CN115181441A - 一种保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温隔热涂料及其制备方法，该保温隔热涂料，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30‑85份、空心玻璃微珠10‑30份、植物纤维0.5‑2份、分散剂0.1‑10份、增稠剂0.1‑5份、成膜剂0.1‑2份、消泡剂0.1‑10份、抗菌剂0.1‑10份。与现有的传统保温材料相比，本发明的保温隔热涂料既改善了有机保温材料的阻燃性性差，又克服了无机保温材料的保温效果差，吸水率高的缺陷，同时该涂料具有耐水性能好，附着力强，不易开裂，环保，施工工艺简单，不受空间和形状的限制，涂层厚度薄，占用空间少，可刮涂、喷涂和易于维护等优点。

Description

一种保温隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地，涉及一种保温隔热涂料及其制备方法。

背景技术

保温隔热材料一般是轻质、疏松、多孔、纤维材料，在保温隔热材料领域，传统保温材料的市场占有率约为80％，目前常用的有岩棉、玻璃棉等，这些材料虽然价格比较低，但是铺设较厚、材料损耗量大、抗震性能和环保性能差，难以满足逐渐提高的节能环保需求。目前，保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，在符合保温节能要求同时，更需要有针对性的开发保温隔热材料。

保温隔热涂料涂覆于可燃物基材表面，对基材起装饰与保护作用，可以阻止火势传播和蔓延，延长基材着火时间或绝热性能以推迟基材破坏时间，为保护生命和财产安全提供了有利保障。目前，保温隔热涂料种类繁多，根据不同标准有不同的分类方法：按基料组成成分可以分为有机阻燃涂料和无机保温隔热涂料。有机保温隔热涂料如酚醛树脂、过氯乙烯、氯化橡胶等，虽然保温隔热效果好，但易燃烧、老化快，存在严重的安全隐患。另一类无机保温隔热涂料通常是以无机粘结剂作为基料，水作溶剂，无机盐为主要添加剂，其特点是密度较大、不燃，但保温隔热效果相对有机保温隔热材料较差，而且吸水率高，只能用在干燥的环境下。

因此，为至少解决上述之一的问题，本发明提供了一种保温隔热涂料及其制备方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种保温隔热涂料。与现有的传统保温材料相比，本发明的保温隔热涂料以丙烯酸类单体作为有机成膜材料，以空心玻璃微珠作为无机填料，并利用上述有机成膜材料和无机填料的优势互补原则，既改善了有机保温材料的阻燃性差，又克服了无机保温材料的保温效果差，吸水率高的缺陷，同时该涂料具有耐水性能好，附着力强，不易开裂，环保，施工工艺简单，可刮涂，可喷涂和易于维护等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种保温隔热涂料的制备方法。本发明以基于丙烯酸、甲基丙烯酸或苯乙烯丙烯酸的有机树脂为基料，通过添加无机填料-空心玻璃微珠并配合多种助剂，制备均匀稳定的涂料体系。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种保温隔热涂料，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30-85份、空心玻璃微珠10-30份、植物纤维0.5-2份、分散剂0.1-10份、增稠剂0.1-5份、成膜剂0.1-2份、消泡剂0.1-10份、抗菌剂0.1-10份。

优选的，所述保温隔热涂料，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体70-85份、空心玻璃微珠20-30份、植物纤维1-2份、分散剂0.1-10份、增稠剂0.1-5份、成膜剂0.1-2份、消泡剂0.1-10份、抗菌剂0.1-10份。

进一步，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或苯乙烯丙烯酸单体。

进一步，所述空心玻璃微珠的粒径为10-180微米，堆积密度为0.1-0.25克/立方厘米。其中，空心玻璃微珠具有质轻、强度高和良好的化学稳定性等优点，而且容易分散于树脂等有机材料中，成为复合体系。

进一步，所述植物纤维为木质纤维和/或麻纤维。

进一步，所述植物纤维的长度为4-10mm。其中，植物纤维的加入可以提高涂料的抗拉伸老化性能。

所述的分散剂、增稠剂、成膜剂、消泡剂和抗菌剂均为常规助剂，可直接通过市售商购获得。其中，分散剂为聚羧酸钠盐类分散剂等；增稠剂包括但不限于羟乙基纤维素、碱溶涨增稠剂、聚氨酯增稠剂等；成膜剂可以是酯类化合物等；消泡剂包括但不限于有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类等；抗菌剂包括但不限于季胺盐类、胍类、醇类、酚类、有机胺类、吡啶类等。

