CN111423777A - 一种蓄热调温涂料及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液25~35%,硅树脂微胶囊5~15%,相变材料15~25%,导热填料5~15%,乳化剂5~15%,成膜助剂2~3%,分散剂0.3~0.5%,基材润湿剂0.5~1.0%,消泡剂0.1~0.5%,流变助剂0.5~1.5%,去离子水10~20%。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊,所述相变材料是正十一醇和正十二醇,所述导热填料是石墨粉。本发明的生产工艺包括表面改性相变材料的制备、预混合、分散研磨、调漆、包装等五个步骤。
Description
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域,具体来说,涉及一种蓄热调温涂料及其生产工艺。
背景技术
建筑耗能在社会总耗能中占据很大部分,为了解决建筑耗能问题,人们将目光投向相变材料。相变材料是一种能够吸收或释放潜热的热功能材料,与保温墙体材料不同,相变材料应用在建筑中并不止于保温,它也能够参与建筑热能的存储和利用,使相变材料能够产生几倍于等量传统保温材料的隔热、保温效果,同时通过高温吸热、低温放热的循环,降低室内空气温度波动的频率,保持温度在一个较长的时期内与所需的温度接近,增加人体舒适度,同时达到节能目的,符合当前建筑向多层、轻质结构方向发展的趋势,使建筑节能效果更加显著。
而目前建筑上使用相变材料主要集中在内墙涂料领域,通过将具有蓄热功能的相变材料填充于涂料中,通过相变材料的吸收和释放热量,从而达到调节室内温度的目的。但是现有相变保温涂料调温性能、蓄热性能还达不到要求,特别是由于选择使用的相变材料的熔点范围不当,导致不能对房间内部的温度进行精准调节,以保持人体舒适的温度环境,即如何做到精准调温是蓄热调温涂料技术亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中蓄热调温涂料存在的不能精准调温、以保持人体舒适的温度环境的不足之处,本发明提供了一种蓄热调温涂料及其生产工艺,具体的技术方案如下:
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液25~35%,硅树脂微胶囊5~15%,相变材料15~25%,导热填料5~15%,乳化剂5~15%,成膜助剂2~3%,分散剂0.3~0.5%,基材润湿剂0.5~1.0%,消泡剂0.1~0.5%,流变助剂0.5~1.5%,去离子水10~20%。
所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
所述导热填料是石墨粉。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠与油酸钠、油酸钾的两种组合。
所述成膜助剂为醇酯十二。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明还提供一种上述蓄热调温涂料的生产工艺,包括以下步骤:
(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将高、低沸点的相变材料加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料。
(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以500~1000转/分的速率搅拌10~20分钟,形成均匀胶状溶液;
(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以1000~2000转/分的搅拌速率分散30~60分钟,制成均匀浆料;
(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;
(5)包装。
本发明的技术原理:
相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
蓄热机理与特点:相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例,在加热到熔化温度时,就产生从固态到液态的相变,熔化的过程中,相变材料吸收并储存大量的潜热;当相变材料冷却时,储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去,进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中,所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时,材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变,形成一个宽的温度平台,虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。
相变材料在建筑材料中的应用:相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起。20世纪90年代以PCM处理建筑材料(如石膏板、墙板与混凝土构件等)的技术发展起来了。随后,PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾。1999年,国外又研制成功一种新型建筑材料-固液共晶相变材料,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内温度适宜。
正十一醇与正十二醇介绍:正十一醇,有机化学品,分子式:C11H24O,无色或浅黄色液体,有柠檬香味。不溶于水,能溶于醇、醚。由十一酸乙酯经金属钠还原,或由ω-十一烯酸乙酯加压催化氢化还原,甚至由正壬基溴化镁与环氧乙烷进行格氏反应制得。正十一醇的主要物性数据:(1)性状:无色或浅黄色液体,有柠檬香味;(2)密度:0.8324g/mL;(3)熔点:16℃;(4)沸点:242.8℃。正十二醇又名月桂醇,因最初从月桂树皮中提取而出得名。具高级伯醇的化学反应性,几乎无毒。月桂醇的主要物性数据:(1)性状:淡黄色油状液体或固体,在乙酸中结晶为片状,略具有月下香及紫罗兰的香气,具有颇弱但很持久的油脂气息。(2)密度:0.8309g/mL;(3)熔点:24℃;(4)沸点:259℃。
