本发明的一个实施方式，热反射涂料包括组分A和组分B；其中，组分A包括如下组分：
Figure BDA0002423649410000061
其中，组分B包括如下组分：
固化剂 10～40重量份。
本发明的热反射涂料可以只由上述组分构成。
另一方面，本发明提供上述发光涂料的制备方法，包括如下步骤：
将沉淀二氧化硅、二氧化钛、消光粉、消泡剂和聚氨酯改性环氧树脂充分搅拌5～10min，得到组分A。
搅拌的时间为5～10min；优选为6～8min。
对于组分B不进行处理，使用之前将组分B加入组分A中进行固化。
再一方面，本发明提供上述热反射涂料在建筑物、木材、皮革和/或道路中的应用。
根据本发明的应用，优选地，采用滚涂或喷涂的方式涂覆在建筑物、木材、皮革和/或道路表面。
根据本发明的应用，优选地，热反射涂料的用量可以为0.3～2.5kg/m2；更优选为0.5～1.2kg/m2。
根据本发明的一个实施方式，将组分A与组分B混合，反应1～5min，得到固化后的热反射涂料，采用滚涂或喷涂的方式将固化后的热反射涂料涂覆于道路表面，热反射涂料的用量为0.3～2.5kg/m2，然后在涂覆有热反射涂料的路面上设置厚度为0.5～5mm的防滑颗粒层，防滑颗粒的用量为0.6～0.8kg/m2。
本发明的热发射涂料中含有聚氨酯改性环氧树脂，降低了热反射涂料的成本，且提高了热反射涂料成膜后的拉伸长度强度和裂伸长率耐磨性能。进一步地，本发明的各个组分相互配合使热反射涂料具有优异的耐水、耐碱、耐低温、耐高温性能，且具有较高的断裂伸长率。
具体实施方式
以下制备例、实施例和比较例中，除非特别声明，“份”表示重量份。
下面介绍制备例和实施例使用的原料：
消光粉为鸿盛TSA-260L，购自成都展联商贸有限公司；
消泡剂为迪高902W，购自赢创工业集团；
固化剂H-1689-1，购自深圳市业旭实业有限公司。
E-51型环氧树脂购自南通星辰合成材料有限公司。
双组分聚氨酯JA-011D购自重庆佩蒙特材料科技有限责任公司。
制备例
(1)将12重量份PPG-2000、1.2重量份E-20型环氧树脂、0.08重量份二月桂酸二正丁基锡在120℃下减压脱水1h，然后与4.2重量份异弗尔酮二异氰酸酯在85℃下反应1.5h，得到第一产物。
(2)将第一产物与0.4重量份丁二醇在7.5重量份N,N-二甲基甲酰胺存在的条件下于85℃进行反应，待异氰酸酯基的含量降低到理论值得到第二产物。
(3)将第二产物与35重量份E-51型环氧树脂在50℃的条件下反应1h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
实施例1
热反射涂料包括组分A和组分B：
组分A包括：
Figure BDA0002423649410000081
组分B包括：
固化剂H-1689-1 25重量份
制备方法：制备例的聚氨酯改性环氧树脂、金红石型二氧化钛、沉淀二氧化硅、消光粉和消泡剂充分搅拌7min，得到组分A。
实施例2
将实施例1的组分A与组分B混合，反应3min，形成固化后的热反射涂料，采用滚涂的方式将固化后的热反射涂料涂覆于道路表面，热反射涂料的用量为0.8kg/m2，然后在涂覆有热反射涂料的路面上设置厚度为1.5mm的防滑颗粒层，防滑颗粒的用量为0.7kg/m2。
比较例1
除成膜物质为E-51型环氧树脂外，其余同实施例1。
比较例2
除成膜物质为双组分聚氨酯JA-011D的主剂，固化剂为双组分聚氨酯JA-011D的固化剂外，其余同实施例1。
实验例
采用如下方法对热反射涂料的性能进行测试：
(1)表干时间：根据JTT712-2008的方法进行测试。
(2)不沾胎干燥时间：根据JTT712-2008的方法进行测试。
(3)耐水性：将固化后的热反射涂料涂膜后置于20±2℃的水中24h进行考察。
(4)耐碱性：将固化后的热反射涂料涂膜后置于pH为12的碱溶液中24h进行考察。
(5)高温稳定性：将热反射涂料置于热重分析天平上，用高纯氮作为载气，载气流量为50ml/min，温度从室温升温至800℃，升温速率为10℃/min，观察样品质量损失与温度的关系。
(6)低温稳定性：将固化后的热反射涂料涂膜后置于-18℃的环境中24h进行考察。
(7)粘接强度：采用美国狄夫斯高公司的PosiTest AT-M/AT-A附着力测试仪进行测试。根据ASTM D4541的方法进行测试。
