CN115197595A - 一种墙体保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种墙体保温隔热涂料及其制备方法，该墙体保温隔热涂料包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30‑100份、水泥5‑40份、空心玻璃微珠3‑30份、轻质钙粉1‑20份、植物纤维0.5‑2份、分散剂0.1‑10份、成膜剂0.1‑2份、消泡剂0.1‑10份、抗裂剂1‑10份、抗菌剂0.1‑10份。与传统保温材料相比，本发明的墙体保温隔热涂料结合了有机和无机材料的优势，具有密度低、环境友好、耐高温、阻燃性好、保温隔热性能优异以及施工方便等特点。同时该涂料操作简单，可刮涂，可喷涂，可直接在外墙腻子和网格布上施工，涂层厚度在2‑20mm之间，可代替传统的保温板材，占用空间更少，保温效果更优。

Description

一种墙体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，涉及一种墙体保温隔热涂料及其制备方法。
背景技术
墙体的保温隔热一般是采用轻质、疏松、多孔的纤维材料进行保温，在墙体保温隔热材料领域，传统墙体保温材料占据了墙体保温材料市场的80％，但传统墙体保温材料在应用过程中都存在有一定的缺点：有机保温隔热材料如聚苯乙烯泡沫塑料板、聚氨酯泡沫塑料(PU)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材料如岩棉、玻璃棉、膨胀蛭石、保温砂浆等，其特点是密度较大、不易燃，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。近几年，墙体的保温隔热不再局限于纤维材料，如，中国专利CN 110527380 A公开了一种建筑外墙用阻燃型保温隔热涂料，由以下原料制成：有机硅改性水性丙烯酸树脂、环氧树脂改性苯丙乳液、氟硅烷改性保温填料、无机纤维、空心玻璃微珠、钛白粉、磺酸插层改性水滑石粉、双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性氢氧化镁、双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、成膜剂、流平剂、防冻剂，余量为去离子水。该涂料的隔热保温效果好，同时还具有粘结强度高、耐腐蚀性能好、耐沾污性好、施工方便等优点。中国专利CN 104745069 A公开了一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，该涂料是包括聚氨酯预聚体、N-羟甲基丙烯酰胺、顺丁烯二酸二异辛酯、苯胺甲基三甲氧基硅烷、金红石型钛白粉、消泡剂、超细滑石粉、混合溶剂、空心玻璃珠，制成的涂料具有良好隔热保温效果、抗龟裂性强、具有耐化学品、耐磨、涂膜寿命长等特点。上述外墙隔热保温涂料均具有优良的隔热保温效果，但是其原料成本较高，阻燃效果和耐水性能也需要进一步提升。
因此，为至少解决上述之一的问题，本发明提供了一种墙体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墙体保温隔热涂料。该墙体保温隔热涂料利用常规丙烯酸类单体作为有机成膜材料，利用轻质钙粉、水泥和不同粒径的空心玻璃微珠为无机填料，同时配合多种助剂既改善了传统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，吸水率高等缺陷。
本发明的另一个目的在于提供一种墙体保温隔热涂料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种墙体保温隔热涂料，其特征在于，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30-100份、水泥5-40份、空心玻璃微珠3-30份、轻质钙粉1-20份、植物纤维0.5-2份、分散剂0.1-10份、成膜剂0.1-2份、消泡剂0.1-10份、抗裂剂1-10份、抗菌剂0.1-10份。
进一步，所述丙烯酸类单体为丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或苯乙烯丙烯酸单体。
进一步，所述空心玻璃微珠由粒径不同的一至六级空心玻璃微珠组成；其中，一级空心玻璃微珠的粒径为5-15μm，二级空心玻璃微珠的粒径为20-35μm，三级空心玻璃微珠的粒径为50-65μm，四级空心玻璃微珠的粒径为75-85μm，五级空心玻璃微珠的粒径为90-110μm，六级空心玻璃微珠的粒径为120-140μm；所述一级空心玻璃微珠、二级空心玻璃微珠、三级空心玻璃微珠、四级空心玻璃微珠、五级空心玻璃微珠和六级空心玻璃微珠的质量比为(1-2):(1-2):(1-2):(1-2):(3-4):1。优选的，所述一级空心玻璃微珠粒径为8-12μm；二级空心玻璃微珠粒径为25-35μm；三级空心玻璃微珠粒径为55-65μm；四级空心玻璃微珠粒径为75-85μm；五级空心玻璃微珠粒径为95-105μm；六级空心玻璃微珠粒径为125-135μm。
