具体实施方式
除非本文另有声明,描述本发明的上下文中使用的术语“一个”或“一种”应当被理解为包括复数。
在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下,不排除该组合物包含其它可选组分,并且除非明确地另有指明,预计该组合物也可由所涉及的特定组分构成或组成,或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下,不排除该方法包含其它的可选工艺步骤,并且除非明确地另有指明,预计该方法也可由所涉及的特定工艺步骤构成或组成。
为了简便,本文仅明确地公开了一些数值范围。然而,任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围;以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围,同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外,尽管未明确记载,但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而,每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在涉及腻子层的上下文中使用时,术语“无裂纹”是用于衡量腻子层的柔韧性的量度,通过建筑外墙腻子标准JG/T157-2009根据目测确定。具体地,“无裂纹”是指,将干膜厚度在0.8mm至1.00mm范围内的腻子层紧贴于直径为100mm或更小,优选50mm或更小的圆柱体的测表面时,该涂层不会出现目测可见的裂纹。
在涉及底涂层的上下文中使用时,术语“透水率”是衡量涂层疏水性以及孔隙率二者的量度。具体地,透水率是指,在环境条件下,例如室温(25℃)、大气压下,特定时间段内,例如24小时内,渗透通过涂层的水量。一般而言,建筑墙体用涂层的透水率小于或等于0.5mL/24小时。在本发明中,疏水性底涂层的透水率为至多0.3mL/24小时,但可以大于或等于0.15mL/24小时,或大于或等于0.1mL/24小时。
在涉及中涂层的上下文中使用时,术语“断裂伸长率”是指,当进行断裂拉伸试验时,涂层样品断裂时涂层长度增加的百分率。在涂料领域中,弹性建筑涂料标准JG/T 172-2005规定了弹性涂层的断裂伸长率的测定方法。
本文中使用的术语“太阳反射比”是指,在300nm至2500nm可见光和近红外波段反射与同波段入射的太阳辐射通量的比值。
本文中使用的术语“明度”是指,物体表面颜色明亮程度的视知觉特性值,以绝对白色和绝对黑色为基准进行分度,以L表示。在涂料领域中,根据明度来划分涂层体系的热反射性能。
当在“涂层涂覆在表面或基材上”这样的上下文中使用时,术语“在……上”包括涂层直接地或间接地涂覆到表面或基材上。因此,例如一个涂层涂覆到基材上的底涂层上相当于该涂层涂覆在基材上。
在本发明中,涂料组合物的前缀,如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”,并不具有任何限制含义,仅用于区分目的。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方式。然而,在相同或其他情况下,其他实施方式也可能是优选的。另外,一个或多个优选的实施方式的叙述不意味着其他实施方式是不可用的,也不旨在将其他实施方式排除在本发明范围外。
腻子层
本发明的腻子层由第一涂料组合物形成,具有一定柔韧性。具体而言,所述腻子层当根据建筑外墙腻子标准JG/T157-2009所规定紧贴于直径为100mm或更小的圆柱体的侧表面时无裂纹,优选地,当根据建筑外墙腻子标准JG/T157-2009所规定紧贴于直径为50mm或更小的圆柱体的侧表面时无裂纹。
本发明的第一涂料组合物包含粘结剂。所述“粘结剂”在本文中指能够使涂料组合物中的各组分(包括但不限于填料)均匀粘结在一起并赋予涂料组合物一定内聚强度的物质。例如,水泥粉末、胶粉或其组合。在本发明一个实施例中,粘结剂包含水泥粉末和胶粉二者的组合。
在本发明的实施方式中,粘结剂中的水泥粉末包括本领域普通技术人员所熟知的各种标号的水泥粉末,诸如225#、325#、425#、525#等标号的水泥粉末。尽管以上列举了水泥粉末的种类,但是本发明并不局限于此。本领域技术人员可以根据实际需要使用不同种类的水泥粉末。
在本发明中,第一涂料组合物中的粘结剂还包含胶粉,从而为腻子层提供优异的柔韧性,并且进一步提高第一涂料组合物的粘结性能和内聚性。在本发明的实施方式中,胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末、丙烯酸酯胶乳粉末或其组合。在本发明的优选实施方式中,胶粉包括可再分散的乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末。
上述胶乳粉末可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备并干燥得到。或者,作为胶乳粉末的实例,可以使用任意适当的可商购产品。例如,作为乙烯-醋酸乙烯酯胶乳粉末的实例,可以使用阿克苏诺贝尔公司的EVA胶乳粉60W、MP2050、FX2350等。
在本发明中,粘结剂中的水泥粉末与胶乳粉末的比值可由本领域技术人员根据常规实验确定。
优选地,所述粘结剂在本发明的第一涂料组合物中的含量,相对于第一涂料组合物的总重,在约1至55重量份的范围内。优选地,粘结剂在第一涂料组合物中的含量,基于所述第一涂料组合物的总重,为至少约10重量份、更优选至少约15重量份、甚至更优选至少约20重量份或最佳地至少约25重量份。而且优选地,粘结剂在第一涂料组合物中的含量,基于所述第一涂料组合物的总重,为至多约55重量份、更优选至多约50重量份或最佳地至多约48重量份。
本发明的第一涂料组合物可以进一步包含一种或多种填料。本文使用的术语“填料”指适用于涂料的任何体积增量剂,其可以是有机的或无机的例如颗粒形式。对颗粒的形状没有特殊限制,其可以具有任何适当的形状。填料的平均粒径可以在宽范围内变化,例如在约10纳米至约50微米的范围内变化。一些填料除了起到涂料的体积增量剂的作用以外还赋予组合物和/或由该组合物形成的涂层一种或多种所需性质。例如,一些填料可以赋予组合物以及由该组合物得到的涂层所需颜色。在这种情况下,这种填料也被称为“颜料”。一些填料可以改善化学和/或物理性质,特别可以改善由该组合物得到的涂层的机械性质。在这种情况下,这种填料也被称为“增强填料”。
