CN112226152A - 一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，一是通过在涂料中加入硫酸钡、氧化镁、氧化铝和云母粉，这些无机盐具有非常好的发射效果，尤其是不同的无机盐对不同波长的光线有反射效果，相互结合对光线的反射效果更好；二是在涂料中加入空心玻璃微珠和经过表面修饰的富勒烯悬浮液，可以显著提升涂料的反射效果，尤其是经过表面修饰的富勒烯悬浮液中含有长链富勒烯，不但更容易分散，而且反射效果有有所增强；三是通过加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，可以显著提升涂料的隔热性能。本发明的纳米反射工业漆，具有强隔热和强发射效果，且不含VOC，是一种安全、环保的低成本工业漆。

Description

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆

技术领域

本发明涉及工业漆技术领域，尤其涉及一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆。

背景技术

反射隔热涂料最早出现于20世纪40年代美国，利用多层铝 膜之间引入导热系数低的空气，制成复合材料，开发出了的反射 隔热组合系统，揭开了反射隔热涂料的新纪元。20世纪70年代 末期，随着科学技术的快速发展，辐射隔热和反射隔热技术也取 得了巨大的进步。从热传递机理着手，提出了采用多种途径对基 材进行复合隔热的方案，从而打破了只利用导热系数低的材料隔 热的传统隔热方法。

最开始反射隔热涂料研究主要以真空陶瓷微珠为主。依靠粒 径极微小的真空陶瓷微珠与其相适应的树脂组成。这种陶瓷绝热 涂料应用在建筑物内外墙，可起到隔热效果，夏天可使室内温度 降低，冬天则可使室内温度有所提高。但陶瓷中空微珠的加入量 和粒径分布对涂层性能产生的影响，研究结果表明，陶瓷中空微 珠的加入量增大会提高涂层的反射率，但同时涂料的粘度增大， 不利于涂层的施工性，增加涂膜表面的粗糙度和孔隙率，容易吸 附杂质和水分，使得涂膜的粘附力和耐沾污性降低。这种材料的 涂刷厚度需要较厚，另外表面也比较粗糙，没有大面积推广应用 开来。

此后反射隔热涂料的反射填料有多种尝试：二氧化钛粉体、 金红石型钛白粉、氧化锌和云母粉、高反射率的高岭土、氧化铝 粉末、硅藻土、空心玻璃微珠、空心无机纤维、工程纤维素、重 质碳酸钙及空心硼硅酸盐玻璃微珠等，用以上填料得出对太阳光 的反射率72-83%的范围内。

目前，国内反射隔热涂料的研究已经称为一个热点，各型新 产品和技术不断涌现，但大部分产品技术还有待完善和成熟，存 在的问题如下：

1、反射隔热性能不突出。目前使用功能性粉体和普通空心陶 瓷微珠和空心玻璃微珠的反射涂料的性能虽然能够满足标准要 求，但是还有很大的性能提升空间。更高反射隔热性能意味着更 好的经济效益和社会效益。

2、溶剂型反射隔热涂料仍占一部分的市场份额。虽然溶剂型 反射隔热涂料在涂膜强度和伸长率等物理性能方面比较突出，但 是其毕竟是溶剂型的，含有大量的VOC，不符合国家可持续发展 的发展战略。特别是应用在建筑领域，不利于用户的健康。

3、涂料的功能耐久性差。目前大多数的反射隔热涂料的耐沾 污效果比较差，经过一段时间后，表面便失去了原有的白色表面， 功能反射面基本消失，其产品的反射隔热效果将大打折扣。

4、涂膜的物理力学性能比较差。一些水性反射隔热涂料在实 用过程中往往出现细微裂纹，不能适应基材的应力变化和形变。 而一旦水从这些裂纹进入后，体系的隔热效果大大降低。

5、装饰性差，成本高。目前大部分反射隔热涂料均需要较厚 的涂膜才能实现较好的反射隔热效果，由于填料颗粒大，漆膜表 面比较粗糙，这也直接造成了涂料的综合使用成本上升，不利于 产品推广。

6、反射隔热性能的表征困难，综合评价难度大。目前反射隔 热涂料的隔热性能主要由太阳反射比和半球发射率两个指标来表 征。然而这两个项目的检验方法比较繁琐，检验仪器也比较昂贵 复杂，因此现场快速评价反射隔热涂料性能难度很大。这种情况往往为伪劣产品提供了便利。

因此，为避免上述技术问题，本发明提供了一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆。

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强隔热效果的纳米反射工业漆。

本发明的技术方案如下：

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、云母粉、空心玻璃微珠、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、氧化镁、氧化铝、增稠剂、硫酸钡和水。

优选的，所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，由以下重量百分比的成分组成：分散剂2-8%、润湿剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.5%、流平剂0.2-0.8%、云母粉5-20%、空心玻璃微珠1-6%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液1-5%、水性聚氨酯树脂乳液20-40%、成膜助剂5-15%、氧化镁2-8%、氧化铝2-8%、增稠剂1-3%、硫酸钡1-6%和水余量。