进一步，所述空心玻璃微珠的堆积密度为0.1-0.25g/cm3。
进一步，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥。其中，水泥的加入可以有效提高墙体保温隔热涂料的耐高温性能。
进一步，所述轻质钙粉的粒径为800-2500目；优选为800-1500目。其中，轻质钙粉的加入可以有效提高涂料的抗裂性能和粘结强度。
进一步，所述植物纤维为木质纤维、麻纤维或秸秆纤维。
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、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，分散剂包括但不限于三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等；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酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物等，比如8-羟基喹啉。
需要说明的是，复合体系导热系数的降低主要通过降低体系的热对流、热辐射和热传导三种方式。具体的：本发明加入的空心玻璃微珠在涂料中紧密排列形成一层具有热阻隔效果的封闭型中空气体层。首先，每个空心玻璃微珠相当于一个挡板，使复合体系的热传导能力下降到一个极限值，同时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。其次，当空心玻璃微珠气孔内的空气失去流动能力，会使复合体系对流热下降到一个极小值。最后，空心玻璃微珠的光滑表面具有良好的反射性能，通过反射可以将大量辐射热折射出来。
传统保温隔热涂料通过添加空心玻璃微珠来降低导热系数，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粘结强度，而本发明意外发现，通过控制空心玻璃的粒径及比例就可以降低涂料的导热系数的同时有效提高其粘结强度。另外，添加一定的轻质钙粉不仅可以提高涂料的抗裂性能和可以与空心玻璃微珠一同增强涂料的粘结强度。
此外，水泥本身具有良好的耐高温性能，但是其密度大、机械性能不佳、导热系数也较高，丙烯酸类树脂对环境友好、导热系数较低，但是不耐高温，本发明通过合理的配比水泥和丙烯酸类树脂，并通过添加一定的空心玻璃微珠、轻质钙粉和植物纤维最终使得墙体保温隔热涂料同时兼具低密度、耐高温和保温隔热性能优异等特点。
第二方面，本发明提供一种包含上述重量配比的原料的墙体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，随后先将丙烯酸类单体、水泥和抗裂剂混合，搅拌以形成胶凝；然后在所述凝胶中加入空心玻璃微珠，搅拌均匀；再加入轻质钙粉，进行搅拌，最后依次加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和植物纤维，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。
本发明的有益效果如下：
与现有的传统保温涂料相比，本发明的墙体保温隔热涂料密度更小，导热系数更低，阻燃效果更好且耐水性能和机械性能优良。
本发明的墙体保温隔热涂料施工工艺简单，可刮涂，可喷涂，可直接在外墙腻子和网格布上施工，涂层厚度可根据气候条件控制在2-20mm，但完全可代替传统保温板材的5-10cm的保温效果，使墙体厚度大大减小。
本发明的保温隔热涂料原料价廉易得，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。本发明所用原料均可通过市售商购获得，其中，所用分散剂具体为：聚丙烯酸钠盐分散剂；所用成膜剂具体为：邻苯二甲酸二甲酯和丙烯酸树脂成膜剂；所用消泡剂具体为：聚氧乙烯季戊四醇醚类或聚醚改性聚二甲基硅氧烷类；所用抗裂剂具体为：有机高分子混合乳液抗裂剂；所用抗菌剂具体为：卡松抗菌剂。
实施例1