需要说明的是，复合体系导热系数的降低主要通过降低涂料的热对流、热辐射和热传导三种方式。具体的：本发明在涂料中加入空心玻璃微珠，在涂料成膜干燥后，空心玻璃微珠会紧密排列形成一层具有热阻隔效果的封闭型的中空气体层。首先，空心玻璃微珠气孔内的空气失去流动能力，会使的复合体系对流热下降到一个极小值，其次，空心玻璃微珠光滑的表面是良好的反射材料，通过反射原理可以将辐射热折射出来，最后，空心玻璃微珠含有上万的孔壁，热量只能沿着孔壁传递，拉长了热传导的距离。因此，每个空心玻璃微珠相当于一个挡板，使得复合体系的热传导能力下降到一个极限值。

传统的保温隔热涂料通过添加无机填料来降低导热系数和密度，并通过加入具有特殊功能基团或改性的有机物/无机物来提升涂料的耐水性和耐热性(耐水和耐热性可间接反应其抗裂性)，而本发明意外发现，通过控制涂料原料中无机填料、有机成膜材料及纤维等的种类和比例就可以实现降低涂料的导热系数、密度同时提高涂料的耐水性和耐热性等的效果。

第二方面，本发明提供一种包含上述重量配比的原料的保温隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

按比例称取各原料；随后先将空心玻璃微珠分散在丙烯酸类单体中搅拌均匀；然后依次加入分散剂、成膜剂和抗菌剂，进行搅拌；再加入增稠剂，进行搅拌；最后加入植物纤维和消泡剂，进行搅拌，即得。

进一步，所述搅拌的条件为：搅拌转速为200-4000r/min，搅拌时间为5-60min。

其中，本发明以丙烯酸类树脂为成膜物质，通过丙烯酸类单体上的羧基对空心玻璃微珠进行包覆，形成核壳结构；包含该类结构的涂料具有更好的保温性能。

如无特殊说明，本发明所用原料均可通过市售商购获得，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

与现有的传统保温材料相比，本发明的保温隔热涂料导热系数较低，保温隔热性能好，并且具有耐水、耐热性好、附着力强、无开裂、涂层平整、施工工艺简单、不受空间和形状的限制、可刮涂或喷涂、易于维护等优点，可根据需求直接用于多种场景。

本发明的保温隔热涂料制备工艺简单、各组分含量稳定，具有规模及商业化生产前景。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明中制备方法如无特殊说明则均为常规方法，所述百分比如无特殊说明均为质量百分比，所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得或根据现有技术制得，其中，分散剂、成膜剂、消泡剂、增稠剂、抗菌剂均购于上海加鸿材料科技有限公司。

实施例1

一种保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体80份、空心玻璃微珠20份(粒径为10-130微米，堆积密度为0.1-0.25克/立方厘米)、分散剂2份、成膜剂1份、消泡剂1份、增稠剂3份、抗菌剂1份和木质纤维2份(长度为4-10mm)；随后在丙烯酸单体中加入空心玻璃微珠，以400r/min的转速进行搅拌15min，然后分别加入分散剂、成膜剂和抗菌剂，以600r/min的转速进行搅拌10min，再加入增稠剂，以600r/min的转速进行搅拌5min；最后加入木质纤维和消泡剂，以400r/min的转速进行搅拌5min，停止反应，即得。

实施例2

一种保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体75份、空心玻璃微珠25份(粒径为10-180微米，堆积密度为0.1-0.25克/立方厘米)、分散剂3份、成膜剂2份、抗菌剂2份、增稠剂4份、消泡剂2份和麻纤维2份(长度为4-10mm)；随后在丙烯酸单体中加入空心玻璃微珠，以500r/min的转速进行搅拌10min，然后分别加入分散剂、成膜剂和抗菌剂，以800r/min的转速进行搅拌5min；再加入增稠剂，以1000r/min的转速进行搅拌2min最后加入麻纤维和消泡剂，以500r/min的转速进行搅拌5min，停止反应，即得。

实施例3

一种保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体75份、空心玻璃微珠25份(粒径为10-180微米，堆积密度为0.1-0.25克/立方厘米)、分散剂3份、成膜剂2份、抗菌剂2份、增稠剂4份、消泡剂3份和木质纤维1份(长度为4-10mm)；随后在丙烯酸单体中加入空心玻璃微珠，以600r/min的转速进行搅拌15min，实时监测其粘度；然后再分别加入分散剂、成膜剂和抗菌剂，以900r/min的转速进行搅拌15min；再加入增稠剂，以500r/min的转速进行搅拌3min；最后加入木质纤维和消泡剂，以600r/min的转速进行搅拌3min，停止反应，即得。

