CN111826050A - 一种隔热水性环保涂料及其制备方法 - Google Patents

一种隔热水性环保涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔热水性环保涂料及其制备方法，该涂料由如下原料加工制备而成：丙烯酸类物质、去离子水、乳化剂、中和剂、改性填料以及分散剂；本发明通过硫酸钛在酸性环境中水解，在改性凹凸棒土的表面附上一层二氧化钛材料，改性凹凸棒土的加入能够有效提升涂料的孔隙结构，从而降低涂层的热导率，另一方面，凹凸棒土的表面以及内部孔隙结构中均改性附着有一层二氧化钛材料，具有良好的热反射与热辐射效果，从而降低热量的引入，另外在对各原料进行混合时，将改性填料的分散与水性乳液的分散两者分开，然后再进行混合，提升了两者的混合效果。

Description

一种隔热水性环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体的，涉及一种隔热水性环保涂料及其制备方法。
背景技术
随着建筑行业的快速发展，建筑所带来的能耗也快速增长，为了降低建筑能耗，节能建筑也逐渐受到人们的关注，目前的节能建筑主要是指采用隔热保温的建筑材料进行施工的建筑，它大大降低了建筑内部与外部之间的热量交换，从而能够实现节能的效果；
目前的隔热材料主要包括反射型、阻隔型与辐射型，其中阻隔型一般厚度较大，主要是通过降低材料的导热系数，从而起到隔热保温的效果，但是由于在一些环境下，如日照等，虽然材料的导热系数低，但是同时外界会源源不断的输入大量热量，因此常还需要通过配合反射型与辐射型的的隔热材料进行使用，从而达到更好的隔热保温的效果，现有技术中，通过提升材料的内部孔隙率能够有效提升涂料的隔热效果，但是同时由于固化之后涂层的孔隙率增加，也直接导致涂层的强度下降，并且由于涂料固化所形成涂层的厚度有限，单纯通过提升孔隙结构所起到的隔热效果有限，为了解决上述问题，提供一种具有良好隔热效果，且固化后涂层的强度能够达到使用要求的水性环保涂料，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔热水性环保涂料及其制备方法。
本发明需要解决的技术问题为：
现有技术中，通过提升材料的内部孔隙率能够有效提升涂料的隔热效果，但是同时由于固化之后涂层的孔隙率增加，也直接导致涂层的强度下降，并且由于涂料固化所形成涂层的厚度有限，单纯通过提升孔隙结构所起到的隔热效果有限。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种隔热水性环保涂料，由如下重量份的原料加工制备而成：
丙烯酸类物质32-45重量份、去离子水50-65重量份、乳化剂0.5-4重量份、中和剂0.2-3重量份、改性填料9-15重量份以及分散剂2.5-5重量份；
所述分散剂为三聚磷酸铵或六偏磷酸钠；
所述乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠；
所述中和剂为三乙胺；
本发明所述隔热水性涂料中还添加有引发剂，所述引发剂为过硫酸铵；
所述丙烯酸类物质包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺，且甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺之间的质量比为1:1-3:0.1-1:0.2-0.5:0.2-0.5；
上述隔热水性环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
第一步，制备改性填料；
第二步，将去离子水分为体积比2-3:1的两份，将其中体积较大的一部分去离子水加热至75-85℃，然后向其中加入丙烯酸类物质、乳化剂与中和剂，搅拌反应1.5-2h，得到A组分待用；
第三步，向较小体积的一部分去离子水中加入分散剂，混合搅拌溶解后，向其中加入改性填料，混合搅拌成均匀分散的浆态，得到B组分待用；
第四步，保持对A组分的搅拌，并在搅拌过程中向其中缓缓加入B组分，待B组分完全加入A组分后，在转速300-600r/min的条件下搅拌分散40-90min，得到隔热水性环保涂料。
所述改性填料的制备方法为：
S1、将凹凸棒土加入去离子水中，超声分散处理10-15min后，抽滤后烘干干燥，并在350-380℃温度下焙烧处理2-2.5h，得到前处理凹凸棒土；
