CN115141523A - 一种新水性纳米保温隔热反射涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新水性纳米保温隔热反射涂料，该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30‑50份、远红外陶瓷粉5‑15份、红外反射剂5‑10份、水性纳米二氧化钛隔热浆料5‑15份、增稠剂0.5‑0.9份、流平剂0.5‑0.9份、成膜助剂0.5‑0.9份、硅烷偶联剂0.5‑1.5份、去离子水10‑15份，比于简单共混的单层结构，本发明采用三层结构可以有效地保证金红石型钛白的反射效果，同时，钛白粉不会反射大气窗口波段内的红外辐射，使辐射光直接透射到外部空间，具有低VOC的优点，符合环境友好的要求。

Description

一种新水性纳米保温隔热反射涂料及其制备方法
技术领域
本发明是一种新水性纳米保温隔热反射涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
近年来，辐射型被动隔热的研究越来越热，与其他两种隔热机理不同的是，高辐射涂层同时降低物体内部和表面的温度，而非延缓热量的传递，同时，可以把大气层内的热量直接转移到外太空，有效地降低了热量在地球表面的循环。现有关于红外辐射隔热涂料的专利大多数以制备红外辐射填料为主，红外辐射填料多为金属氧化物的混合物。
专利CN104761976A介绍了一种堇青石基复合红外辐射材料的制备方法。制备的涂料红外发射率≥85％，但填料的制备原料繁多，工艺繁琐，需经过挤出造粒高温烧结等多道工序。但是鲜少有研究将辐射隔热与其他两种隔热方式结合探索，现在急需一种新水性纳米保温隔热反射涂料及其制备方法来解决上述出现的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种新水性纳米保温隔热反射涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种新水性纳米保温隔热反射涂料，该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30-50份、远红外陶瓷粉5-15份、红外反射剂5-10份、水性纳米二氧化钛隔热浆料5-15份、增稠剂0.5-0.9份、流平剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、去离子水10-15份；
保温隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性硅酸锂5-15份、防霉抗菌剂0.1-0.3份、隔热剂3-8份、润湿润湿分散剂0.2-0.5份、去离子水10-15份、增稠剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份；
辐射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30-50份、多壁碳纳米管0.01-0.05、去离子水10-15份、增稠剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份。
进一步地，所述远红外陶瓷粉的粒径为300-500目，所述红外反射剂为锡铋盐包覆的二氧化钛，所述锡铋盐包覆的二氧化钛为双层锡铋盐包覆的二氧化钛。
进一步地，所述水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li2O·nSiO2，n为大于或等于2的正整数，所述水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
进一步地，所述多壁碳纳米管L/D≤100，所述硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或组合，所述去离子水为去除杂质的自来水。
进一步地，所述隔热剂选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂，所述流平剂为水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物。
进一步地，一种新水性纳米保温隔热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)反射隔热涂料的制备：
将离子水、流平剂、硅烷偶联剂重量份的50％混合，以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入远红外陶瓷粉、红外反射剂、水性纳米二氧化钛隔热浆料在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到钛白粉分散浆液；
将钛白粉分散浆液加入水性丙烯酸乳液中，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入增稠剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到反射隔热涂料；
(2)保温隔热涂料的制备：将少量去离子水、润湿润湿分散剂、增稠剂重量份的50％以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入：水性硅酸锂在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到水性硅酸锂分散浆液；
将水性硅酸锂浆液加入隔热剂，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入防霉抗菌剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到保温隔热涂料；
(3)辐射隔热涂料的制备：
将少量去离子水、增稠剂、多壁碳纳米管加入球磨机中以400-600r/min的速度湿磨30-40分钟；然后加去离子水配置成浓度1-5g/L碳纳米管悬浮液，超声分散1-2小时，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
将碳纳米管分散液加入水性丙烯酸乳液以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到辐射隔热涂料；
(4)将辐射隔热涂料喷涂于下层，保温隔热涂料喷涂于中层，反射隔热涂料喷涂于上层，得到复合型涂料。
本发明与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明的水性纳米复合隔热涂料采用水性有机硅改性丙烯酸乳液、远红外陶瓷粉、红外反射剂为基料，本发明远红外陶瓷粉具有很低的有效密度和较低的导热系数，可大大提高漆膜热绝缘性和降低漆膜热导率，使漆膜具有较好的保温效；而使用的红外反射剂具有很低的导热系数和较小的有效密度，添加到涂料中可形成许多微观的独立绝热腔体，大大提高漆膜的绝热性，降低漆膜热导率；
(2)相比于简单共混的单层结构，本发明采用三层结构可以有效地保证金红石型钛白的反射效果，同时，钛白粉不会反射大气窗口波段内的红外辐射，使辐射光直接透射到外部空间，具有低VOC的优点，符合环境友好的要求；
(3)并通过填充性纳米二氧化钛隔热浆料、隔热剂，使得制得涂料具有优异的隔热性能，可有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：一种新水性纳米保温隔热反射涂料，该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30份、远红外陶瓷粉5份、红外反射剂5份、水性纳米二氧化钛隔热浆料5份、增稠剂0.5份、流平剂0.5份、成膜助剂0.5份、硅烷偶联剂0.5份、去离子水10份；
保温隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性硅酸锂5份、防霉抗菌剂0.1份、隔热剂3份、润湿润湿分散剂0.2份、去离子水10份、增稠剂0.5份、成膜助剂0.5份；