一种墙体保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体40份、矿渣硅酸盐水泥30份、轻质钙粉20份(粒径为800目)、空心玻璃微珠10份(一至六级空心玻璃微珠的比例为10μm:30μm:60μm:80μm:100μm:130μm＝1:1.5:1.5:2:3:1；堆积密度为0.25g/cm3)、分散剂2份、成膜剂1份、消泡剂1份、抗裂剂2份、抗菌剂1份和木质纤维0.5份(长度为4-10mm)；随后将丙烯酸单体、矿渣硅酸盐水泥和抗裂剂混合，以600r/min的转速进行搅拌20min，实时监测其粘度为4000-50000Pa.s，再加入空心玻璃微珠，以400r/min的转速进行搅拌15min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，然后加入轻质钙粉，以400r/min的转速进行搅拌15min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，最后分别加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和木质纤维。继续以400r/min的转速进行搅拌10min，即得。
实施例2
一种墙体保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体40份、普通硅酸盐水泥20份、轻质钙粉20份(粒径为1000目)、空心玻璃微珠20份(一至六级空心玻璃微珠的比例为10μm:30μm:60μm:80μm:100μm:130μm＝2:1:1:1:4:1，堆积密度为0.15g/cm3)、分散剂2份、成膜剂2份、消泡剂2份、抗裂剂2份、抗菌剂1份和麻纤维0.5份(长度为4-10mm)；随后将丙烯酸单体、普通硅酸盐水泥和抗裂剂混合，以700r/min的转速进行搅拌15min，实时监测其粘度为4000-50000Pa.s，再加入空心玻璃微珠，以300r/min的转速进行搅拌20min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，再加入轻质钙粉，以300r/min的转速进行搅拌20min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，最后分别加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和麻纤维。继续以300r/min的转速进行搅拌5min，即得。
实施例3
一种墙体保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体30份、粉煤灰硅酸盐水泥40份、轻质钙粉20份(粒径为1000目)、空心玻璃微珠10份(一至六级空心玻璃微珠的比例为10μm:30μm:60μm:80μm:100μm:130μm＝1:2:2:1:3:1，堆积密度为0.2g/cm3)、分散剂2份、成膜剂2份、抗裂剂2份、消泡剂2份、抗菌剂1份和秸秆纤维0.5份(长度为4-10mm)；随后将丙烯酸单体、粉煤灰硅酸盐水泥和抗裂剂混合，以800r/min的转速进行搅拌10min，实时监测其粘度为4000-50000Pa.s，加入空心玻璃微珠，以500r/min的转速进行搅拌20min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，再加入轻质钙粉，以300r/min的转速进行搅拌20min，实时监测保持粘度为4000-10000Pa.s，最后分别加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和秸秆纤维，继续以500r/min的转速进行搅拌10min，即得。
实施例4
一种墙体保温隔热涂料，其制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸单体100份、矿渣硅酸盐水泥40份、轻质钙粉20份(粒径为800目)、空心玻璃微珠30份(一至六级空心玻璃微珠的比例为10μm:30μm:60μm:80μm:100μm:130μm＝1:1.5:1.5:2:3:1；堆积密度为0.25g/cm3)、分散剂4份、成膜剂2份、消泡剂3份、抗裂剂2份、抗菌剂2份和木质纤维2份(长度为4-10mm)；随后将丙烯酸单体、矿渣硅酸盐水泥和抗裂剂混合，以600r/min的转速进行搅拌20min，实时监测其粘度为4000-50000Pa.s，再加入空心玻璃微珠，以400r/min的转速进行搅拌15min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，然后加入轻质钙粉，以400r/min的转速进行搅拌15min，实时监测保持粘度为4000-50000Pa.s，最后分别加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和木质纤维。继续以400r/min的转速进行搅拌10min，即得。
对比例1
同实施例1，区别仅在于空心玻璃微珠粒径均为50-65μm。
对比例2
同实施例1，区别仅在于空心玻璃微珠粒径均为120-140μm。
对比例3
同实施例1，区别仅在于轻质钙粉粒径为3000目。
