CN114507466A - 低温自干低voc伪装功能隔热降温涂料及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料及制备方法和应用。包括A组分和B组分，A组分包括如下重量份的原料：A组分包括硅改性环氧树脂25‑35份、气凝胶0.5‑2份、二氧化钛7‑15份、空心微球25‑35份、流平剂0.5‑2.0份、消泡剂0.5‑2.0份、催干剂1.0‑2.0份、高纯度溶剂20‑25份；B组分包括硅改性胺类交联树脂60‑70份、高纯度溶剂30‑40份；A组分和B组分的质量比为2.5:1‑4:1。在不低于‑10℃条件下7d内完全干燥，其施工VOC＜420g/L，在较低的膜厚下具有较好的隔热降温效果。该涂料与伪装迷彩面漆搭配具有在军用装备上满足可见光与近红外的隐身伪装功能。

Description

低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料及制备方法和应用

技术领域

本发明属于建筑或装备涂料技术领域，具体涉及低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料及制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

隔热降温涂料主要分为水性体系和溶剂型体系两种类型，其广泛用于隔热降温场景，特别是各类建筑，厂房，储罐、室外装备，涂装各类隔热降温涂料是各类户外建筑和装备降低物体内外温度、节能降耗最重要途径之一。

但是，目前常用的水性和溶剂型隔热降温涂料都有各自明显的缺陷。水性隔热降温涂料大多用于建筑的隔热降温，但是在温度较低和空气湿度较大的条件下，水性涂料中的水分很难挥发，并且水性涂料不适合在北方的秋冬季使用。

溶剂型涂料的隔热效率不高，具有较大的厚度才能满足隔热效果，在低温条件下难以干燥，影响效率。而且溶剂型涂料中的释放的有机挥发物超标。

军用装备的涂料不具有较好的可见光或近红外光的伪装隐身效果，降低了军用设备的生存能力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料及制备方法和应用。提出了一种具有低温自干低VOC，具有伪装隐身功能的隔热降温涂料。低VOC表示低的挥发性有机物。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，包括A组分和B组分，A组分包括如下重量份的原料：A组分包括硅改性环氧树脂25-35份、气凝胶0.5-2份、二氧化钛7-15份、空心微球25-35份、流平剂0.5-2.0份、消泡剂0.5-2.0份、催干剂1.0-2.0份、高纯度溶剂20-25份；B组分包括硅改性胺类交联树脂60-70份、高纯度溶剂30-40份；A组分和B组分的质量比为2.5:1-4:1。

水性隔热降温涂料大多用于建筑的隔热降温，由于水本身特性在温度低于10℃，空气相对湿度＞70％，水在户外就很难挥发；而且水性涂料在低于0℃就开始出现结冰现象，所以在北方的秋冬季在温度-10℃—0℃条件下，水性隔热降温涂料在户外无法使用。而普通溶剂型隔热降温涂料在秋冬季-10℃—0℃不会出现结冰，可以在该温度下施工成膜。但由于其隔热效率不高，需要厚度1-3mm才有良好的隔热效果，这样的厚度使得普通溶剂型隔热涂料在低温条件下在15天以内都难以干燥，会影响其它工序的施工，大大影响效率。同时普通溶剂型隔热降温涂料为了低温条件下的溶剂挥发相对快速，成膜物质的Tg点比较高，分子量较大，在施工喷涂时就得加较多的有机溶剂进行稀释，这使得该类溶剂型隔热降温涂料的施工VOC会很高于420g/L的标准，使得有机挥发物含量超标，不符合当下的环保要求。

军用地面装备目前的装备材料多为钢材或复合钢材料，钢由于吸热快，容易在外界温度高情况下使地面装备的表面温度快速上升，从而形成热红外效应，地面装备容易被热成像探测仪侦测并暴露目标，从而丧失战队力。即便是地面装备涂有伪装隐身可见光/近红外迷彩漆，虽能在常规气相条件有较好的伪装隐身效果，但在气相条件较恶劣尤其是气温较高的环境，由于热红外效应的影响，其伪装隐身功能会大大降低，降低了军用装备的生存能力。

本发明是基于以上水性隔热降温涂料和溶剂型隔热降温涂料的缺点，使用硅改性环氧为主成膜物质，降低溶剂型隔热降温涂料体系的粘度，使得成膜物质具有高固低粘的特性，使得隔热降温涂料施工时加很少的有机溶剂就可以达到施工粘度，大大降低了施工VOC。搭配硅改胺类固化和有机钛类或有机锡类催化剂，使得成膜物能在户外环境温度不低于-10℃的条件下在7d内够有良好的干燥性。再配合空心微珠、气凝胶等低导热系数的填料，二氧化钛等高太阳反射比颜料，使得该溶剂型隔热降温涂料300-400微米的厚度具有优异的隔热降温效果。同时，该隔热降温涂料具有优异的热阻断和红外线阻断功能，减少了军用地面装备表面聚热形成的热红外效应，使得该隔热降温涂料与伪装功能迷彩面漆配合后具有优异的可见光/近红外等光学伪装隐身功能。

本发明的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料解决了在低温下干燥时间长的问题；解决了在较薄的厚度下，实现较高的隔热效率的问题；解决了有机挥发物含量超标的问题；在外界温度高的情况下，使地面装备表面温度较低，不容易形成热红外效应，解决了地面装备容易被热成像探测仪侦测并暴露目标的问题。

在本发明的一些实施方式中，硅改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂。

在本发明的一些实施方式中，硅改性环氧树脂为硅含量为15％-30％，分子量在2000-5000的树脂。当硅含量低于15％，分子量高于5000时，树脂的粘度比较高，无法到达高固含低粘度的要求，使得隔热涂料实际施工时的VOC超出国家限定值420g/L的要求，同时，当硅含量太低时，无法对二氧化钛、气凝胶、空心微珠等隔热降温颜填料进行有效润湿，无法降低原涂料粘度及施工粘度，使得施工VOC超出范围。当硅含量高于30％，分子量小于2000时，会影响隔热降温涂料在低温条件下的干燥速度。但分子量低于2000，隔热降温涂料的气干性变慢，影响施工效率；但硅含量高于30％时，树脂的有效环氧基团低于临界值，使得隔热涂料在低温条件下的涂膜实际干燥的速度变慢，从而影响其它工序的施工。

而硅改性环氧树脂含量低于25％，树脂无法完全润湿包裹隔热降温颜填料，使得涂层致密性差，隔热涂层的隔热效率和附着力无法达到设计要求；当硅改性环氧树脂含量高于35％，隔热颜填料的体积占比太低，VOC及隔热效率不能满足设计要求

在本发明的一些实施方式中，气凝胶为二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶粒径为10-30um，空隙直径20-50nm。

在本发明的一些实施方式中，二氧化钛为太阳光反射比≥80％的改性二氧化钛，二氧化钛为金红石型。所述改性二氧化钛为铝和二氧化硅改性的二氧化钛，为氯化法金红石型二氧化钛。二氧化钛一般分为锐钛矿型和金红石型。

在本发明的一些实施方式中，空心微球为陶瓷空心微球或者玻璃空心微球，粒径为60-120um，抗碎强度＞15MPa。粒径低于60um的空心微球，密度相对较大，隔热效率低，无法高效的降低底面装备的热红外效应，使得底面装备的伪装隐身性能降低，并且VOC也不能达标；当粒径高于120um，其抗压强度太低，在分散过程中及喷涂过程中容易导致空心微球破裂而隔热效率大大下降，也同时降低装备的伪装隐身性能。

进一步，陶瓷空心微球的材质为氧化铝、氧化铝-氧化硅、碳化硅、碳化硼。或在此基础上的改性材料。

进一步，玻璃空心微球的材质为铝硅酸盐。或在此基础上的改性材料。

在本发明的一些实施方式中，流平剂为有机硅类流平剂，具体为聚醚改性有机硅流平剂或聚酯改性有机硅流平剂。

在本发明的一些实施方式中，消泡剂为有机硅消泡剂，具体为聚二甲基硅氧烷类消泡剂。

在本发明的一些实施方式中，催干剂为有机钛类催化剂或有机锡类催化剂，有机钛类催化剂为钛酸异丙酯或者钛酸丁酯；有机锡类催化剂为二月桂酸二辛基锡。

在本发明的一些实施方式中，硅改性胺类交联树脂为有机硅改性脂肪胺类固化剂。

在本发明的一些实施方式中，高纯度溶剂的成分为二甲苯、三甲苯、丙二醇甲醚、异丙醇、正丁醇或丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种。

第二方面，上述低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料的制备方法，所述方法为：

A组分：将硅改性环氧树脂与部分高纯度溶剂混合分散，然后加入流平剂、消泡剂、二氧化钛进行混合分散得到混合液C；

在混合液C中加入气凝胶、空心微球，然后加入催干剂和剩余部分高纯度分散剂，得到A组分；

B组分：将硅改性胺类交联树脂与高纯度溶剂混合分散得到B组分。

A组份和B组份是分开包装的两个组份，在施工使用时混合在一起分散均匀后才会有良好的成膜性能，A组份和B组份单独成膜无法干燥并无良好的涂膜性能。

第三方面，上述低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料在建筑和装备领域中的应用。进一步，在军用装备上的应用。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

水性隔热降温涂料在低于0℃很容易结冰无法施工，大大限制了其在冬季户外装备的使用；普通溶剂性隔热涂料在不低于-10℃条件可以在户外装备上使用，但其厚度后，涂膜实干＞15d，隔热效率低，VOC高，也无法满足室外装备的使用需求。本发明为新型低温自干低VOC溶剂型隔热降温涂料，能在不低于-10℃条件下7d内完全干燥，其施工VOC能满足＜420g/L的环保要求，同时在较低的膜厚下具有较好的隔热降温效果。同时该涂料与伪装迷彩面漆搭配具有在军用装备上满足可见光与近红外的隐身伪装功能。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

二氧化钛不做特别的限制，比如太仓泛能拓颜料有限公司、日本石原产业株式会社、科慕钛白科技公司生产的钛白粉产品。

有机硅改性脂肪胺类固化剂不做特别的限制，比如江门市硅新材料公司生产的聚硅氧烷胺类固化剂，型号为9120EPB。

下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

第一步：有机硅改性环氧树脂，部分高纯度二甲苯、丙二醇甲醚、正丁醇溶剂在转速为500RPM-800RPM条件下，分散15-30min；有机硅改性环氧树脂为有机硅含量为15％，分子量在2500的有机硅改性双酚A型环氧树脂；

第二步：第一步分散后，将转速提高到1000RPM-1500RPM条件下边分散边加入聚醚改性有机硅流平剂、聚二甲基硅消泡剂及二氧化钛，高速分散30-60min，测试细度＜20微米；

第三步：将分散转速降低到300RPM-500RPM，边分散边加入气凝胶粒径为10um，空隙直径20nm；和粒径为60-70微米的空心玻璃微球，分散30-45min，然后边分散边加入催干剂和剩余部分溶剂，再分散30-45min，用70目滤网过滤包装，为隔热降温涂料A组份。

第四步：将有机硅改性脂肪胺类固化剂加入二甲苯和正丁醇溶剂中分散30-40min，用300目滤网过滤包装，为隔热降温涂料B组份。

二氧化钛为太阳光反射比≥80％的铝和二氧化硅改性金红石二氧化钛。

A组分和B组分的质量比为2.5:1。

实施例2

第一步：有机硅改性环氧树脂，部分三甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯在转速为500RPM-800RPM条件下，分散15-30min；有机硅改性环氧树脂为有机硅含量为20％，分子量在3500的有机硅改性双酚A型环氧树脂；

第二步：第一步分散后，将转速提高到1000RPM-1500RPM条件下边分散边加入聚醚改性有机硅流平剂、聚二甲基硅消泡剂及二氧化钛，高速分散30-60min，测试细度＜20微米；

第三步：将分散转速降低到300RPM-500RPM，边分散边加入气凝胶粒径为10um，空隙直径40nm和粒径为80-100微米的空心玻璃微球，分散30-45min，然后边分散边加入催干剂和剩余部分溶剂，再分散30-45min，用70目滤网过滤包装，为隔热降温涂料A组份。

第四步：有机硅改性脂肪胺类固化剂，部分三甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯分散30-40min，用300目滤网过滤包装，为隔热降温涂料B组份。

二氧化钛为太阳光反射比≥80％的铝和二氧化硅改性金红石二氧化钛。

A组分和B组分的质量比为3:1。

实施例3

第一步：有机硅改性环氧树脂，部分二甲苯、三甲苯、丙二醇甲醚在转速为500RPM-800RPM条件下，分散15-30min；有机硅改性环氧树脂为有机硅含量为30％，分子量在5000的有机硅改性双酚F型环氧树脂；

第二步：第一步分散后，将转速提高到1000RPM-1500RPM条件下边分散边加入聚酯改性有机硅流平剂、聚二甲基硅消泡剂及二氧化钛，高速分散30-60min，测试细度＜20微米；

第三步：将分散转速降低到300RPM-500RPM，边分散边加入气凝胶粒径为20um，空隙直径50nm和粒径为100-120微米的空心陶瓷微球，分散30-45min，然后边分散边加入催干剂和剩余部分溶剂，再分散30-45min，用70目滤网过滤包装，为隔热降温涂料A组份。

第四步：将有机硅改性脂肪胺类固化剂，部分二甲苯、三甲苯、丙二醇甲醚分散30-40min，用300目滤网过滤包装，为隔热降温涂料B组份。

二氧化钛为太阳光反射比≥80％的铝和二氧化硅改性金红石二氧化钛。

A组分和B组分的质量比为4:1。

对比例1

普通溶剂型隔热降温涂料，具体组成为通用型E20环氧/普通金红石型钛白/硫酸钡/150-200微米空心玻璃微珠/聚醚改性有机硅流平剂/二甲苯/正丁醇/溶胶性脂肪胺类固化树脂。

对比例2

水性隔热降温涂料，具体组成为水性环氧乳液/普通金红石新钛白/硫酸钡/50-100微米空心陶瓷微珠/纯水/水性流平剂/水性消泡剂/乙二醇丁醚/水性脂肪胺类固化树脂分散体。

实施例1、对比例1、对比例2的涂料进行光学伪装隐身性能测试。

光学伪装隐身性能测试方法:

施工VOC(g/L)表示施工过程中涂料释放的挥发性有机物浓度，利用气相色谱进行检测。

10℃-0℃干燥性，表示，在温度范围内完全干燥的时间，通过GB/T 1728进行检测。

太阳光反射比为涂料对太阳光的反射的能量与入射的能力的比，利用光谱反射比检测仪，进行测量。

可见光伪装隐身功能KV、近红外伪装隐形功能KN测试方法参照GJB7928-2012；太阳光反射比测试方法参照HGT 4341-2012。

表1是低温自干低VOC伪装隔热降温涂料与普通溶剂剂性隔热降温涂料、水性隔热降温涂料性能对照表。

表1 涂料性能对照表

通过表1可以看到本发明的低温自干低VOC伪装隔热降温涂料在施工过程中具有较低的挥发性有机物排放；在-10℃-0℃的条件下，7d左右就可以实现完全干燥。与伪装迷彩漆搭配具有可见光伪装隐身功能和近红外隐形功能。太阳光的反射比较大。涂膜厚度为300-350μm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：包括A组分和B组分，A组分包括如下重量份的原料：A组分包括硅改性环氧树脂25-35份、气凝胶0.5-2份、二氧化钛7-15份、空心微球25-35份、流平剂0.5-2.0份、消泡剂0.5-2.0份、催干剂1.0-2.0份、高纯度溶剂20-25份；B组分包括硅改性胺类交联树脂60-70份、高纯度溶剂30-40份；A组分和B组分的质量比为2.5:1-4:1。

2.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：硅改性环氧树脂为硅含量为15％-30％，分子量在2000-5000的树脂。

3.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：气凝胶为二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶粒径为10-30um，空隙直径20-50nm。

4.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：二氧化钛为太阳光反射比≥80％的改性二氧化钛，二氧化钛为金红石型。

5.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：空心微球为陶瓷空心微球或者玻璃空心微球，粒径为60-120um，抗碎强度＞15MPa。

6.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：流平剂为有机硅类流平剂。

7.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：消泡剂为有机硅消泡剂；

或，干燥促进剂为有机钛类催化剂剂或有机锡类催化剂，有机钛类催化剂为钛酸丙酯或钛酸正丁酯；有机锡类催化剂为二月桂酸二辛基锡。

8.如权利要求1所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料，其特征在于：硅改性胺类交联树脂为有机硅改性脂肪胺类树脂；

或，高纯度溶剂的成分为二甲苯、三甲苯、丙二醇甲醚、异丙醇或正丁醇中的一种或多种。

9.如权利要求8所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料的制备方法，其特征在于：所述方法为：

A组分：将硅改性环氧树脂与部分高纯度溶剂混合分散，然后加入流平剂、消泡剂、二氧化钛进行混合分散得到混合液C；

在混合液C中加入气凝胶、空心微球，然后加入催干剂和剩余部分高纯度分散剂，得到A组分；

B组分：将硅改性胺类交联树脂与高纯度溶剂混合分散得到B组分。

10.权利要求1-8任一所述的低温自干低VOC伪装功能隔热降温涂料在建筑和装备领域中的应用。