CN114196304A - 一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料 - Google Patents
一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及建筑涂料领域，具体公开了一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，包括A组分和B组分，按重量份计，所述A组分包括氟改性天门冬氨酸酯15‑50份；所述B组分包括异氰酸酯预聚物和脱水剂；所述A组分和B组分的重量比为1‑10:1。本申请的氟改性天门冬氨酸树脂组分与异氰酸酯预聚物反应后，形成的涂层具备极高的力学性能、耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性，吸水率极低。
Description
技术领域
本申请涉及建筑涂料领域，更具体而言涉及一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料。
背景技术
隔热涂料是作为一种节能材料被广泛用于建筑物外墙、屋顶、化工储罐、厂房、集装箱等，它能有效反射、阻隔太阳辐射能，降低建筑物或其他设备表面及内部温度，进而降低制冷设备的能耗，节能减排。
现有技术中的隔热涂料主要包括溶剂型隔热体系和无溶剂型隔热体系。传统的溶剂型隔热体系，主要在涂料配方中添加有机溶剂，如醋酸丁酯、醋酸乙酯、异丙醇等，该涂料有VOC排放，对环境有不好的影响，而无溶剂型隔热体系是指在涂料配方中不添加有机溶剂，有效成分通常为改性树脂，该涂料不含有机溶剂，零VOC排放，是较为环保的涂料。
目前市面上出现的隔热涂料绝大多数为水性丙烯酸系列产品，其优点在于施工方便，环保；但其存在较大缺陷，包括：a.固含量低，一般在20-50％之间，需要进行多道施工才能满足厚度要求；b.耐候性较差，涂层寿命一般只有两到三年就会出现粉化开裂，导致隔热效果大幅下降；c.透水性差，无防水效果，易发霉；d.耐脏污能力低下，影响隔热效果；e.成膜后极脆，极易开裂。
因此需要研究开发一种环保耐候性优异、耐脏污能力强并且高阻燃的防水隔热涂料产品来满足建筑行业的不断提高的性能需求。
发明内容
为了改善隔热涂料的耐候性差、耐脏污能力差和阻燃性低的问题，本申请提供一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料。
本申请提供的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，采用如下的技术方案：
一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，包括A组分和B组分，按重量份计，所述A组分包括氟改性天门冬氨酸酯15-50份；
所述B组分包括异氰酸酯预聚物和脱水剂；
所述A组分和B组分的重量比为1-10:1。
通过采用上述技术方案，氟改性天门冬氨酸树脂组分与异氰酸酯预聚物反应后，形成含大量的脲基高聚物，脲基的极性极大，能形成大量的氢键，因此所形成的涂层具备极高的力学性能，通过氟改性后具备了极佳的耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性，吸水率极低，低至1％，而且脱水剂能够在涂层表面形成一层疏水层,能够使涂层表面的液体快速排掉,缩短涂层整体的干燥时间,进而使涂层防水性能优异；
由于其无溶剂添加，涂层可以一次性涂覆制定厚度，进而减少施工次数，在基面表面覆盖该涂料后，表面温度下降15℃以上，背面温度较原基面温度低30℃左右。由于其无任何溶剂添加，环保无污染。
优选的，所述氟改性天门冬氨酸酯包括N,N'-(亚甲基二4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)、N,N'-(亚甲基二-(1-甲基-4,1-环己烷二基))二天冬氨酸四(三氟-乙酯)、N,N'-(α-(2-氨甲基乙基)-ω-(2-氨甲基乙氧基)聚氧(甲基-1,2-亚乙基)二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，氟改性天门冬氨酸酯即具有极佳的防水性能，同时具备氟碳树脂优异的耐老化、抗污、抗覆冰、耐候性及阻燃性能，由于磷酯及氟元素的存在其阻燃性能尤为突出，因此在满足基面隔热要求的同时赋予涂层多种功能。
优选的，所述A组分还包括助剂2-20份，所述助剂包括防沉剂0.1-4份、流平剂0-1份、分散剂0-3份、消泡剂0-1份、紫外吸收剂0-2份、阻燃剂2-15份。
通过采用上述技术方案，助剂的添加有助于改善涂料的基本稳定性，消泡剂能够降低涂料表面的张力，进而能够有效减少气泡的形成；流平剂能够使单组分涂层材料固化时形成光滑平整的涂膜，添加各种助剂改善工艺和储存稳定性，提高产品质量以及扩大应用范围。
优选的，所述A组分还包括颜填料10-70份，所述颜填料包括CICP色浆、纳米氧化铝、红外反射粉剂、空心玻璃微珠。