实施例4

同实施例2区别仅在于将丙烯酸单体替换为甲基丙烯酸单体。

实施例5

同实施例2区别仅在于将丙烯酸单体替换为苯乙烯丙烯酸单体。

对比例1

与实施例2区别仅在于称取空心玻璃微珠为35份。

对比例2

与实施例2区别仅在于称取麻纤维为5份。

对比例3

与实施例2区别仅在于不加入麻纤维。

对比例4

与实施例2区别仅在于将空心玻璃微珠替换为珍珠岩。

对比例5

与实施例2区别仅在于将麻纤维替换为羧甲基纤维素。

对比例6

与实施例2区别仅在于麻纤维的长度为20mm。

对比例7

与实施例2区别仅在于称取丙烯酸单体90份。

对比例8

与实施例2区别仅在于称取丙烯酸单体20份。

结果发现，丙烯酸类单体过少，涂料难以成形，常温下会起皱、开裂。

对比例9

与实施例2区别仅在于将丙烯酸单体替换为氟碳苯乙烯丙烯酸单体。

1、测试涂料的保温隔热性能

将实施1-5和对比例1-9的涂料分别涂成1cm厚度的涂层，在自然条件下放置24小时，完全干燥，按照GB/T10294中规定的方法进行测试各涂料的导热系数，具体结果如表1所示。

表1：

由表1可知，实施例1-5的保温隔热涂料导热系数在0.03-0.042W/m·K之间，具有良好的保温隔热性能；对比例4的保温隔热涂料将原料空心玻璃微珠替换为其他常规降低密度的保温无机填料，其涂料的导热系数略高于实施例1-5的保温隔热涂料，可见其他常规的保温无机填料难以达到本发明的预定效果。对比例7和对比例9的保温隔热涂料由于其丙烯酸类单体的种类或含量不在不发明的范围内，导致其导热系数均高于本发明。

2、基本性能测试

耐水性测试参考GB/T1733-1993，通过浸水实验后观察涂料变化；

吸水性的测定方法为：将涂料浸水24小时，测试其吸水厚度膨胀率；

耐热性测试参考GB/T1735-2009，结合涂料性质及应用场景，在80±2℃条件下试验24h，观察涂料变化；

涂料的施工性的测定方法依照JC/T 23-1999《建筑涂料涂层试板的制备》进行；

附着力测试依照划格法ISO-2409进行；

具体结果如表2所示。

表2：

由表2可知，本发明实施例1-5制得的墙体保温隔热涂料综合性能良好，与对比例1相比较可知，将原料空心玻璃微珠的比例增加，虽然可以有效降低涂料的密度，但是涂料耐水性却会降低。与对比例2相比较可知，将原料植物纤维的比例增加，涂料的耐水性和耐热性与实施例基本无差别，但是基于尽可能降低成本的目的，显然本发明植物纤维的比例范围更合适。与对比例3相比较可知，不添加植物纤维，涂料耐水性和耐热性明显降低。与对比例4相比较可知，将原料将空心玻璃微珠替换为珍珠岩，涂料密度较高。与对比例5相比较可知，将植物纤维替换为羧甲基纤维素，虽然耐水性、耐热性无明显变化，但是涂料密度增加，不利于使用。与对比例6相比较可知，若是植物纤维的长度过长，涂料的耐水和耐热性能均降低。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种保温隔热涂料，其特征在于，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30-85份、空心玻璃微珠10-30份、植物纤维0.5-2份、分散剂0.1-10份、增稠剂0.1-5份、成膜剂0.1-2份、消泡剂0.1-10份、抗菌剂0.1-10份。

2.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或苯乙烯丙烯酸单体。

3.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒径为10-180微米，堆积密度为0.1-0.25克/立方厘米。

4.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述植物纤维选自木质纤维和/或麻纤维。

5.根据权利要求1所述的保温隔热涂料，其特征在于，所述植物纤维的长度为4-10mm。

6.一种如权利要求1-5任一所述的保温隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按比例称取各原料；随后先将空心玻璃微珠分散在丙烯酸类单体中搅拌均匀；然后依次加入分散剂、成膜剂和抗菌剂，进行搅拌；再加入增稠剂，进行搅拌；最后加入植物纤维和消泡剂，进行搅拌，即得。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌条件为：搅拌转速为200-4000r/min，搅拌时间为20-60min。