(8)拉伸强度：采用万能试验机进行测试。根据GBT 2567-2008树脂浇铸体性能试验方法进行测试。
(9)断裂伸长率：采用万能试验机进行测试。根据GBT 2567-2008树脂浇铸体性能试验方法进行测试。
(10)磨耗性能：采用CN20210110U的装置进行测试。
(11)防滑性能：采用JTT231-2004的方法进行测试。
所得结果如表1所示。
表1
检测项目 实施例1 比较例1 比较例2
表干时间 ≥10min ≥10min ≥10min
不沾胎干燥时间 ＜5h ＜5h ＜5h
耐水性 未见异常 未见异常 未见异常
耐碱性 未见异常 未见异常 未见异常
高温稳定性 分解温度>270℃ 分解温度>280℃ 分解温度>250℃
低温稳定性 未见异常 未见异常 未见异常
粘接强度 ≥3Mpa ≥3Mpa ≥3Mpa
拉伸强度 ＞10Mpa ＞10Mpa ＞3.0Mpa
断裂伸长率 85％ 25％ 150％
磨耗性能 未脱落 部分脱落 未脱落
防滑性能 45-55(BPN) 45-55(BPN) 45-55(BPN)
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种热反射涂料，其特征在于，所述热反射涂料包括组分A和组分B；
其中，组分A包括如下组分：
Figure FDA0002423649400000011
其中，组分B包括如下组分：
固化剂10～40重量份。
2.根据权利要求1所述的热反射涂料，其特征在于，所述聚氨酯改性环氧树脂由如下方法制备得到：
(1)将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯反应，得到第一产物；
(2)将第一产物与二元醇反应，得到第二产物；
(3)将第二产物与第二双酚A型环氧树脂反应，得到聚氨酯改性环氧树脂；
其中，第一双酚A型环氧树脂的平均环氧值小于第二双酚A型环氧树脂的平均环氧值。
3.根据权利要求2所述的热反射涂料，其特征在于，第一双酚A型环氧树脂和第二双酚A型环氧树脂均为E型环氧树脂，所述二异氰酸酯为环烷基二异氰酸酯，所述聚醚二元醇由含有2～6个碳原子的环氧烷单体聚合而成，所述二元醇为含有2～10个碳原子的脂肪族二元醇。
4.根据权利要求2所述的热反射涂料，其特征在于，聚醚二元醇的用量为5～20重量份，第一双酚A型环氧树脂的用量为0.5～2重量份，二元醇的用量为0.2～0.8重量份，二异氰酸酯的用量为3～8重量份，第二双酚A型环氧树脂的用量为25～50重量份。
5.根据权利要求2所述的热反射涂料，其特征在于，所述聚氨酯改性环氧树脂由如下方法制备得到：
(1)将聚醚二元醇、第一双酚A型环氧树脂和催化剂在100～150℃下减压除水0.5～3h，然后与二异氰酸酯在70～95℃下反应0.5～4h，得到第一产物；
(2)将第一产物和二元醇在溶剂存下于70～95℃反应，待异氰酸酯基降低至理论值，得到第二产物；
(3)将第二产物与第二双酚A型环氧树脂，在30～70℃反应0.5～3h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
6.根据权利要求5所述的热反射涂料，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺中的一种或多种；所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；催化剂的用量为0.01～0.1重量份；溶剂的用量为2～20重量份。
7.根据权利要求1所述的热反射涂料，其特征在于，所述固化剂为改性脂肪胺，消光粉为气相二氧化硅。
8.根据权利要求1～7任一项所述的热反射涂料，其特征在于，所述热反射涂料还含有0.2～0.9重量份的消泡剂。
9.根据权利要求8所述的热反射涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将沉淀二氧化硅、二氧化钛、消光粉、消泡剂和聚氨酯改性环氧树脂充分搅拌5～10min，得到组分A。
10.根据权利要求1～8任一项所述的热反射涂料在建筑物、木材、皮革和/或道路中的应用。
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