正十一醇的熔点是16℃,正十二醇的熔点是24℃,由正十一醇与正十二醇组成的相变材料能够实现:夏季房间内部的温度维持在24℃左右,冬季房间内部的温度维持在16℃左右,即可以实现夏季与冬季房间内部的精准调温,以保持人体舒适的温度环境。
本发明具有如下的有益效果:
(1)由于选择了熔点范围合适的相变材料正十一醇和正十二醇,能够实现:夏季房间内部的温度维持在24℃左右,冬季房间内部的温度维持在16℃左右,即可以实现夏季与冬季房间内部的精准调温,以保持人体舒适的温度环境。
(2)以正十一醇和正十二醇为相变材料实现精准调温,所选相变材料无毒无味,环保节能,不怕泄露。
(3)所选相变材料物美价廉,可以实现商业化生产应用。
附图说明
图1是本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进行进一步描述。
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液25~35%,硅树脂微胶囊5~15%,相变材料15~25%,导热填料5~15%,乳化剂5~15%,成膜助剂2~3%,分散剂0.3~0.5%,基材润湿剂0.5~1.0%,消泡剂0.1~0.5%,流变助剂0.5~1.5%,去离子水10~20%。
所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
所述导热填料是石墨粉。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠与油酸钠、油酸钾的两种组合。
所述成膜助剂为醇酯十二。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明还提供一种上述蓄热调温涂料的生产工艺,包括以下步骤:
(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将高、低沸点的相变材料加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料。
(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以500~1000转/分的速率搅拌10~20分钟,形成均匀胶状溶液;
(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以1000~2000转/分的搅拌速率分散30~60分钟,制成均匀浆料;
(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;
(5)包装。
实施例1
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液30%,硅树脂微胶囊10%,相变材料20%,导热填料10%,乳化剂10%,成膜助剂2.5%,分散剂0.4%,基材润湿剂0.75%,消泡剂0.3%,流变助剂1.0%,去离子水15.95%。
所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
所述导热填料是石墨粉。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠与油酸钠的组合。
所述成膜助剂为醇酯十二。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明还提供一种上述蓄热调温涂料的生产工艺,包括以下步骤:
(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将相变材料正十一醇和正十二醇加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂十二烷基苯磺酸钠与油酸钠溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料。
(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以750转/分的速率搅拌15分钟,形成均匀胶状溶液;
(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以1500转/分的搅拌速率分散45分钟,制成均匀浆料;
(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;
(5)包装。
实施例2
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液25%,硅树脂微胶囊15%,相变材料25%,导热填料5%,乳化剂15%,成膜助剂2%,分散剂0.3%,基材润湿剂0.5%,消泡剂0.1%,流变助剂0.5%,去离子水11.6%。
所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
所述导热填料是石墨粉。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠与油酸钾的组合。
所述成膜助剂为醇酯十二。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明还提供一种上述蓄热调温涂料的生产工艺,包括以下步骤:
(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将相变材料正十一醇和正十二醇加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂十二烷基苯磺酸钠与油酸钾溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料。
(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以500转/分的速率搅拌20分钟,形成均匀胶状溶液;
(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以1000转/分的搅拌速率分散60分钟,制成均匀浆料;
(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;
(5)包装。
实施例3