S2、配制质量浓度为85％-90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，向其中加入上一步骤的前处理凹凸棒土，硅烷偶联剂与凹凸棒土的质量比为1:20-30，在75-80℃温度下混合搅拌反应2-2.5h，反应结束后过滤分离，并将处理后的前处理凹凸棒土在70-85℃的温度下烘干干燥，得到改性凹凸棒土；
S3、将上一步骤处理得到的改性凹凸棒土加入去离子水中，混合搅拌分散后加热至60-70℃，并保温搅拌向其中滴加硫酸钛溶液，滴加过程中不断向其中滴加氨水调节反应体系的pH值保持在4-7，在硫酸钛溶液完全滴加完毕后，保温静置反应30-40min，过滤分离，烘干干燥，得到凹凸棒土复合结构；
本发明通过硫酸钛在酸性环境中水解，在改性凹凸棒土的表面附上一层二氧化钛材料，改性凹凸棒土的加入能够有效提升涂料的孔隙结构，从而降低涂层的热导率，另一方面，凹凸棒土的表面以及内部孔隙结构中均改性附着有一层二氧化钛材料，具有良好的热反射与热辐射效果，从而降低热量的引入；
S4、配制质量浓度为85％-90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂与不饱和羧酸，混合搅拌均匀后，将上一步骤处理得到的凹凸棒土复合结构加入其中，硅烷偶联剂与凹凸棒土复合结构的重量比为1:20-35，不饱和羧酸与凹凸棒土复合结构的重量比为1:10-16，混合分散均匀后，在60-80℃温度下反应1-2.5h，过滤、洗涤、烘干干燥后，得到改性填料；
所述不饱和羧酸为丁烯二酸或戊烯二酸；
通过对凹凸棒土复合结构的表面进行有机改性，提升凹凸棒土复合结构与乳液之间的结合效果。
本发明的有益效果：
本发明通过硫酸钛在酸性环境中水解，在改性凹凸棒土的表面附上一层二氧化钛材料，改性凹凸棒土的加入能够有效提升涂料的孔隙结构，从而降低涂层的热导率，另一方面，凹凸棒土的表面以及内部孔隙结构中均改性附着有一层二氧化钛材料，具有良好的热反射与热辐射效果，从而降低热量的引入，另外在对各原料进行混合时，将改性填料的分散与水性乳液的分散两者分开，然后再进行混合，提升了两者的混合效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种隔热水性环保涂料，由如下重量份的原料加工制备而成：
丙烯酸类物质40重量份、去离子水60重量份、乳化剂3重量份、中和剂2重量份、改性填料12重量份以及分散剂4重量份；
所述分散剂为六偏磷酸钠；
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠；
所述中和剂为三乙胺；
本发明所述隔热水性涂料中还添加有引发剂，所述引发剂为过硫酸铵；
所述丙烯酸类物质包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺，且甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺之间的质量比为1:3:0.5:0.3:0.0.3；
上述隔热水性环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
第一步，制备改性填料；
第二步，将去离子水分为体积比2.5:1的两份，将其中体积较大的一部分去离子水加热至80℃，然后向其中加入丙烯酸类物质、乳化剂与中和剂，搅拌反应2h，得到A组分待用；
第三步，向较小体积的一部分去离子水中加入分散剂，混合搅拌溶解后，向其中加入改性填料，混合搅拌成均匀分散的浆态，得到B组分待用；
第四步，保持对A组分的搅拌，并在搅拌过程中向其中缓缓加入B组分，待B组分完全加入A组分后，在转速500r/min的条件下搅拌分散60min，得到隔热水性环保涂料。
所述改性填料的制备方法为：
S1、将凹凸棒土加入去离子水中，超声分散处理15min后，抽滤后烘干干燥，并在380℃温度下焙烧处理2h，得到前处理凹凸棒土；
S2、配制质量浓度为90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，向其中加入上一步骤的前处理凹凸棒土，硅烷偶联剂与凹凸棒土的质量比为1:30，在80℃温度下混合搅拌反应2h，反应结束后过滤分离，并将处理后的前处理凹凸棒土在80℃的温度下烘干干燥，得到改性凹凸棒土；