对比例4
同实施例1，区别仅在于不添加轻质钙粉。
1、测试涂料的保温隔热性能
将实施1-4和对比例1-4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：
Figure BDA0003015415770000061
由表1可知，实施例1-4的墙体保温隔热涂料导热系数低于0.045W/m·K，具有良好的保温隔热性能；对比例1和对比例2的墙体保温隔热涂料中的空心玻璃微珠粒径由于没有梯度变化，其导热系数略高于本发明；对比例3的墙体保温隔热涂料中的轻质钙粉粒径过大，导致涂料脆性较大，强度较低，密度较大，因而其导热系数略高于本发明；对比例4的墙体保温隔热涂料中不添加轻质钙粉，导致密度较大，涂料太致密，因而其导热系数也略高于本发明。
2、基本性能测试
阻燃等级的测定按照建筑材料及制品燃烧性能分级方法GB8624-1997进行；耐水性的测定方法为：将涂料浸水24小时，测试其吸水厚度膨胀率；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；抗压强度的测定方法依照GB/T5486-2008中规定的方法进行；粘结强度的测定按GB/T20473-2006中规定的方法进行。具体结果如表2所示。
表2：
Figure BDA0003015415770000062
由表2可知，本发明实施例1-4制得的墙体保温隔热涂料综合性能良好，与对比例1-4相比较可知，对比例1-4制得的墙体保温隔热涂料粘结强度有不同程度的降低，这是由于对比例的墙体保温隔热涂料没有调控空心玻璃微珠粒径等级或者轻质钙粉粒径、配比等不在本发明范围内，也就不能实现降低涂料的导热系数的同时有效提高其粘结强度的效果。
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 (10)

1.一种墙体保温隔热涂料，其特征在于，包括以下重量配比的原料：丙烯酸类单体30-100份、水泥5-40份、空心玻璃微珠3-30份、轻质钙粉1-20份、植物纤维0.5-2份、分散剂0.1-10份、成膜剂0.1-2份、消泡剂0.1-10份、抗裂剂1-10份、抗菌剂0.1-10份。
2.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述丙烯酸类单体为丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体或苯乙烯丙烯酸单体。
3.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠由粒径不同的一至六级空心玻璃微珠组成；其中，一级空心玻璃微珠的粒径为5-15μm，二级空心玻璃微珠的粒径为20-35μm，三级空心玻璃微珠的粒径为50-65μm，四级空心玻璃微珠的粒径为75-85μm，五级空心玻璃微珠的粒径为90-110μm，六级空心玻璃微珠的粒径为120-140μm；所述一级空心玻璃微珠、二级空心玻璃微珠、三级空心玻璃微珠、四级空心玻璃微珠、五级空心玻璃微珠和六级空心玻璃微珠的质量比为(1-2):(1-2):(1-2):(1-2):(3-4):1。
4.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的堆积密度为0.1-0.25g/cm3。
5.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述轻质钙粉的粒径为800-2500目。
7.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述植物纤维为木质纤维、麻纤维或秸秆纤维。
8.根据权利要求1所述的墙体保温隔热涂料，其特征在于，所述植物纤维的长度为4-10mm。
9.一种如权利要求1-8任一所述的墙体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，随后先将丙烯酸类单体、水泥和抗裂剂混合，搅拌以形成胶凝；然后在所述凝胶中加入空心玻璃微珠，搅拌均匀；再加入轻质钙粉，进行搅拌，最后依次加入分散剂、成膜剂、消泡剂、抗菌剂和植物纤维，进行搅拌，即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的条件为：搅拌转速为200-4000r/min，搅拌时间为5-60min。
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CN117383875A (zh) * 2023-11-10 2024-01-12 汇通建设集团股份有限公司 一种抗开裂沥青混凝土及其制备方法
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