通过采用上述技术方案，颜填料的添加有助于进一步改善涂料的各项性能，CICP色浆、纳米氧化铝、红外反射粉剂、空心玻璃微珠不仅能够调节涂料的颜色，而且能够改变涂料对光线的反射，进而改善涂料对太阳辐射能的反射的效果。
优选的，所述CICP色浆包括20-60份CICP颜料和30-80份天门冬氨酸酯通过研磨制作而成。
通过采用上述技术方案，CICP颜料和天门冬氨酸酯通过研磨能够较好的混合，保证涂料的稳定性和均匀性。
优选的，所述红外反射粉剂为改性包覆型二氧化钛，其粒径范围在400-1400nm。
通过采用上述技术方案，改性包覆型二氧化钛具有较高的太阳光能反射率，而且能够提高产品的耐候性，具有较高的使用寿命。
优选的，所述B组分还包括脂肪族异氰酸酯，所述脂肪族异氰酸酯为HT-100和/或HMDI。
通过采用上述技术方案，氟改性天门冬氨酸树脂组分与脂肪族或杂环类异氰酸酯固化剂反应后，形成含大量的脲基高聚物，脲基的极性极大，能形成大量的氢键，因此所形成的涂层具备极高的力学性能。
优选的，所述HT-100 0-20份、HMDI 0-20份、异氰酸酯预聚物40-99份、脱水剂0-1份。
通过采用上述技术方案，各组分的合理配比含量，配合氟改性天门冬氨酸树脂组分，进一步提高了涂料的耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性优选的，所述异氰酸酯预聚物是由TDI、HMDI、HDI、IPDI中至少一种单体与大分子多元醇反应得到的异氰酸酯封端的预聚体。
通过采用上述技术方案，异氰酸酯预聚物常用作固化剂使用，能够使涂料有效的固化，进而提高涂料的抗污、耐磨损等性能。
优选的，所述大分子多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或多种，其中分子量优选500-6000Da。
通过采用上述技术方案，大分子多元醇具有具有单体转化率高、分解速度快和引发率高等优势，能够较好的与TDI、HMDI、HDI、IPDI中至少一种单体反应。
优选的，所述聚醚多元醇包括乙二醇聚氧丙烯醚、丙二醇聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧丙烯醚、季戊四醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。
优选的，所述聚酯多元醇为己二酸与乙二醇、丙二醇、1,4-1丁二醇、一缩二乙二醇中的一种或以上缩聚而成的聚合物。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请的氟改性天门冬氨酸树脂组分与异氰酸酯预聚物反应后，形成含大量的脲基高聚物，脲基的极性极大，能形成大量的氢键，因此所形成的涂层具备极高的力学性能，通过氟改性后具备了极佳的耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性，吸水率极低，低至1％，而且脱水剂能够在涂层表面形成一层疏水层,能够使涂层表面的液体快速排掉,缩短涂层整体的干燥时间,进而使涂层防水性能优异。
2、本申请中的涂料无其他溶剂添加，涂层可以一次性涂覆制定厚度，进而减少施工次数，在基面表面覆盖该涂料后，表面温度下降15℃以上，背面温度较原基面温度低30℃左右，由于其无任何溶剂添加，环保无污染。
3、本申请的氟改性天门冬氨酸酯即具有极佳的防水性能，同时具备氟碳树脂优异的耐老化、抗污、抗覆冰、耐候性及阻燃性能，由于磷酯及氟元素的存在其阻燃性能尤为突出，因此在满足基面隔热要求的同时赋予涂层多种功能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚详细的描述，但本发明并不仅限于以下实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式；
下面所用原料无特别说明皆为市售；其中N,N'-(亚甲基二-4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)、N,N'-(亚甲基二-(1-甲基-4,1-环己烷二基))二天冬氨酸四(三氟-乙酯)均购自深圳飞扬骏研新材料股份有限公司。
实施例
实施例1
如表1和表2所示，其中氟改性天门冬氨酸酯为N,N'-(亚甲基二-4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)，CICP色浆为钴蓝浆，钴蓝浆由40份钴蓝浆颜料和50份天门冬氨酸酯通过研磨制作而成。
红外反射粉剂为改性包覆型二氧化钛，其粒径范围在1000nm。
A组分配方如下：
表1
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 32 |
| 钴蓝浆 | 3 |
| 红外反射粉剂 | 35 |
| 空心玻璃微珠 | 10 |
| 紫外吸收剂 | 1 |
| 流平剂 | 1 |
| 消泡剂 | 0.2 |
| 分散剂 | 1.8 |
| 防沉剂 | 6 |