S3、将上一步骤处理得到的改性凹凸棒土加入去离子水中，混合搅拌分散后加热至70℃，并保温搅拌向其中滴加硫酸钛溶液，滴加过程中不断向其中滴加氨水调节反应体系的pH值保持在6，在硫酸钛溶液完全滴加完毕后，保温静置反应40min，过滤分离，烘干干燥，得到凹凸棒土复合结构；
S4、配制质量浓度为90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂与不饱和羧酸，混合搅拌均匀后，将上一步骤处理得到的凹凸棒土复合结构加入其中，硅烷偶联剂与凹凸棒土复合结构的重量比为1:30，不饱和羧酸与凹凸棒土复合结构的重量比为1:15，混合分散均匀后，在80℃温度下反应1.5h，过滤、洗涤、烘干干燥后，得到改性填料；
所述不饱和羧酸为丁烯二酸。
实施例2
一种隔热水性环保涂料，由如下重量份的原料加工制备而成：
丙烯酸类物质40重量份、去离子水60重量份、乳化剂3重量份、中和剂1.5重量份、改性填料12重量份以及分散剂4重量份；
所述分散剂为六偏磷酸钠；
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠；
所述中和剂为三乙胺；
本发明所述隔热水性涂料中还添加有引发剂，所述引发剂为过硫酸铵；
所述丙烯酸类物质包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺，且甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺之间的质量比为1:2.5:0.8:0.2:0.4；
上述隔热水性环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
第一步，制备改性填料；
第二步，将去离子水分为体积比2:1的两份，将其中体积较大的一部分去离子水加热至85℃，然后向其中加入丙烯酸类物质、乳化剂与中和剂，搅拌反应1.5h，得到A组分待用；
第三步，向较小体积的一部分去离子水中加入分散剂，混合搅拌溶解后，向其中加入改性填料，混合搅拌成均匀分散的浆态，得到B组分待用；
第四步，保持对A组分的搅拌，并在搅拌过程中向其中缓缓加入B组分，待B组分完全加入A组分后，在转速500r/min的条件下搅拌分散60min，得到隔热水性环保涂料。
所述改性填料的制备方法为：
S1、将凹凸棒土加入去离子水中，超声分散处理15min后，抽滤后烘干干燥，并在380℃温度下焙烧处理2h，得到前处理凹凸棒土；
S2、配制质量浓度为90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，向其中加入上一步骤的前处理凹凸棒土，硅烷偶联剂与凹凸棒土的质量比为1:25，在80℃温度下混合搅拌反应2.5h，反应结束后过滤分离，并将处理后的前处理凹凸棒土在80℃的温度下烘干干燥，得到改性凹凸棒土；
S3、将上一步骤处理得到的改性凹凸棒土加入去离子水中，混合搅拌分散后加热至70℃，并保温搅拌向其中滴加硫酸钛溶液，滴加过程中不断向其中滴加氨水调节反应体系的pH值保持在6，在硫酸钛溶液完全滴加完毕后，保温静置反应40min，过滤分离，烘干干燥，得到凹凸棒土复合结构；
S4、配制质量浓度为90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂与不饱和羧酸，混合搅拌均匀后，将上一步骤处理得到的凹凸棒土复合结构加入其中，硅烷偶联剂与凹凸棒土复合结构的重量比为1:25，不饱和羧酸与凹凸棒土复合结构的重量比为1:15，混合分散均匀后，在80℃温度下反应1.5h，过滤、洗涤、烘干干燥后，得到改性填料；
所述不饱和羧酸为丁烯二酸。
对比例1
对比实施例1，对比例1在制备改性填料时，未进行步骤S3、S4的操作，其它条件下相同。
对比例2
对比实施例1，对比例2在制备隔热水性环保涂料时，直接将各原料在80℃温度下搅拌反应3h得到成品涂料，其它条件相同。
试验与结果分析
对实施例1至对比例2中的涂料所制备的涂层进行硬度检测(GB/T 6739)、涂层反射率以及隔热温差测试(JG/T235-2008)，具体结果见表1：
表1
测试项目 硬度 涂层反射率 隔热温差
实施例1 3H 93％ 16.4℃
实施例2 3H 91％ 16.1℃
对比例1 3H 65％ 9.3℃
对比例2 2H 86％ 14.8℃
有上表结果可知，本发明所述隔热水性环保涂料所成涂层具有良好的硬度与反射率，且具有良好的隔热效果。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种隔热水性环保涂料，其特征在于，由如下重量份的原料加工制备而成：