适当的示例性填料例如包括高岭土、硅藻土、氧化钛、碳酸钙、滑石、硫酸钡、硅酸镁铝、氧化硅(石英砂)及其任意组合。优选地,所述填料包括石英砂、碳酸钙及其组合。
根据本发明,填料的总量可以在宽范围内变化,例如其总量相对于所述第一涂料组合物的总重为约10重量份至约95重量份,优选为约20重量份至约85重量份。
如果需要,本发明的第一涂料组合物可选包含附加添加剂,这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是乳化剂、颜料、金属粉末或膏体、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、固化剂、润滑剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、流变改性剂、憎水剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、保水剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、抗冻剂、爽滑剂、减水剂、溶剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的,但优选地,这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中,本发明的第一涂料组合物可以包含增稠剂、流变改性剂、憎水剂或其任意组合作为附加添加剂。此外,这些添加剂的用量可由本领域技术人员根据需要确定。
在本发明的实施方式中,所述第一涂料组合物包含,基于所述第一涂料组合物的总重,
1至55重量份的粘结剂,所述粘结剂包含水泥粉末和胶粉;
10至95重量份的填料;和
0.1至35重量份的附加添加剂,所述附加添加剂包括增稠剂、流变改性剂、憎水剂或以上任意组合。
疏水性底涂层
本发明的疏水性底涂层由第二涂料组合物形成,并且在约30微米的厚度下具有至多0.5mL/24小时的透水率,优选在约30微米的厚度下具有至多0.3mL/24小时的透水率,例如具有0.2mL/24小时的透水率。
根据本发明,所述第二涂料组合物包含水性胶乳。本文中使用的术语“水性胶乳”是指,合成树脂(即聚合物)以微粒形式在水性介质中形成的分散体。因此,在本申请中当针对聚合物使用时,除非另有声明,术语“水性胶乳”和“水性分散体”可以交替使用。适当的乳液聚合工艺是本领域普通技术人员已知的,其通常包含如下步骤:可选在适当的乳化剂和/或分散稳定剂的作用下并借助于搅拌,使可聚合单体在水中分散成乳状液,并且例如通过添加引发剂引发单体的聚合。在本发明中,可以通过例如有机官能团(包括,但不限于羧基、羟基、氨基、异氰酸酯基、磺酸基等等)的修饰对聚合物颗粒进行改性,从而获得具有所需性能(例如分散性)的水性胶乳。因此,在本发明中,术语“水性胶乳”不仅包括未经改性的聚合物颗粒在水性介质中的分散体,还包括经有机官能团改性的聚合物颗粒在水性介质中的分散体。水性胶乳中的聚合物颗粒的尺寸可以通过本领域所公知的z均粒径来进行度量,其是指,采用动态光散射法,例如采用Marvlen Zetasizer 3000HS微观粒径分析仪测定的颗粒的尺寸。在所述第二涂料组合物中,水性胶乳中聚合物颗粒的z均粒径为至多200nm,优选为至多150nm、更优选小于130nm、还要更优选小于125nm,甚至更优选小于110nm或更小。但水性胶乳中聚合物颗粒的z均粒径优选为至少50nm,优选为至少80nm或更大。
在本发明的实施方式中,所述第二涂料组合物中的水性胶乳包括醋酸乙烯酯类水性胶乳、丙烯酸类水性胶乳、有机硅类水性胶乳、聚氨酯类水性胶乳、含氟聚合物类水性胶乳或其组合。
在本发明的具体实施方式中,所述第二涂料组合物中的水性胶乳包括纯丙烯酸酯水性胶乳和有机硅水性胶乳的组合。
在涂料组合物的成膜过程中,水性胶乳中的聚合物颗粒随着涂料组合物中水分的蒸发而聚集在一起,从而形成涂层。一方面,由于本发明的第二涂料组合物形成的涂层具有疏水性,液态水不太容易渗透通过该涂层。另一方面,由于第二涂料组合物中水性胶乳颗粒具有适当的粒径尺寸范围,因而所形成的涂层具有一定的孔隙率,从而墙体内的水汽分子可以通过这些孔隙向外部扩散,并且具有适当的内聚强度。如果水性胶乳颗粒的粒径过大,例如大于200nm或更大,则形成的涂层不够致密、内聚强度不佳;而如果水性胶乳颗粒的粒径过小,例如小于50nm或更小,则无法在墙体表面形成具有孔隙率的涂层。在本发明中,由本发明的第二涂料组合物形成的涂层不仅具有疏水性,而且具有一定的孔隙率,使得所述涂层具有适当的透水率,例如当根据JG/T210-2007测定时具有至多0.3mL/24小时的透水率,优选具有小于或等于0.2mL/24小时的透水率,但可以大于或等于0.15mL/24小时,或大于或等于0.1mL/24小时。也就是说,本发明的疏水性底涂层由于具有疏水性因而能够减少外部水分向墙体内的渗透,同时由于存在一定孔隙率因而能够提高墙体水汽向外的扩散,这使得涂布有该涂层的墙体能够长期具有低水含量,从而抑制了由于墙体材料吸水而导致的墙体导热系数(或传热系数)的增大,并且提高了人体在涂布有该涂料组合物的室内的舒适度。
如上所述,水性乳液可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者,作为水性乳液的实例,可以使用任意适当的可商购产品,诸如苯乙烯-丙烯酸酯水性乳液,例如购自巴德富实业有限公司的RS 998A或RS 968;纯丙烯酸酯水性乳液,例如PolyWell公司的PE-2133;有机硅水性乳液,例如瓦克公司的
BS2100。
优选地,所述水性胶乳在本发明的第二涂料组合物中的含量,相对于第二涂料组合物的总重,在约15至43重量份的范围内。优选地,水性胶乳在第二涂料组合物中的含量,基于所述第二涂料组合物的总重,为至少约16重量份、更优选至少约17重量份、甚至更优选至少约18重量份或最佳地至少约20重量份。而且优选地,水性胶乳在第二涂料组合物中的含量,基于所述第二涂料组合物的总重,为至多约43重量份、优选为至多约40重量份。
本发明的第二涂料组合物可以进一步包含一种或多种填料。所述填料具有与第一涂料组合物相同或类似的组成。适当的示例性填料例如包括高岭土、硅藻土、氧化钛、碳酸钙、滑石、硫酸钡、硅酸镁铝、氧化硅及其任意组合。在优选实施方式中,填料可以包括氧化钛、硅藻土、滑石粉、碳酸钙或其组合。