| 阻燃剂 | 10 |
B组分配方如下：
表2
| 组分 | 重量份 |
| 异氰酸酯预聚物 | 99 |
| 脱水剂 | 1 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比5:1进行混合，混合均匀后制样检测。
实施例2
如表3和表4所示，其中氟改性天门冬氨酸酯为N,N'-(亚甲基二-(1-甲基-4,1-环己烷二基))二天冬氨酸四(三氟-乙酯)。
A组分配方如下：
表3
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 30.8 |
| 红外反射粉剂 | 36 |
| 空心玻璃微珠 | 7.2 |
| 紫外吸收剂 | 0.8 |
| 流平剂 | 0.8 |
| 消泡剂 | 0.2 |
| 分散剂 | 1.2 |
| 防沉剂 | 7 |
| 阻燃剂 | 11 |
| 纳米氧化铝 | 5 |
B组分配方如下：
表4
| 组分 | 重量份 |
| HMDI | 15 |
| 异氰酸酯预聚物 | 84 |
| 脱水剂 | 1 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比10:1进行混合，混合均匀后制样检测。
实施例3
如表5和表6所示，其中氟改性天门冬氨酸酯为N,N'-(亚甲基二-4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)，CICP色浆为黄浆，黄浆由20份黄浆颜料和80份天门冬氨酸酯通过研磨制作而成。
A组分配方如下：
表5
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 28 |
| 黄浆 | 7 |
| 红外反射粉剂 | 30 |
| 空心玻璃微珠 | 10 |
| 紫外吸收剂 | 0.9 |
| 流平剂 | 1.2 |
| 消泡剂 | 0.8 |
| 分散剂 | 1.6 |
| 防沉剂 | 4.2 |
| 阻燃剂 | 12 |
| 纳米氧化铝 | 4.3 |
B组分配方如下：
表6
| 组分 | 重量份 |
| 异氰酸酯预聚物 | 99 |
| 脱水剂 | 1 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比5:1进行混合，混合均匀后制样检测。
实施例4
如表7和表8所示，其中氟改性天门冬氨酸酯为N,N'-(亚甲基二-4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)
A组分配方如下：
表7
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 15 |
| 钴蓝浆 | 3 |
| 红外反射粉剂 | 40 |
| 空心玻璃微珠 | 20 |
| 紫外吸收剂 | 0.9 |
| 流平剂 | 0.5 |
| 消泡剂 | 0.8 |
| 分散剂 | 1.6 |
| 防沉剂 | 2.7 |
| 阻燃剂 | 14 |
| 纳米氧化铝 | 4.5 |
B组分配方如下：
表8
| 组分 | 重量份 |
| 异氰酸酯预聚物 | 99 |
| 脱水剂 | 1 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比1:1进行混合，混合均匀后制样检测。
实施例5
如表9和表10所示，其中氟改性天门冬氨酸酯为N,N'-(亚甲基二-4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)，CICP色浆为黑浆，黑浆由60份黑浆颜料和30份天门冬氨酸酯通过研磨制作而成。
A组分配方如下：
表9
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 28 |
| 黑浆 | 2 |
| 红外反射粉剂 | 25 |
| 空心玻璃微珠 | 20 |
| 紫外吸收剂 | 2 |
| 流平剂 | 1 |
| 消泡剂 | 1 |
| 分散剂 | 3 |
| 防沉剂 | 3.8 |
| 阻燃剂 | 2 |
| 纳米氧化铝 | 4.3 |
B组分配方如下：
表10
| 组分 | 重量份 |
| 异氰酸酯预聚物 | 99 |
| 脱水剂 | 1 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比5:1进行混合，混合均匀后制样检测。
实施例6
与实施例1的区别在于，如表11和表12所示，
A组分配方如下：
表11
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 氟改性天门冬氨酸酯 | 50 |
| 钴蓝浆 | 3 |
| 红外反射粉剂 | 35 |
| 空心玻璃微珠 | 10 |
| 紫外吸收剂 | 1 |
| 流平剂 | 1 |
| 消泡剂 | 0.2 |
| 分散剂 | 1.8 |
| 防沉剂 | 6 |
| 阻燃剂 | 10 |