丙烯酸类物质32-45重量份、去离子水50-65重量份、乳化剂0.5-4重量份、中和剂0.2-3重量份、改性填料9-15重量份以及分散剂2.5-5重量份；
该隔热水性环保涂料由如下方法加工制备而成：
第一步，制备改性填料；
第二步，将去离子水分为体积比2-3:1的两份，将其中体积较大的一部分去离子水加热至75-85℃，然后向其中加入丙烯酸类物质、乳化剂与中和剂，搅拌反应1.5-2h，得到A组分待用；
第三步，向较小体积的一部分去离子水中加入分散剂，混合搅拌溶解后，向其中加入改性填料，混合搅拌成均匀分散的浆态，得到B组分待用；
第四步，保持对A组分的搅拌，并在搅拌过程中向其中缓缓加入B组分，待B组分完全加入A组分后，在转速300-600r/min的条件下搅拌分散40-90min，得到隔热水性环保涂料。
2.根据权利要求1所述的一种隔热水性环保涂料，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸铵或六偏磷酸钠；
所述乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠；
所述中和剂为三乙胺。
3.根据权利要求1所述的一种隔热水性环保涂料，其特征在于，该隔热水性涂料中还添加有引发剂，所述引发剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种隔热水性环保涂料，其特征在于，所述丙烯酸类物质包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺，且甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与N-羟甲基丙烯酰胺之间的质量比为1:1-3:0.1-1:0.2-0.5:0.2-0.5。
5.一种隔热水性环保涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，制备改性填料；
第二步，将去离子水分为体积比2-3:1的两份，将其中体积较大的一部分去离子水加热至75-85℃，然后向其中加入丙烯酸类物质、乳化剂与中和剂，搅拌反应1.5-2h，得到A组分待用；
第三步，向较小体积的一部分去离子水中加入分散剂，混合搅拌溶解后，向其中加入改性填料，混合搅拌成均匀分散的浆态，得到B组分待用；
第四步，保持对A组分的搅拌，并在搅拌过程中向其中缓缓加入B组分，待B组分完全加入A组分后，在转速300-600r/min的条件下搅拌分散40-90min，得到隔热水性环保涂料。
6.根据权利要求5所述的一种隔热水性环保涂料的制备方法，其特征在于，所述改性填料的制备方法为：
S1、将凹凸棒土加入去离子水中，超声分散处理10-15min后，抽滤后烘干干燥，并在350-380℃温度下焙烧处理2-2.5h，得到前处理凹凸棒土；
S2、配制质量浓度为85％-90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，向其中加入上一步骤的前处理凹凸棒土，硅烷偶联剂与凹凸棒土的质量比为1:20-30，在75-80℃温度下混合搅拌反应2-2.5h，反应结束后过滤分离，并将处理后的前处理凹凸棒土在70-85℃的温度下烘干干燥，得到改性凹凸棒土；
S3、将上一步骤处理得到的改性凹凸棒土加入去离子水中，混合搅拌分散后加热至60-70℃，并保温搅拌向其中滴加硫酸钛溶液，滴加过程中不断向其中滴加氨水调节反应体系的pH值保持在4-7，在硫酸钛溶液完全滴加完毕后，保温静置反应30-40min，过滤分离，烘干干燥，得到凹凸棒土复合结构；
S4、配制质量浓度为85％-90％的乙醇水溶液，向其中加入硅烷偶联剂与不饱和羧酸，混合搅拌均匀后，将上一步骤处理得到的凹凸棒土复合结构加入其中，硅烷偶联剂与凹凸棒土复合结构的重量比为1:20-35，不饱和羧酸与凹凸棒土复合结构的重量比为1:10-16，混合分散均匀后，在60-80℃温度下反应1-2.5h，过滤、洗涤、烘干干燥后，得到改性填料。
7.根据权利要求6所述的一种隔热水性环保涂料的制备方法，其特征在于，所述不饱和羧酸为丁烯二酸或戊烯二酸。
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