根据本发明,填料的总量可以在宽范围内变化,例如其总量相对于所述组合物的总重为约17重量份至约70重量份,优选为约20重量份至约60重量份。根据本发明,优选的第二涂料组合物所包含的填料的量,相对于所述组合物的总重,可以为至少约25重量份、更优选至少约30重量份。根据本发明,优选的第二涂料组合物所包含的填料的量,相对于所述组合物的总重,可以为至多约55重量份、更优选至多约50重量份。
如果需要,本发明的第二涂料组合物可选包含附加添加剂,这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是载剂、乳化剂、颜料、金属粉末或膏体、抗迁移助剂、抗菌剂、防霉剂、扩链剂、固化剂、润滑剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的,但优选地,这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中,本发明的第二涂料组合物可以包含增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合作为附加添加剂。
根据本发明,附加添加剂的总量可以在宽范围内变化,例如其总量相对于所述组合物的总重为0重量份至约20重量份,优选为约0.1重量份至约20重量份。根据本发明,优选的第二涂料组合物所包含的附加添加剂的量,相对于所述组合物的总重,可以为至少约0.5重量份、更优选至少约1.0重量份、甚至更优选至少约2.0重量份、最优选至少约2.5重量份。根据本发明,优选的第二涂料组合物所包含的附加添加剂的量,相对于所述组合物的总重,可以为至多约15重量份、更优选至多约12重量份、甚至更优选至多约10重量份、最优选至多约8.0重量份。
对涂层的疏水性的调节可由本领域技术人员通过已知的方式或处理技术来实现,例如通过选择适当的聚合物树脂来获得疏水性涂层,或者通过对涂料组合物中使用的填料进行疏水处理,例如对填料表面进行硅烷偶联处理,从而达到获得疏水性涂层的目的。在本发明的第二涂料组合物中,有机硅水性乳液和/或纯丙烯酸酯水性乳液被用作水性乳液。在成膜过程中,聚合物乳液分子中的疏水性基团,例如有机硅乳液分子中的甲基硅烷基,会指向涂层与空气的界面。即疏水性基团以紧密堆积方式遮盖住涂层表面,从而形成疏水性涂层。
除了上述两种获得疏水性涂层的常用方法之外,还可以向涂料组合物中添加疏水剂。本发明的第二涂料组合物包含,基于所述第二涂料组合物的总重量,0.5至2.5重量份的有机硅疏水剂,以增强底涂层的疏水性。有机硅疏水剂的实例是购自德国Wacker ChemieAG的BS-1001。
有机硅疏水剂的用量可由本领域技术人员根据所需涂层的疏水性和可涂性通过常规实验确定。通常,有机硅疏水剂的用量,基于本发明的第二涂料组合物的重量,在约0.5重量份至2.5重量份的范围内。如果有机硅的用量低于0.5重量份,则无法起到提高涂层疏水性的作用;如果有机硅的用量过高,例如高于2.5重量份,含有过量疏水剂的涂料组合物可能在涂布过程遇到难题。
在本发明的实施方式中,所述第二涂料组合物包含,基于所述第二涂料组合物的总重,
10至30重量份的水;
15至43重量份的水性胶乳,所述水性胶乳选自纯丙乳液、苯丙乳液和有机硅乳液中的一种或多种;
17至70重量份的填料;
0至2.5重量份的有机硅疏水剂,优选0.5至2.5重量份的有机硅疏水剂;和
0至20重量份的附加添加剂,其中所述附加添加剂包括增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
中涂层
本发明的中涂层由第三涂料组合物形成,其中所述第三涂料组合物包含热反射填料。因此,根据本发明的中涂层具有热反射性,优选地,所述中涂层,当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。
本文中使用的术语“热反射填料”是指,提高涂料组合物对太阳光的反射能力的填料。
在本发明的实施方式中,所述第三涂料组合物中的热反射填料包括氧化钛、陶瓷微珠或其组合。在本发明的优选实施方式中,第三涂料组合物中的热反射填料包括陶瓷微珠和二氧化钛的组合,并且这种陶瓷微珠的含量,相对于所述第三涂料组合物的总重,在5至15重量份的范围内。
本发明的陶瓷微珠可以是半透明的、高强度的细小微珠。在一个实施方式中,所述陶瓷微珠可以是硅酸盐陶瓷微珠,优选为硅酸铝陶瓷微珠,更具体为碱性硅酸铝陶瓷微珠。陶瓷微珠的平均粒径,例如D50,可以在宽范围内变化,例如优选在约1至约50微米的范围内变化,更优选在约3至约45微米的范围内变化。
在一个实施方式中,所述陶瓷微珠可以包括实心陶瓷微珠、中空陶瓷微珠或其组合。在优选实施方式中,所述陶瓷微珠包括平均粒径(D50)在约3微米至约10微米范围内的实心陶瓷微珠。在另一优选实施方式中,所述陶瓷微珠包括平均粒径(D50)在约10至约50微米范围内的中空陶瓷微珠。
作为陶瓷微珠的实例,可以使用任意适当的可商购产品,诸如使用购自3MCorporation,US的ZeeospheresTM W-610实心陶瓷微珠或购自广州联洁贸易有限公司的LJTF-01空心陶瓷微珠。
本发明的中涂层还可以包含二氧化钛作为热反射性填料。在一个实施方式中,所述二氧化钛可以是金红石型二氧化钛。
作为二氧化钛的实例,可以使用任意适当的可商购产品,诸如使用购自杜邦公司的R706金红石钛白粉。
根据本发明,热反射填料的含量,相对于所述第三涂料组合物的总重,在约15重量份至约41重量份的范围内,优选在约20重量份至约35重量份的范围内。优选地,热反射填料中,陶瓷微珠的含量,相对于所述第三涂料组合物的总重,在约5至13重量份的范围内。
本发明人惊讶地发现,本发明的第三涂料组合物当包含15至41重量份的由金红石二氧化钛和陶瓷微珠组成的热反射填料时,可以形成具有优异热反射性的涂层。此外,本发明人还发现,热反射填料包含空心陶瓷微珠和实心陶瓷微珠的组合会大大降低作为热反射填料的陶瓷微珠的用量,而不会损害涂层的热反射性。
并不希望受缚于任何理论,本发明人理论上认为:在第三涂料组合物的涂层形成过程中,组合物中包含的陶瓷微珠往往会迁移到涂层表面上从而形成富含陶瓷微珠的表面层,这会改善涂层的表面性质,诸如增大表面的热反射性。
除了陶瓷微珠、二氧化钛等热反射填料以外,掺入本发明第三涂料组合物还可以包含任何适于用在涂料组合物中的其它填料。此后,为了便于讨论,掺入内墙涂料组合物中的除热反射填料陶瓷微珠以外的其它填料被称为“附加填料”。适当的示例性附加填料例如包括高岭土、硅藻土、碳酸钙、滑石、硫酸钡、硅酸镁铝、氧化硅及其任意组合。在本发明中,所述附加填料的用量可由本领域技术人员根据需要确定。优选地,第三涂料组合物包含,相对于所述第二涂料组合物的总重,0.1至30重量份的附加填料。