辐射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30份、多壁碳纳米管0.01、去离子水10份、增稠剂0.5份、成膜助剂0.5份。
远红外陶瓷粉的粒径为300目，红外反射剂为锡铋盐包覆的二氧化钛，锡铋盐包覆的二氧化钛为双层锡铋盐包覆的二氧化钛。
水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li2O·nSiO2，n为大于或等于2的正整数，水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
多壁碳纳米管L/D≤100，硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或组合，去离子水为去除杂质的自来水。
隔热剂选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂，流平剂为水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物。
一种新水性纳米保温隔热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)反射隔热涂料的制备：
将离子水、流平剂、硅烷偶联剂重量份的50％混合，以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入远红外陶瓷粉、红外反射剂、水性纳米二氧化钛隔热浆料在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到钛白粉分散浆液；
将钛白粉分散浆液加入水性丙烯酸乳液中，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入增稠剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到反射隔热涂料；
(2)保温隔热涂料的制备：将少量去离子水、润湿润湿分散剂、增稠剂重量份的50％以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入：水性硅酸锂在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到水性硅酸锂分散浆液；
将水性硅酸锂浆液加入隔热剂，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入防霉抗菌剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到保温隔热涂料；
(3)辐射隔热涂料的制备：
将少量去离子水、增稠剂、多壁碳纳米管加入球磨机中以400-600r/min的速度湿磨30-40分钟；然后加去离子水配置成浓度1-5g/L碳纳米管悬浮液，超声分散1-2小时，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
将碳纳米管分散液加入水性丙烯酸乳液以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到辐射隔热涂料；
(4)将辐射隔热涂料喷涂于下层，保温隔热涂料喷涂于中层，反射隔热涂料喷涂于上层，得到复合型涂料。
实施例2：一种新水性纳米保温隔热反射涂料，该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液40份、远红外陶瓷粉10份、红外反射剂8份、水性纳米二氧化钛隔热浆料10份、增稠剂0.7份、流平剂0.7份、成膜助剂0.7份、硅烷偶联剂1.0份、去离子水13份；
保温隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性硅酸锂10份、防霉抗菌剂0.2份、隔热剂5份、润湿润湿分散剂0.4份、去离子水13份、增稠剂0.7份、成膜助剂0.7份；
辐射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液40份、多壁碳纳米管0.03、去离子水13份、增稠剂0.7份、成膜助剂0.7份。
远红外陶瓷粉的粒径为400目，红外反射剂为锡铋盐包覆的二氧化钛，锡铋盐包覆的二氧化钛为双层锡铋盐包覆的二氧化钛。
水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li2O·nSiO2，n为大于或等于2的正整数，水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
多壁碳纳米管L/D≤100，硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或组合，去离子水为去除杂质的自来水。
隔热剂选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂，流平剂为水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物。
一种新水性纳米保温隔热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)反射隔热涂料的制备：
将离子水、流平剂、硅烷偶联剂重量份的50％混合，以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入远红外陶瓷粉、红外反射剂、水性纳米二氧化钛隔热浆料在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到钛白粉分散浆液；
将钛白粉分散浆液加入水性丙烯酸乳液中，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入增稠剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到反射隔热涂料；
(2)保温隔热涂料的制备：将少量去离子水、润湿润湿分散剂、增稠剂重量份的50％以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入：水性硅酸锂在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到水性硅酸锂分散浆液；
将水性硅酸锂浆液加入隔热剂，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入防霉抗菌剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到保温隔热涂料；
(3)辐射隔热涂料的制备：
将少量去离子水、增稠剂、多壁碳纳米管加入球磨机中以400-600r/min的速度湿磨30-40分钟；然后加去离子水配置成浓度1-5g/L碳纳米管悬浮液，超声分散1-2小时，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
将碳纳米管分散液加入水性丙烯酸乳液以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到辐射隔热涂料；
(4)将辐射隔热涂料喷涂于下层，保温隔热涂料喷涂于中层，反射隔热涂料喷涂于上层，得到复合型涂料。
实施例3：一种新水性纳米保温隔热反射涂料，该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液50份、远红外陶瓷粉15份、红外反射剂10份、水性纳米二氧化钛隔热浆料15份、增稠剂0.9份、流平剂0.9份、成膜助剂0.9份、硅烷偶联剂1.5份、去离子水15份；
保温隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性硅酸锂15份、防霉抗菌剂0.3份、隔热剂8份、润湿润湿分散剂0.5份、去离子水15份、增稠剂0.9份、成膜助剂0.9份；
辐射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液50份、多壁碳纳米管0.05、去离子水15份、增稠剂0.9份、成膜助剂0.9份。