B组分配方如下：
表12
| 组分 | 重量份 |
| 异氰酸酯预聚物 | 40 |
| HT-100 | 20 |
使用时，将A组分和B组分中各原料分别均匀混合，然后按照A/B组分的混合重量比10:1进行混合，混合均匀后制样检测。
对比例
对比例1
一种水性丙烯酸体系的隔热涂料，按重量份计，如表13所示，包括如下组分：
表13
| 组分/重量份 | 实施例1 |
| 水 | 22 |
| 增稠剂 | 0.5 |
| pH调节剂 | 0.3 |
| 玻璃微珠 | 10 |
| 润湿剂 | 0.3 |
| 防霉剂 | 0.4 |
| 钛白粉 | 25 |
| 高岭土 | 18 |
| 消泡剂 | 0.4 |
| 成膜剂 | 0.8 |
| 分散剂 | 2.3 |
| 丙烯酸乳液 | 20 |
对比例2
与实施例1的区别在于，按重量份计，用天门冬氨酸酯等量替代氟改性天门冬氨酸酯。
性能检测试验
将实施例1-6和对比例1-2制备的样品常温养护14天，进行相关测试，如表14所示。
表14实施例1-6和对比例1-2的样品的性能测试结果
由表14数据可知，本申请实施例具有较好的耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性，吸水率极低，低至1％，且具有优异的防水性能，而对比例1的水性隔热体系干膜后硬度较大，极脆，干膜无延展性，因此力学性能无法进行测试；而对比例2使用天门冬氨酸酯等量替代氟改性天门冬氨酸酯，可以看到在耐老化、抗污、耐候性能以及力学性能的测试均不如实施例中的采用氟改性天门冬氨酸酯的各项性能，表明本申请采用氟改性天门冬氨酸酯制备的隔热涂料具有极佳的耐脏污、耐UV老化性能、阻燃性及耐水性、力学性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，按重量份计，所述A组分包括氟改性天门冬氨酸酯 15-50份；
所述B组分包括异氰酸酯预聚物和脱水剂；
所述A组分和B组分的重量比为1-10:1。
2.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述氟改性天门冬氨酸酯包括N,N'-(亚甲基二4,1-环己烷二基)二天冬氨酸四(三氟-乙酯)、N,N'-(亚甲基二-(1-甲基-4,1-环己烷二基))二天冬氨酸四（三氟-乙酯）、N,N'-(α-(2-氨甲基乙基)-ω-(2-氨甲基乙氧基)聚氧(甲基-1,2-亚乙基)二基)二天冬氨酸四（三氟-乙酯）中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述A组分还包括助剂2-20份，所述助剂包括防沉剂 0.1-4份、流平剂 0-1份、分散剂0-3份、消泡剂 0-1份、紫外吸收剂 0-2份、阻燃剂 2-15份。
4.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述A组分还包括颜填料10-70份，所述颜填料包括CICP色浆、纳米氧化铝、红外反射粉剂、空心玻璃微珠。
5.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述CICP色浆包括20-60份CICP颜料和30-80份天门冬氨酸酯通过研磨制作而成。
6.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述红外反射粉剂为改性包覆型二氧化钛，其粒径范围在400-1400nm。
7.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述B组分还包括脂肪族异氰酸酯，所述脂肪族异氰酸酯为HT-100和/或HMDI。
8.根据权利要求8所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：按重量份计，所述HT-100为0-20份、HMDI为0-20份、异氰酸酯预聚物为40-99份、脱水剂为0-1份。
9.根据权利要求1所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述异氰酸酯预聚物是由TDI、HMDI、HDI、IPDI中至少一种单体与大分子多元醇反应得到的异氰酸酯封端的预聚体。
10.根据权利要求9所述的一种无溶剂氟改性聚天门冬氨酸酯多功能隔热涂料，其特征在于：所述大分子多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或多种，其中分子量优选500-6000Da；所述聚醚多元醇包括乙二醇聚氧丙烯醚、丙二醇聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧丙烯醚、季戊四醇聚氧丙烯醚中的一种或多种；所述聚酯多元醇为己二酸与乙二醇、丙二醇、1,4-1丁二醇、一缩二乙二醇中的一种或以上缩聚而成的聚合物。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |