CN112876951B - 一种隔热粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热粉末涂料及其制备方法和应用，包括组分：低导热复合树脂A 25份～50份；聚酯树脂B 25份～50份；发泡隔热助剂5份～25份；固化剂2份～6份；流平剂0.5份～1份；消泡剂0.2份～0.5份；光亮剂0.5份～1份；颜填料10份～30份。其制备方法是将各组分投放于预混缸中，混合均匀后经往复式单螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为35μm‑40μm的粉末，即得。由本发明的隔热粉末涂料形成的涂层导热率<0.06W/(m·K),可广泛用于钢结构房屋及别墅、彩钢移动板房、幕墙铝单板等建筑行业金属外墙涂料，能有效降低暴露在太阳热辐射下建筑金属结构的表面温度和内部温度，提高建筑结构隔热效果，从而达到节约能源的目的。

Description

一种隔热粉末涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种隔热粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的不断进步，建造技术的不断发展，传统的钢筋混凝土这种单一建筑模式已无法完全适应社会发展，如需要开放式空间且较高层高的工厂厂房、组装便捷可移动的板房、追求外观新颖及设计潮流的地标建筑等等，独特的需求催生了以金属为基材的新型建筑物，目前市面上已逐渐发展起来了钢结构房屋及别墅、彩钢移动板房、幕墙铝单板等。这些金属框架的建筑物需要在外墙喷涂油漆或粉末涂层，以达到装饰、防护、耐候等要求，但由于普通涂层导热率普通接近1W/(m·K)，无法阻止太阳热辐射，这导致烈烈夏日金属框架内温度很高，一些别墅、高层地标建筑不得不采用大功率空调降温，能耗明显比普通混凝土建筑高；而钢构厂房由于空间很大，基本无法通过空调降温，工人不得不忍受高温环境。由于隔热问题，严重影响了此类建筑的推广使用，而现有普通粉末涂料无法解决隔热难题，所以开发一种隔热效果好的粉末涂层迫在眉睫。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种可批量生产的绿色环保且生产成本低的隔热粉末涂料。

本发明的另一目的在于提供上述隔热粉末涂料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述隔热粉末涂料的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种隔热粉末涂料，按重量份数计，包括以下组分：

所述低导热复合树脂A包括40份-99份的端羧基聚酯树脂和1份-60份低导热复合材料，该端羧基聚酯树脂羟值为15-25mgKOH/g；所述低导热复合树脂A的导热率为0.05W/(m·K)-0.1W/ (m·K)，导热率根据ASTM E 1461-01标准测定；

所述聚酯树脂B为端羧基聚酯树脂，羟值为50-70mgKOH/g。

优选地，按重量份数计，包括以下组分：

按重量份数计，所述低导热复合树脂A包括60份-80份的端羧基聚酯树脂和20份-40份低导热复合材料。

优选地，低导热复合材料选自硅酸镁铝复合材料、高硅氧棉复合材料或气凝胶毡复合材料中的一种或几种的混合。

所述低导热复合树脂A的导热率为0.07W/(m·K)-0.075W/(m·K)，导热率根据ASTM E 1461-01标准测定。

所述低导热复合树脂A的粒径为30μm-40μm，若粒径大于40μm，会影响低导热复合树脂A在后续工艺挤出时的分散，最终影响涂层的导热率及涂层表面平整度。

本发明的低导热复合树脂A不仅具有很低的导热率，且分散性良好，适合平面、砂纹等一般纹理性表面。

本发明的聚酯树脂B为端羧基聚酯树脂，羟值为60-65mgKOH/g。

本发明所选用的低导热复合树脂A和聚酯树脂B的搭配比例，既可以平衡材料低导热性，同时还兼顾了涂层耐候性及防腐能力。

若整个体系中聚酯树脂含量太高(上述硅酸镁铝复合材料等低导热复合材料过低)，涂层导热率明显升高，隔热性能将显著降低；若体系聚酯树脂含量过低(上述硅酸镁铝复合材料等低导热复合材料过高)，会影响粉体的带电性，导致施工困难，同时耐候性、防腐性大大减弱，达不到户外建筑要求。