本发明的第三涂料组合物进一步包含弹性水性胶乳。因此,由其形成的中涂层是弹性的,优选具有150%或更长的断裂伸长率,更优选具有180%或更长的断裂伸长率。
所述弹性水性胶乳可以具有与前述第二涂料组合物中涉及的水性胶乳相同或类似的组成,但也可以是不同的水性胶乳。优选地,第三涂料组合物中的水性胶乳与第二涂料组合物中的水性胶乳的组成相同或类似,以利于涂层间的粘附。
在根据本发明的第三涂料组合物中,弹性水性胶所包含的聚合物颗粒具有较低的玻璃化转变温度。这种聚合物颗粒的玻璃转变温度可以为10℃以下,例如为5℃以下。具体地,该聚合物颗粒的玻璃转变温度为约-5℃。玻璃态转变温度(Tg)在本文中指聚合物从高弹态转变为玻璃态或者从玻璃态转变为高弹态的温度。聚合物的玻璃转变温度可以采用本领域普通技术人员已知的标准方法进行测定,例如通过差示扫描量热(DSC)进行测定。这种具有低Tg的聚合物颗粒,使得颗粒固体即便在高的PVC下也能充分地分散在涂料组合物的涂层中,并且使得所得涂层具有一定的弹性。并未受缚于任何理论,推测的原因是,聚合物颗粒的Tg较低,聚合物分子链的活动能力较高,因而具有较高的分散聚合物颗粒的能力并且显示有益的断裂伸长率。
在本发明的实施方式中,所述第三涂料组合物中的弹性水性胶乳选自纯丙弹性水性胶乳和丙烯酸酯-硅氧烷共聚物的弹性水性胶乳中的一种或多种。
如疏水性底涂层部分所述,弹性水性乳液可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者,作为弹性水性乳液的实例,可以使用任意适当的可商购产品。
优选地,所述弹性水性胶乳在本发明的第三涂料组合物中的含量,相对于第三涂料组合物的总重,在约20至50重量份的范围内。优选地,弹性水性胶乳在第三涂料组合物中的含量,基于所述第三涂料组合物的总重,为至少约25重量份、更优选至少约30重量份。而且优选地,弹性水性胶乳在第二涂料组合物中的含量,基于所述第二涂料组合物的总重,为至多约50重量份、更优选至多约48重量份。
如果需要,本发明的第三涂料组合物可选包含附加添加剂,这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定官能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂是无机颜料、附加填料、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、固化剂、润湿剂、凝结剂、润滑剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、有机硅助剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的,但优选地,这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中,本发明的第三涂料组合物可以包含附加填料、增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、杀菌剂、防霉剂、无机颜料或其任意组合作为附加添加剂。所述附加添加剂中除附加填料之外的添加剂的种类与上述疏水性底涂层中使用的附加添加剂类似。此外,这些添加剂的用量可由本领域技术人员根据需要确定。
在本发明的实施方式中,所述第三涂料组合物包含,基于所述第三涂料组合物的总重,
10至40重量份的去离子水;
20至50重量份的弹性水性胶乳,选自纯丙弹性水性胶乳和丙烯酸酯-硅氧烷共聚物的弹性水性胶乳中的一种或多种;
15至41重量份的热反射填料,选自陶瓷微珠和二氧化钛中的一种或多种;
0至20重量份的附加添加剂,其中所述附加添加剂包括附加填料、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、有机硅助剂、杀菌剂、防霉剂、无机颜料或其任意组合。
热反射性水包砂多彩涂层
根据本发明,所述热反射性水包砂多彩涂层由第四涂料组合物形成并且具有多彩色点,其中所述第四涂料组合物含有一种或多种颜色的被亲水性粘土胶粒保护的色母料粒子(也称为色母粒),所述色母料粒子包含经烧结的热反射性矿料,因此由第四涂料组合物形成的多彩涂层具有热反射性,优选地,所述水包砂多彩涂层当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。
在本发明中,经烧结的热反射性矿料掺入被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子中。本文中使用的术语“被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子”是指,为多彩涂层提供颜色效果、呈颗粒形式的色母料。这种色母料粒子的表面被亲水性粘土胶体包覆,可以稳定地分散在而不是溶解在第四涂料组合物中。在本发明的第四涂料组合物中,可以根据需要包含单一颜色的色母料粒子或者两种或更多种颜色的色母料粒子的混合物。具体地,可以包含白色、黑色、灰色、红色、黄色、蓝色、绿色的色母料粒子及其组合。在一个实施方式中,被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子在第四涂料组合物中的含量,相对于所述第四涂料组合物的总重,在约45重量份至约75重量份的范围内,优选在约55重量份至约70重量份的范围内,更优选在约50重量份至约70重量份的范围内。
在本发明中,被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子可以通过本领域技术人员已知的混合、造粒工艺进行制备。具体地,所述色母料粒子的制备工艺通常包括如下步骤:将保护性亲水性粘土与去离子水充分混合形成亲水性粘土胶体,然后将含有经烧结的热反射性矿料的胶乳漆加入所形成的胶体中并均匀混合,接着根据所需要的粒子尺寸使所得混合物通过孔板,从而形成具有所需粒径的被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子,其中保护性亲水性粘土、去离子水与胶乳漆以1:5~15:5~17的质量比存在,并且其中所述胶乳漆包含,相对于所述彩色乳胶漆的总重,在1至25重量份范围内的所述经烧结的热反射性矿料。
在以上色母料粒子的制备中特别有用的是保护性亲水性粘土,其不溶于水中但可在水中水合膨胀,形成胶体。本发明中使用的术语“保护性亲水性粘土”是指通过吸收水到相邻晶层间而膨胀、并且剥离成能形成溶胶的带电薄片的水合硅酸盐矿物。这种粘土可以包括绿土、膨润土或蒙脱石。
在一个实施方式中,亲水性粘土包括作为合成绿土的具有层状结构的水合硅酸钠锂镁盐,其主要成分是:SiO2、MgO、Li2O、Na2O。该粘土的晶体结构单元是厚度以纳米计的微小薄片,在与水混合并吸附水分子后,形成三维空间的稳定胶体结构。作为具有层状结构的水合硅酸钠锂镁盐的例子,可以使用可商购自ROCKWOOD的Laponite RD。在另一个实施方式中,使用有机改性的粘土,以减少胶体形式的粘土的再聚集。优选地,使用有机改性的膨润土,例如可商购自上海网格的GTS。
在以上色母料粒子的制备中另一种必需的组分是胶乳漆,其为色母料粒子提供期望的热反射性。所述胶乳漆被上述保护性亲水性粘土形成的胶体包裹,从而形成可稳定分散的色母料粒子。
在本发明中,所述胶乳漆包含,相对于所述胶乳漆的总重,在1至25重量份范围内、优选在1至15重量份范围内、更优选在1至10重量份范围内的所述经烧结的热反射性矿料。
在本发明中,术语“经烧结的热反射性矿料”是指对太阳光能量具有反射能力的矿料,其可以通过如下形成:用热反射性颜料包覆天然矿料;并且对经包覆的矿料进行烧结。在本发明的实施方式中,所述热反射性颜料是无机的,优选包括如下金属形成的单一的或混合的金属氧化物,所述金属包括铝、锑、铋、硼、铬、钴、镓、铟、铁、镧、锂、镁、锰、钼、钕、镍、铌、硅、锡、钒或锌。在本发明的实施方式中,所述天然矿料包括大理石颗粒、花岗石颗粒或其组合。
所述经烧结的热反射性矿料可被用于配制任何所需颜色的面涂层。根据需要,所述经烧结的热反射性矿料具有选自如下的颜色:白色的、红色的、绿色的、黄色的、灰色的、黑色的和蓝色的。在本发明的一个实施方式中,热反射性水包砂多彩涂层可以包含含有黑色经烧结的热反射性矿料的色母粒,当其涂覆在上述疏水性底涂层上时,形成的涂层体系仍具有令人满意的热反射性。优选地,所述涂层体系当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。
作为经烧结的热反射性矿料的具体实例,可以使用任何适当的可商购产品,诸如上海仁鼎化工的各种矿料,诸如白色系列、红色系列、绿色系列、黄色系列、灰色系列、黑色系列、蓝色系列等等。
根据本发明,所述经烧结的热反射性矿料可以具有相对大的平均粒径,例如具有120微米或更大的平均粒径,具有180微米或更大的平均粒径,具有380微米或更大的平均粒径,具有830微米或更大的平均粒径,具有1700微米或更大的平均粒径或者4000微米或更大的平均粒径。本发明的发明人惊讶地发现,包含含有这种大颗粒的经烧结的热反射矿料的色母粒的热反射性水包砂多彩涂层具有非常有益的裂缝覆盖能力,例如当根据水性多彩建筑涂料标准HG/T4343-2012测定时具有1mm或更高的裂缝覆盖能力。
根据本发明的所述乳胶漆包含水性胶乳。所述水性胶乳可以具有与前述第二涂料组合物中涉及的水性胶乳相同或类似的组成,但也可以是不同的水性胶乳。
在本发明的实施方式中,适用于形成色母粒的乳胶漆用水性胶乳包括有机硅水性胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳、纯丙烯酸酯水性胶乳、有机硅改性的丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-乙烯水性胶乳、乙烯-醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸酯(例如叔碳酸乙烯酯VeoVa)水性胶乳或其组合。
根据本发明的所述乳胶漆还可选地包含为其提供颜色的颜料或染料。这些颜料或染料通常以色浆(也被称为着色剂)形式掺入。在本发明中,术语“色浆”或“着色剂”是指通过将本领域公知的颜料或染料添加到常规载体或媒介中而获得的有色浓缩体。在本发明的实施例中,着色剂是水基的,优选具有低VOC。所述着色剂通常包含一种或更多种颜料或染料,其中出于成本原因,颜料通常优于染料。作为色浆的具体实例,可以使用任何适当的可商购产品,诸如CCA公司(Color Corporation of America)的色浆8800N。
在本发明的胶乳漆中,色浆的种类和用量可以根据所需要的色调和色彩进行调节。在一个实施方式中,色浆在彩色胶乳漆中的量,相对于彩色胶乳漆的总重,在0.01至10重量%的范围内。
根据本发明,胶乳漆的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当方法来实现。例如胶乳漆可以通过如下制成:将去离子水、水性胶乳、经烧结的热反射矿料、可选色浆以及涂料领域常用的附加添加剂混合,并搅拌至均匀。
以上形成的色母粒在本发明的第四涂料组合物中的用量可由本领域技术人员根据需要确定。优选地,色母粒的含量,相对于第四涂料组合物的总重,在约50至70重量份的范围内,优选在约55至65重量份的范围内。
除了上述色母料粒子以外,本发明的第四涂料组合物进一步包含水性胶乳。所述水性胶乳可以具有与前述第一涂料组合物中涉及的水性胶乳相同或类似的组成,但也可以是不同的水性胶乳。优选地,第三涂料组合物中的水性胶乳与第一涂料组合物中的水性胶乳相同或类似,以利于涂层间的粘附。
在本发明的实施方式中,所述第四涂料组合物中的水性胶乳包括有机硅水性胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯水性胶乳、纯丙烯酸酯水性胶乳、有机硅改性的丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-乙烯水性胶乳、乙烯-醋酸乙烯酯水性胶乳、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯-叔碳酸酯(例如叔碳酸乙烯酯VeoVa)水性胶乳或其组合。
如上所述,所述第四涂料组合物所用的水性胶乳也可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者,作为水性胶乳的具体实例,可以使用任何适当的可商购产品,诸如纯丙烯酸酯水性胶乳,例如BATF公司的2709,或DOW公司的4690。
如本领域技术人员可以容易理解的,第四涂料组合物包含成膜量的水性胶乳。优选地,所述水性胶乳在本发明的第四涂料组合物中的含量可以根据需要进行适当选择。在本发明的一个实施方式中,所述水性胶乳的含量,相对于第四涂料组合物的总重,在约20至40重量份的范围内,优选在约25至35重量份的范围内。