一种蓄热调温涂料,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液35%,硅树脂微胶囊5%,相变材料15%,导热填料15%,乳化剂5%,成膜助剂3%,分散剂0.5%,基材润湿剂1.0%,消泡剂0.5%,流变助剂1.5%,去离子水18.5%。
所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
所述导热填料是石墨粉。
所述乳化剂为十二烷基磺酸钠与油酸钠的组合。
所述成膜助剂为醇酯十二。
所述分散剂为三聚磷酸钠。
所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明还提供一种上述蓄热调温涂料的生产工艺,包括以下步骤:
(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将相变材料正十一醇和正十二醇加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂十二烷基磺酸钠与油酸钠溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料。
(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以1000转/分的速率搅拌10分钟,形成均匀胶状溶液;
(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以2000转/分的搅拌速率分散30分钟,制成均匀浆料;
(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;
(5)包装。
试验例1
将本发明实施例1-3制备的蓄热调温涂料按照GB/T 9756-2009国家标准对涂料进行测定,具体检测数据见表1。
表1
由表1可知,本发明的各实施例所制备的蓄热调温涂料干燥时间短,且具有良好的耐碱性、耐洗刷性和低温储存稳定性。
试验例2
将本发明实施例1-3所制备的蓄热调温涂料进行相变焓和隔热保温性能进行测试,其中相变焓测定:运用差示扫描量热仪(DSC)测试样品的相变焓,测试条件为:准确称取10mg左右的样品,在N2氛围下,选择10℃/min升降温速率,测试温度选择-20℃-100℃的测量范围。隔热保温性能测试:(1)将样品涂料刮涂在马口铁上,在50℃烘箱烘干后,使其恢复到室温,在样品膜上粘贴接触式测温仪;(2)将导热性能优异的薄铝板放置在65℃的稳定热源上方;(3)待薄铝板温度稳定后,将测试的样品板放置在薄铝板中央,同时按下秒表记录升温速率。与普通蓄热涂料相比,用同一时间的最大温差值表示隔热保温性能。
具体的实验检测数据见下表2
检测项目 | 相变焓(J/g) | 隔热保温性能(℃) |
实施例1 | 142.5 | 15 |
实施例2 | 148.1 | 16 |
实施例3 | 150.6 | 18 |
普通蓄热涂料 | 101.4 | 8 |
由表2可知,本发明的蓄热调温涂料的相变焓和隔热保温性能均高于普通蓄热涂料,从而说明本发明的蓄热调温涂料具有优异的隔热保温性能和蓄热调温能力。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计方案的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围。
Claims (11)
1.一种蓄热调温涂料,其特征在于,按重量份计,包括如下组分:硅丙乳液25~35%,硅树脂微胶囊5~15%,相变材料15~25%,导热填料5~15%,乳化剂5~15%,成膜助剂2~3%,分散剂0.3~0.5%,基材润湿剂0.5~1.0%,消泡剂0.1~0.5%,流变助剂0.5~1.5%,去离子水10~20%。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液,固含量为45%~50%,玻璃化温度25℃。
3.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述硅树脂微胶囊是由硅树脂制备的毫微米级的中空胶囊。
4.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述相变材料是正十一醇和正十二醇,并且正十一醇与正十二醇的质量比例为1∶1。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述导热填料是石墨粉。
6.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠与油酸钠、油酸钾的两种组合。
7.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述成膜助剂为醇酯十二。
8.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述分散剂为三聚磷酸钠。
9.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。
10.根据权利要求1所述的一种蓄热调温涂料,其特征在于,所述消泡剂为有机硅消泡剂。
11.一种如权利要求1所述的蓄热调温涂料的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)表面改性相变材料的制备:第一步,分别将高、低沸点的相变材料加热熔融,再将液体相变材料组装到硅树脂微胶囊中,分别得到高、低沸点的相变微胶囊;第二步,将乳化剂溶解在去离子水中,搅拌溶解完全,得到高浓度乳化剂溶液;再缓慢加入高、低沸点的相变微胶囊混合物,低速搅拌,即得到表面改性相变材料;(2)预混合:将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中,以500~1000转/分的速率搅拌10~20分钟,形成均匀胶状溶液;(3)分散研磨:将表面改性相变材料加入到上述胶状溶液中,以1000~2000转/分的搅拌速率分散30~60分钟,制成均匀浆料;(4)调漆:向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂,搅拌均匀;(5)包装。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200717 |
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