本发明所选用发泡隔热助剂为膨胀微球或球形空心陶瓷微泡中的一种或两种混合；所述膨胀微球或球形空心陶瓷微泡在达到特定温度时发泡膨胀。发泡隔热助剂在完全发泡后导热率极低，＜0.03W/(m· K ),将发泡材料用于粉末涂料是粉末技术的大胆创新，这将极大提高粉末涂层的隔热性能。

所述膨胀微球或球形空心陶瓷微泡的粒径为15-30μm；膨胀温度范围为160-190℃；真密度为1000-1300kg/m³。

所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯或羟烷基酰胺中的一种或两种的混合；

所述流平剂为聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯或氢化蓖麻油中的一种或几种的混合；

所述消泡剂为苯偶姻或二甲基聚硅氧烷中的一种或两种的混合；

所述光亮剂为丙烯酸酯共聚物或含硅丙烯酸酯共聚物中的一种或几种的混合。

所述颜填料为硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛或氧化铁中的一种或几种的混合。

本发明还提供了上述隔热粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

a、按比例将端羧基聚酯树脂和低导热复合材料混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，破碎得到低导热复合树脂A；

b、按比例将低导热复合树脂A、聚酯树脂B、发泡隔热助剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中，混合均匀后经往复式单螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为35μm-40μm的粉末，即得。

优选的，步骤a中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为130℃-160℃。

优选的，步骤b中，往复式单螺杆挤出机熔融挤出温度为80℃-100℃。

本发明制备工艺先制备低导热复合树脂A，再将低导热复合树脂A与发泡隔热助剂等发泡隔热材及其它组分在严格的温度控制下熔融挤出，可使各组分更好的分散于涂料中同时确保挤出时不发泡，最终得到烘烤后涂层发泡使导热率降低至极低水平，达到隔热目的。

本发明还提供了上述的隔热粉末涂料在建筑行业金属基材中的应用，所述隔热粉末涂料应用于建筑行业金属基材隔热产品中的涂层烘烤发泡后的厚度为400μm-600μm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明以低导热复合树脂A和发泡隔热助剂等发泡隔热材协同作用，形成的涂层的导热率<0.06W/(m·K),由于技术上的创新，其导热率明显低于同类产品，涂层隔热效果更加显著；

2)本发明的隔热粉末涂料为绿色环保的粉末涂料，整个生产、施工过程零VOC排放，非常适合取代隔热油漆涂料；

3)本发明的隔热粉末涂料制备方法简单，生产成本低，施工方便，可大面积推广使用。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。

现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

聚酯树脂为端羧基聚酯树脂，羟值为15-25mgKOH/g，来源于市购；

低导热复合材料选自硅酸镁铝复合材料或高硅氧棉复合材料为或气凝胶毡复合材料，来源于市购；

聚酯树脂B选自端羧基聚酯树脂，羟值为50-70mgKOH/g，来源于市购；

发泡隔热助剂选自球形空心陶瓷微泡，来源于市购；

固化剂选自异氰尿酸三缩水甘油酯、羟烷基酰胺，来源于市购；

流平剂选自聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯或氢化蓖麻油，来源于市购；

消泡剂选自苯偶姻、二甲基聚硅氧烷，来源于市购；

光亮剂选自丙烯酸酯共聚物、含硅丙烯酸酯共聚物，来源于市购；

颜填料选自硫酸钡和二氧化钛、碳酸钙，来源于市购。

实施例1-7和对比例1-3：

a、按表1配比将端羧基聚酯树脂和低导热复合材料混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，破碎得到粒径为30-40μm的低导热复合树脂 A；

b、按比例将低导热复合树脂A、聚酯树脂B、发泡隔热助剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中，混合均匀后经往复式单螺杆挤出机熔融挤出，往复式单螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为35μm-40μm 的粉末，即得。

对比例4：

破碎得到粒径为41μm-70μm的低导热复合树脂A，其余同实施例1。

对比例5：

将端羧基聚酯树脂、低导热复合材料、聚酯树脂B、发泡隔热助剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中混合均匀，研磨后经分散机分散，制成粒径为 35μm-40μm的粉末，即得，各成分含量同实施例1。

对比例6：

将实施例1中往复式单螺杆挤出温度设定为120度，其余配方、工艺流程不变。

将上述制备得到的粉末经静电枪喷涂于基板上，在200℃×10分钟的烘烤条件下熔融固化成膜，每块测试板喷涂相同重量的粉末，检测涂层的膜厚、导热率，附着力、冲击、铅笔硬度、人工老化、中性盐雾等，具体检测标准如表3所示。

表1低导热复合树脂A的组成(重量份)

表2各实施例及对比例中各组份的具体配比(重量份)

表3各实施例和对比例试样的性能测试数据

由表3结果可知，由本发明的隔热粉末涂料形成的涂层的导热率可低至0.06W/(m·K) 以下,可广泛用于钢结构房屋及别墅、彩钢移动板房、幕墙铝单板等建筑行业金属外墙涂料，性能极佳，隔热效果显著，可大规模推广使用。

Claims (9)

1.一种隔热粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，由以下组分制备得到：

所述低导热复合树脂A包括40份-99份的羟值为15-25mgKOH/g的端羧基聚酯树脂和1份-60份低导热复合材料；所述低导热复合树脂A的导热率为0.05W/(m·K)-0.1W/(m·K)，导热率根据ASTM E 1461-01标准测定；

所述聚酯树脂B为端羧基聚酯树脂，羟值为50-70mgKOH/g；

低导热复合材料选自硅酸镁铝复合材料、高硅氧棉复合材料或气凝胶毡复合材料中的一种或几种的混合；

所述低导热复合树脂A的粒径为30μm-40μm；

所述发泡隔热助剂为球形空心陶瓷微泡；所述球形空心陶瓷微泡在达到特定温度时发泡膨胀；所述球形空心陶瓷微泡的膨胀温度范围为160-190℃；

所述隔热粉末涂料的制备方法包括如下步骤：

a、按比例将羟值为15-25mgKOH/g的端羧基聚酯树脂和低导热复合材料混合均匀后经熔融挤出，冷却压片至常温，破碎得到低导热复合树脂A；

b、按比例将低导热复合树脂A、聚酯树脂B、发泡隔热助剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中，混合均匀后经往熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过破碎分级，制成粒径为35μm-40μm的粉末，即得。

2.根据权利要求1所述的隔热粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，所述低导热复合树脂A包括60份-80份的聚酯树脂和20份-40份低导热复合材料。

3.根据权利要求2所述的隔热粉末涂料，其特征在于，所述低导热复合树脂A的导热率为0.07W/(m·K)-0.075W/(m·K)，导热率根据ASTM E 1461-01标准测定。

4.根据权利要求1所述的隔热粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂B为端羧基聚酯树脂，羟值为60-65mgKOH/g。

5.根据权利要求1所述的隔热粉末涂料，其特征在于，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯或羟烷基酰胺中的一种或两种的混合；所述流平剂为聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯或氢化蓖麻油中的一种或几种的混合；所述消泡剂为苯偶姻或二甲基聚硅氧烷中的一种或两种的混合；所述光亮剂为丙烯酸酯共聚物；所述颜填料为硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛或氧化铁中的一种或几种的混合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、按比例将羟值为15-25mgKOH/g的端羧基聚酯树脂和低导热复合材料混合均匀后经熔融挤出，冷却压片至常温，破碎得到低导热复合树脂A；

b、按比例将低导热复合树脂A、聚酯树脂B、发泡隔热助剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中，混合均匀后经往熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过破碎分级，制成粒径为35μm-40μm的粉末，即得。

7.根据权利要求6所述的隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于，步骤a中，熔融挤出温度为130℃-160℃；步骤b中，熔融挤出温度为80℃-100℃。

8.根据权利要求1-5任一项所述的隔热粉末涂料在建筑行业金属基材隔热产品中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述隔热粉末涂料应用于建筑行业金属基材隔热产品中的涂层烘烤发泡后的厚度为400μm-600μm。