远红外陶瓷粉的粒径为500目，红外反射剂为锡铋盐包覆的二氧化钛，锡铋盐包覆的二氧化钛为双层锡铋盐包覆的二氧化钛。
水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li2O·nSiO2，n为大于或等于2的正整数，水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
多壁碳纳米管L/D≤100，硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或组合，去离子水为去除杂质的自来水。
隔热剂选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂，流平剂为水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物。
一种新水性纳米保温隔热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)反射隔热涂料的制备：
将离子水、流平剂、硅烷偶联剂重量份的50％混合，以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入远红外陶瓷粉、红外反射剂、水性纳米二氧化钛隔热浆料在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到钛白粉分散浆液；
将钛白粉分散浆液加入水性丙烯酸乳液中，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入增稠剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到反射隔热涂料；
(2)保温隔热涂料的制备：将少量去离子水、润湿润湿分散剂、增稠剂重量份的50％以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入：水性硅酸锂在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到水性硅酸锂分散浆液；
将水性硅酸锂浆液加入隔热剂，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入防霉抗菌剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到保温隔热涂料；
(3)辐射隔热涂料的制备：
将少量去离子水、增稠剂、多壁碳纳米管加入球磨机中以400-600r/min的速度湿磨30-40分钟；然后加去离子水配置成浓度1-5g/L碳纳米管悬浮液，超声分散1-2小时，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
将碳纳米管分散液加入水性丙烯酸乳液以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到辐射隔热涂料；
(4)将辐射隔热涂料喷涂于下层，保温隔热涂料喷涂于中层，反射隔热涂料喷涂于上层，得到复合型涂料。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新水性纳米保温隔热反射涂料，其特征在于：该涂料包括喷涂于下层的辐射隔热涂料、喷涂于中层的保温隔热涂料以及喷涂于上层的反射隔热涂料；其中，反射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30-50份、远红外陶瓷粉5-15份、红外反射剂5-10份、水性纳米二氧化钛隔热浆料5-15份、增稠剂0.5-0.9份、流平剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、去离子水10-15份；
保温隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性硅酸锂5-15份、防霉抗菌剂0.1-0.3份、隔热剂3-8份、润湿润湿分散剂0.2-0.5份、去离子水10-15份、增稠剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份；
辐射隔热涂料由下列重量份的原料制成：水性丙烯酸乳液30-50份、多壁碳纳米管0.01-0.05、去离子水10-15份、增稠剂0.5-0.9份、成膜助剂0.5-0.9份。
2.根据权利要求1所述的一种新水性纳米保温隔热反射涂料，其特征在于：所述远红外陶瓷粉的粒径为300-500目，所述红外反射剂为锡铋盐包覆的二氧化钛，所述锡铋盐包覆的二氧化钛为双层锡铋盐包覆的二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的一种新水性纳米保温隔热反射涂料，其特征在于：所述水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li2O·nSiO2，n为大于或等于2的正整数，所述水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的一种新水性纳米保温隔热反射涂料，其特征在于：所述多壁碳纳米管L/D≤100，所述硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或组合，所述去离子水为去除杂质的自来水。
5.根据权利要求1所述的一种新水性纳米保温隔热反射涂料，其特征在于：所述隔热剂选自氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂，所述流平剂为水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物。
6.一种新水性纳米保温隔热反射涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)反射隔热涂料的制备：
将离子水、流平剂、硅烷偶联剂重量份的50％混合，以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入远红外陶瓷粉、红外反射剂、水性纳米二氧化钛隔热浆料在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到钛白粉分散浆液；
将钛白粉分散浆液加入水性丙烯酸乳液中，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入增稠剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到反射隔热涂料；
(2)保温隔热涂料的制备：将少量去离子水、润湿润湿分散剂、增稠剂重量份的50％以800r/min的速度预搅拌均匀后，加入：水性硅酸锂在高速分散机中分散20-30分钟，形成分散液后加入砂磨机中进一步分散、细磨30-60分钟，控制细度在30μm以下，得到水性硅酸锂分散浆液；
将水性硅酸锂浆液加入隔热剂，以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入防霉抗菌剂、成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到保温隔热涂料；
(3)辐射隔热涂料的制备：
将少量去离子水、增稠剂、多壁碳纳米管加入球磨机中以400-600r/min的速度湿磨30-40分钟；然后加去离子水配置成浓度1-5g/L碳纳米管悬浮液，超声分散1-2小时，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
将碳纳米管分散液加入水性丙烯酸乳液以1500r/min的速度搅拌10分钟，加入成膜助剂继续搅拌30-60分钟，得到辐射隔热涂料；
(4)将辐射隔热涂料喷涂于下层，保温隔热涂料喷涂于中层，反射隔热涂料喷涂于上层，得到复合型涂料。
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