如果需要,本发明的第四涂料组合物可选包含附加添加剂。所述附加添加剂在第四涂料组合物中的作用与在前述第二涂料组合物中所起作用类似。在优选的实施方式中,本发明的第四涂料组合物可以包含增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、有机溶剂(例如醇类溶剂)、杀菌剂、防霉剂或其任意组合作为附加添加剂。此外,这些添加剂的用量可由本领域技术人员根据需要确定。优选地,附加添加剂的含量,相对于第三涂料组合物的总重,在约0.1至10重量份的范围内,优选在约1至5重量份的范围内。
本发明的实施方式中,所述第四涂料组合物包含,基于所述第四涂料组合物的总重,
20至40重量份的水性胶乳;
50至70重量份的被亲水性粘土胶体保护的色母料粒子;
0至10重量份的去离子水;和
0至10重量份的附加添加剂,其中所述附加添加剂包括增稠剂、分散剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、有机溶剂、杀菌剂、防霉剂或其任意组合。
罩面层
本发明的罩面层由第五涂料组合物形成,并且可选被设置在本发明的热反射水包砂多彩涂层之上。
根据本发明,所述第五涂料组合物可以包含含有z均粒径在100至130nm之间的范围内的含硅聚合物颗粒的水性胶乳。
在水性胶乳中,含硅聚合物颗粒由于其本身特有的组成和结构而具有明显更低的表面张力,因而使得由其形成的涂层表面不易被污染物(包括无机污染物、有机污染物或其组合)附着。在本发明中,该罩面层,当根据耐沾污性试验方法GB/T9779-2005测定时,具有1级耐沾污性。而且,在水性胶乳中,聚合物颗粒的z均粒径为至多200nm、更优选小于150nm、还要更优选小于140nm。但水性胶乳中聚合物颗粒的z均粒径优选为至少80nm,更优选为至少100nm或更大。在本发明的优选实施方式中,所述水性胶乳的粒径在80至150nm的范围内,更优选在100至130nm的范围内。所述水性胶乳由于具有上述适当的粒径尺寸范围,因而能够形成透明罩面层。聚合物颗粒的尺寸可以通过本领域所公知的z均粒径来进行度量,其是指,采用动态光散射法,例如采用Marvlen Zetasizer 3000HS微观粒径分析仪测定的颗粒的尺寸。如上所述,用于第五涂料组合物的水性胶乳可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者,作为水性胶乳的具体实例,可以使用任何适当的可商购产品,诸如硅丙水性胶乳,例如购自生达化工的SD528水性胶乳。
如本领域技术人员可以容易理解的,第五涂料组合物包含成膜量的水性胶乳。优选地,所述水性胶乳在本发明的第五涂料组合物中的含量,相对于第五涂料组合物的总重,在约40至55重量份的范围内。
本发明的第五涂料组合物包含水性溶剂。本文中使用的术语“水性溶剂”是指,水和与水能够混溶的各种溶剂,包括,但不限于,水、醇类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂等等,例如可以为水;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇;丙酮、丁酮、甲基乙基甲酮;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺及其组合。优选地,水性溶剂为水。为了加快涂料组合物的干燥速度,可以使用水和与水能够混溶的溶剂的混合物,诸如水和乙醇的组合、水和丙酮的组合,等等。本领域技术人员可以通过简单实验确定以上混合溶剂的组成以及比例,从而获得适当的涂料组合物的干燥速度。
如果需要,本发明的第五涂料组合物可选包含附加添加剂,这些添加剂不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂料组合物或由其得到的固化组合物的特定功能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的添加剂例如是载剂、乳化剂、抗迁移助剂、抗菌剂、扩链剂、固化剂、润滑剂、凝结剂、润湿剂、生物杀灭剂、增塑剂、交联剂、消泡剂、着色剂、蜡、抗氧化剂、防腐蚀剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、清除剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、溶剂、或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的,但优选地,这样的含量不会不利地影响涂料组合物或由其得到的固化涂层。在优选的实施方式中,本发明的第五涂料组合物可以包含分散剂、消泡剂、pH调节剂、成膜助剂、有机溶剂(例如醇类溶剂)、杀菌剂、防霉剂或其任意组合作为附加添加剂。
根据本发明,附加添加剂的总量相对于所述第五涂料组合物的总重为0重量份至约20重量份,优选为约0.1重量份至约10重量份,更优选为约0.1重量份至约5重量份。
在本发明的实施方式中,所述第五涂料组合物包含,基于所述第五涂料组合物的总重,
40至55重量份的硅丙乳液;
40至60重量份的水性溶剂;和
0至20重量份的附加添加剂,其中所述附加添加剂包括分散剂、消泡剂、pH调节剂或其任意组合。
在本发明中,耐沾污性罩面层被设置在热反射性涂层之上,因其是透明的因而不会不利地影响其下方的热反射性涂层的热反射性,而且由于具有耐沾污性能,因而其上设置有该耐沾污性罩面层的热反射性涂层,即便长期(诸如数周、数月、乃至数年)处于外部环境条件下,仍可保持较高的热反射性。
在本发明中,涂料组合物可以包含增稠剂。适当的增稠剂包括纤维素醚类增稠剂、耐盐类增稠剂、淀粉醚类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、聚氨酯型增稠剂、疏水改性的非聚氨酯型增稠剂或其任意组合。所有类型的增稠剂都是可商购的商品。例如,作为纤维素醚类增稠剂的实例,可以使用购自美国Aqualon Company的甲基羟乙基纤维素醚类增稠剂HEC250HBR;或购自德国JRS公司的木质纤维素ZZC500。作为耐盐类增稠剂,可以使用购自美国陶氏化工的HCMC 75000S。作为淀粉醚类增稠剂,可以使用购自荷兰艾维贝的Casucol 301。作为碱溶胀型增稠剂的实例,可以使用购自美国Rohm&Haas公司的TT935或使用购自Coatex公司的Rheotech 3500。作为聚氨酯型增稠剂的实例,可以使用购自上海里特化工科技有限公司的RHEOLATE 278。
在本发明中,涂料组合物可以包含分散剂。适当的分散剂可以包括阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂、两性分散剂或其任意组合。所有类型的分散剂都是可商购的商品。在优选的实施方式中,适当的分散剂包括聚丙烯酸盐分散剂、聚甲基丙烯酸盐分散剂、聚羧酸盐分散剂或其任意组合。作为聚丙烯酸盐分散剂的实例,可以使用购自美国Rohm&Haas公司的聚丙烯酸盐分散剂731A,或可以使用购自Pidilite Industries的聚丙烯酸盐分散剂120V。
在本发明中,涂料组合物可以包含消泡剂。适当的消泡剂包括有机硅氧烷类消泡剂、油脂类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性的有机硅类消泡剂或其任意组合。所有类型的消泡剂都是可商购的商品。作为有机硅氧烷类消泡剂的实例,可以使用购自日本诺普科的SN154。作为油脂类消泡剂的实例,可以使用购自日本诺普科的122NS。
在本发明中,涂料组合物可以包含pH调节剂。适当的pH调节剂包括无机pH调节剂,诸如无水碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醇胺、氨水、三乙胺,或者有机pH调节剂,诸如有机硅pH调节剂。在优选实施方式中,pH调节剂包括有机硅pH调节剂BS-16。
在本发明中,涂料组合物包含成膜助剂。适当的成膜助剂包括十二烷醇酯。
在本发明中,涂料组合物可以包含有机溶剂。适当的有机溶剂包括醇类溶剂、酮类溶剂或其组合。作为醇类溶剂的实例,可以使用一般工业品丙二醇、乙二醇。
在本发明中,涂料组合物可以包含杀菌剂。适当的杀菌剂包括季铵盐类杀菌剂、含氯杀菌剂、过氧化物杀菌剂、唑啉类杀菌剂、醛类杀菌剂或其任意组合物。所有类型的杀菌剂都是可商购的商品。例如,作为唑啉类杀菌剂的实例,可以使用购自DOW的BIT20。或者作为杀菌剂的实例,可以使用购自广州天辰微生物有限公司的A203。
在本发明中,涂料组合物可以包含防霉剂。适当的防霉剂包括酚类防霉剂、氯酚类防霉剂、酯类防霉剂、杂环类防霉剂、酰胺类防霉剂、有机金属盐防霉剂、无机盐防霉剂或其任意组合。所有类型的防霉剂都是可商购的商品。例如,作为杀菌剂的实例,可以使用W350,或者可以使用购自新加坡PCTS的FA39
在本发明中,涂料组合物可以包含偶联剂。适当的偶联剂包括硅烷偶联剂。例如,作为硅烷偶联剂的实例,可以使用购自北京安特纳普公司的WD60。
在本发明中,涂料组合物可以包含稳定剂。任何适当的稳定剂都是可商购的。作为稳定剂的实例,可以使用购自美国罗地亚的抗冻融稳定剂FT-100。
在本发明中,涂料组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当的混合方法来实现。例如涂料组合物可以通过如下制成:将所有组分全部添加到容器中,然后将所得混合物搅拌至均匀。或者涂料组合物可以通过如下制成:将部分组分先进行混合,然后再添加剩余的其他组分,从而形成均匀的混合物。
本发明的涂料组合物可以通过本领域普通技术人员已知的常规方法顺序涂布。例如,涂料组合物可以通过喷枪、辊子、刮刀或涂刷进行涂覆。在本发明的一个实施方式中,形成仿石效果涂层的第三涂料组合物通过喷涂工艺涂覆。
涂层体系
在本发明中,具有抗裂性的反射隔热多彩涂层体系包含腻子层、疏水性底涂层、中涂层、热反射性水包砂多彩涂层和可选的耐沾污性罩面层,该涂层体系可以涂覆到各种建筑墙体上,以提高建筑墙体的热反射性,并提供优异的抗裂性。以上反射隔热多彩涂层体系的反射隔热性能能够满足行业标准JG/T 235-2014的要求。特别地,该涂层体系,当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。而且,以上涂层体系,较之含有水包水多彩涂层和常规腻子、其余涂层相同的涂层体系,具有提高了65%或更高的抗裂性能,优选具有提高了85%或更高的抗裂性能,所述抗裂性能被定义为根据水性多彩建筑涂料标准HG/T4343-2012所规定的覆盖裂缝能力。在具体实施方式中,所述建筑墙体包含如下建筑材料,所述建筑材料包括混凝土砌块、石膏板、灰砂砖、加气混凝土、复合轻质板、水泥纤维板及其任意组合。
以下通过实施例详细描述本发明。然而,本发明并不限于这些实施例。
实施例
测试部分
裂缝覆盖能力根据水性多彩建筑涂料标准HG/T4343-2012中的规定进行。
柔韧性根据建筑外墙腻子标准JG/T157-2009中的规定进行。
动态抗开裂性根据建筑外墙腻子标准JG/T157-2009中的规定进行。
透水率根据建筑工业行业标准JG/T 210-2007中的规定进行。
附着力根据建筑工业行业标准JG/T 210-2007中的规定进行。
断裂伸长率根据弹性建筑涂料标准JG/T 172-2005中的规定进行。
太阳反射比根据行业标准JG/T 235-2014中的规定进行,除非另有规定。
明度根据国家标准GB/T 3181-2008中的规定进行,取9个样品的平均值。
耐沾污性根据国家标准GB/T 9779-2005中的规定进行。
腻子层
用于形成疏水性腻子层的第一涂料组合物如下进行制备。将水泥10~40份,石英砂10~55份,重质碳酸钙10~40份,胶粉1~15份,羟甲基纤维素0.1~0.5份,木质纤维素0.1~0.5份,憎水剂0.1~0.5份依次加入干粉腻子混合搅拌机中,并搅拌均匀,从而得到腻子层的第一涂料组合物。
根据标准JG/T157-2008外墙腻子测定的所得腻子膜具有良好的柔韧性(直径50mm无裂纹)和可接受的动态抗开裂性(0.08/mm),其显著优于普通腻子。在建筑涂料中,普通腻子通常具有直径100mm无裂纹的腻子柔韧性和0.05/mm的动态抗开裂性。
底涂层
用于形成疏水性底涂层的第二涂料组合物如下进行制备。将去离子水18~30份,增稠剂0.4~1份,分散剂0.2~0.6份,消泡剂0.2~0.6份,PH值调节助剂0.1~0.3份,金红石钛白粉17~30份,硅藻土1~8份,滑石粉2~4份,重质碳酸钙5~25份,成膜助剂0.5~2.5份,醇类溶剂0.5~2.5份,有机硅乳液0~5份,丙烯酸酯共聚物乳液15~38份,有机硅助剂0.5~2.5份,罐内杀菌剂0.1~0.3份,漆膜防霉剂0.1~0.5份混合直到均匀,从而形成用于底涂层的第二涂料组合物。
根据标准JG/T210-2007建筑内外墙用底漆测定的所得底涂层具有良好的透水率(0.2ml)和附着力(0级),其显著优于普通底涂。在建筑涂料中,普通底涂通常具有0.5ml的透水率和2级的附着力。
中涂层