优选的，所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，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0.2-0.3%、流平剂0.3-0.5%、云母粉8-12%、空心玻璃微珠2-5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2-3%、水性聚氨酯树脂乳液22-32%、成膜助剂8-12%、氧化镁3-6%、氧化铝3-5%、增稠剂1.5-2.2%、硫酸钡2-5%和水余量。

优选的，所述的云母粉的粒径为80-200μm。

优选的，所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

优选的，所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

优选的，所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是 [5，6]和 [6，6] 中的一种；结构式是：

；

其中 R₁，R₂是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中 n 取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

A、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、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌20-30min，得到浆料；

B、在200-250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌15-20min，加入浆料，继续搅拌10-15min；

C、调节搅速为600-800rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌45-60min，然后过滤，即可。

本发明的有益之处在于：本发明的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，一是通过在涂料中加入硫酸钡、氧化镁、氧化铝和云母粉，这些无机盐具有非常好的发射效果，尤其是不同的无机盐对不同波长的光线有反射效果，相互结合对光线的反射效果更好；二是在涂料中加入空心玻璃微珠和经过表面修饰的富勒烯悬浮液，可以显著提升涂料的反射效果，尤其是经过表面修饰的富勒烯悬浮液中含有长链富勒烯，不但更容易分散，而且反射效果有有所增强；三是通过加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，可以显著提升涂料的隔热性能。本发明的纳米反射工业漆，具有强隔热和强发射效果，且不含VOC，是一种安全、环保的低成本工业漆。

具体实施方式

实施例1

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，由以下重量百分比的成分组成：分散剂4.5%、润湿剂0.3%、消泡剂0.25%、流平剂0.35%、云母粉10%、空心玻璃微珠4.5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2.5%、水性聚氨酯树脂乳液28%、成膜助剂10.5%、氧化镁5.5%、氧化铝4.5%、增稠剂1.8%、硫酸钡3.2%和水余量。

所述的云母粉的粒径为80-200μm。

所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是 [5，6] 和 [6，6] 中的一种；结构式是：

；

其中 R₁，R₂是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中 n 取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

A、将分散剂、润湿剂和水在320rpm搅速下搅拌12min，加入消泡剂，继续搅拌10min后，调节搅拌速度为420rpm，再加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌25min，得到浆料；

B、在225rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌18min，加入浆料，继续搅拌12min；

C、调节搅速为750rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌50min，然后过滤，即可。

实施例2

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，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0.3%、流平剂0.3%、云母粉12%、空心玻璃微珠2%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液3%、水性聚氨酯树脂乳液22%、成膜助剂12%、氧化镁3%、氧化铝5%、增稠剂1.5%、硫酸钡5%和水余量。

所述的云母粉的粒径为80-200μm。

所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是 [5，6] 和 [6，6] 中的一种；结构式是：

；

其中 R₁，R₂是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中 n 取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

A、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、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌20min，得到浆料；

B、在250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌15min，加入浆料，继续搅拌15min；

C、调节搅速为600rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌60min，然后过滤，即可。

实施例3

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，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0.2%、流平剂0.5%、云母粉8%、空心玻璃微珠5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2%、水性聚氨酯树脂乳液32%、成膜助剂8%、氧化镁6%、氧化铝3%、增稠剂2.2%、硫酸钡2%和水余量。

所述的云母粉的粒径为80-200μm。

所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是 [5，6] 和 [6，6] 中的一种；结构式是：

；

其中 R₁，R₂是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中 n 取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

A、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、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌30min，得到浆料；

B、在200rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌20min，加入浆料，继续搅拌10min；

C、调节搅速为800rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌45min，然后过滤，即可。

对比例1

将实施例1中的经过表面修饰的富勒烯悬浮液替换为未改性的富勒烯C60。

以下对实施例1-3和对比例1的漆膜进行检测，得到如下检测结果。

表1：实施例1-3和对比例1的漆膜检测结果；

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 (8)

1.一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、云母粉、空心玻璃微珠、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、氧化镁、氧化铝、增稠剂、硫酸钡和水。

2.如权利要求1所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：分散剂2-8%、润湿剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.5%、流平剂0.2-0.8%、云母粉5-20%、空心玻璃微珠1-6%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液1-5%、水性聚氨酯树脂乳液20-40%、成膜助剂5-15%、氧化镁2-8%、氧化铝2-8%、增稠剂1-3%、硫酸钡1-6%和水余量。

3.如权利要求1所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，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0.2-0.3%、流平剂0.3-0.5%、云母粉8-12%、空心玻璃微珠2-5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2-3%、水性聚氨酯树脂乳液22-32%、成膜助剂8-12%、氧化镁3-6%、氧化铝3-5%、增稠剂1.5-2.2%、硫酸钡2-5%和水余量。

4.如权利要求1-3任一所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，所述的云母粉的粒径为80-200μm。

5.如权利要求1-3任一所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

6.如权利要求1所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

7.如权利要求6所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，其特征在于，所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是 [5，6] 和 [6，6] 中的一种；结构式是：

；

其中 R₁，R₂是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中 n 取1到3之间的任意数。

8.一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、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、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌20-30min，得到浆料；

B、在200-250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌15-20min，加入浆料，继续搅拌10-15min；

C、调节搅速为600-800rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌45-60min，然后过滤，即可。