用于形成中涂层的第三涂料组合物如下进行制备。将去离子水15~40份,增稠剂0.4~1份,分散剂0.2~0.6份,消泡剂0.2~0.6份,PH值调节助剂0.1~0.3份,金红石钛白粉15~30份,硅藻土2~5份,实心陶瓷微珠2~5份,空心陶瓷微珠3~6份,成膜助剂0~1份,醇类溶剂0~1份,弹性纯丙乳液20~50份,有机硅助剂0.5~2.5份,罐内杀菌剂0.1~0.3份,漆膜防霉剂0.1~0.5份混合直到均匀,从而形成用于中涂层的第三涂料组合物。
所得中涂具有190%的断裂伸长率,而且具有良好的太阳反射率,例如当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。与之相比,普通中涂是非弹性的并且不具有太阳反射率。
水包砂多彩涂层
用于形成多彩涂层的第四涂料组合物如下进行制备。胶体溶液:去离子水95份,粘土胶粉5份;基础漆:去离子水15~40份,增稠剂0.4~1份,分散剂0.2~0.6份,消泡剂0.2~0.6份,PH值调节助剂0.1~0.3份,硅藻土2~5份,40-80目烧结冷彩砂20-50份,80-120目烧结冷彩砂20-50份,空心陶瓷微珠3~6份,成膜助剂0~1份,醇类溶剂0~1份,胶体溶液2~7份,弹性纯丙烯酸乳液20~50份,有机硅助剂0.5~2.5份,罐内杀菌剂0.1~0.3份,漆膜防霉剂0.1~0.5份,将以上组分搅拌均匀均匀备用;含砂彩点:基础漆70~80份,胶体溶液20~30份,造好含砂色母粒子备用;连续相:去离子水20~50份,纯丙乳液30~50份,消泡剂0.2~0.6份,PH值调节助剂0.1~0.3份,成膜助剂0~2份,醇类溶剂0~2份搅拌均匀待用;成品:连续相20~30份,含砂彩点70~80,缓慢混合至均匀,从而形成用于水包砂多彩涂层的第四涂料组合物。
所得水包砂多彩涂层具有显著更好的的裂缝覆盖能力(≥1mm),而且具有良好的太阳反射率,例如当在300nm至2500nm的太阳光波长下测定时,在其明度L为40或更低时,具有至少25%的太阳光反射比;在其明度L为40-80时,具有至少40%的太阳光反射比;在其明度L为80或更高时,具有至少65%的太阳光反射比。与之相比,水包水多彩涂层的裂缝覆盖能力明显较低,仅仅满足≥0.5mm的要求。
耐沾污性罩面层
用于形成耐沾污性罩面层的第五涂料组合物可以通过如下进行制备。在350-450rpm/分钟的低速搅拌下,向搅拌器中添加去离子水40~50份,硅丙乳液40~50份,分散剂0.2~0.6份,消泡剂0.2~0.6份,PH值调节助剂0.1~0.3份,其他助剂5~10份,并搅拌均匀,从而得到用于耐沾污性罩面层的第五涂料组合物。
所得水包砂多彩涂层具有良好的耐沾污性,其中所述耐沾污性罩面层,当根据耐污性试验方法GB/T9779-2005测定时,具有1级耐沾污性。
涂层体系
在标准测试基板上,依次涂布上述腻子层、疏水性底涂层、弹性中涂层、热反射性水包砂多彩涂层和可选的耐沾污性罩面层。如此获得了具有抗裂性的反射隔热多彩涂层体系。以上获得的涂层体系满足了行业标准JG/T 235-2014的反射隔热性能。所得涂层体系,在具有40或更低的明度L时,其太阳光反射比为至少25%;在具有40-80的明度L时,其太阳光反射比为至少40%;在具有80或更高的明度L时,其太阳光反射比为至少65%,而且,所得涂层体系具有至少85%的半球发射率。而且,以上获得的涂层体系具有显著更优的抗裂性。
如下将本发明的具有抗裂性的反射隔热多彩涂层体系与常规的水包水涂层体系的抗裂性进行比较,结果如下:
表1
|
涂层体系1 |
涂层体系2 |
涂层体系3 |
腻子层 |
普通腻子 |
普通腻子 |
柔性腻子 |
底漆层 |
普通底漆 |
普通底漆 |
疏水性底漆 |
中涂层 |
普通中涂 |
普通中涂 |
弹性中涂 |
多彩涂层 |
水包水多彩涂层 |
水包砂多彩涂层 |
水包砂多彩涂层 |
抗裂性 |
100% |
178% |
191% |
为了将本发明的反射隔热多彩涂层体系与常规的仿石效果涂层体系的反射隔热性能进行比较,发明人还进行了如下比较实验:在标准测试基板上,依次涂布腻子层、疏水性底涂层、热反射性中涂层、热反射性多彩涂层和可选的耐沾污性罩面层,以获得具有不同明度和不同色点疏密度的反射隔热涂层体系。作为比较,在另一标准测试基板上,依次涂布腻子层、疏水性底涂层、中涂层、水包砂多彩涂层和可选的耐沾污性罩面层,以获得具有类似明度和色点疏密度的普通涂层体系,不同之处在于,该普通涂层体系的中涂层和多彩涂层中不含任何热反射性填料、颜料。根据JG/T235-2014,测定涂层体系的热反射性。测试结果参见如下表2-1至表2-3。
表2-1:具有低明度的涂层体系的热反射性结果汇总
|
TSR% |
UV% |
VIS% |
NIR% |
L值 |
普通C-4 |
18.84 |
6.09 |
15.9 |
23.11 |
40.41 |
普通C-6 |
16.11 |
6.05 |
14.37 |
18.81 |
40.00 |
普通C-8 |
13.78 |
6.23 |
13.15 |
15.03 |
40.02 |
反射隔热C-4 |
38.89 |
5.78 |
19 |
64.2 |
40.37 |
反射隔热C-6 |
38.27 |
5.87 |
18.46 |
63.46 |
40.48 |
反射隔热C-8 |
36.52 |
5.78 |
17.77 |
60.39 |
40.34 |
表2-2:具有中等明度的涂层体系的热反射性结果汇总
|
TSR% |
UV% |
VIS% |
NIR% |
L值 |
普通A-4 |
24.18 |
10.07 |
25.9 |
23.17 |
57.59 |
普通A-6 |
24.49 |
9.38 |
25.31 |
24.59 |
56.69 |
普通A-8 |
21.28 |
8.48 |
21.38 |
22.05 |
52.42 |
反射隔热A-4 |
46.81 |
8.52 |
28.24 |
71.05 |
54.25 |
反射隔热A-6 |
46.26 |
9.17 |
31.1 |
66.45 |
58.05 |
反射隔热A-8 |
44.56 |
9.46 |
31.5 |
62.15 |
58.59 |
表2-3:具有高明度的涂层体系的热反射性结果汇总
由以上结果可见,本发明的涂层体系与不含热反射性填料的类似涂层体系相比显示优异的热反射性能。
尽管本发明参照大量实施方式和实施例进行描述,但是本领域普通技术人员根据本发明公开的内容能够认识到可以设计其它实施方式,这并未脱离本发明的保护范围和精神。