CN115322658B - 一种纳米隔热降温涂料 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及涂料领域，具体公开了一种纳米隔热降温涂料。一种纳米隔热降温涂料，其包括如下的原料：环氧丙烯酸酯树脂、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锆、改性氧化石墨烯、纳米硝酸镱、颜料、成膜助剂、消泡剂、流平剂和水。本申请得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度最高分别为90%和2.4MPa；且经过耐紫外老化后均合格，导热系数最低为0.04W/m﹒k，漆膜附着力最高为3级，在具有较高附着力和耐老化性的同时，提高了涂料的耐紫外老化能力和热反射率，可有效隔绝太阳光辐射热和空气中的热辐射传导，提高了涂料的隔热降温效果。

Description

一种纳米隔热降温涂料
技术领域
本申请涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种纳米隔热降温涂料。
背景技术
目前，建筑物降温通常采用隔热层、金属镀膜和涂覆降温涂料的方法。其中，涂覆降温涂料是将降温涂料涂覆在钢、铸铁、镀锌、铝、铜、不锈钢、彩钢板、镁、石头、木质、水泥、混凝土、砖瓦、陶瓷、玻璃、纺织物、布匹、塑料、纸张、有机玻璃、石棉、各类纤维板、胶木板、油毡和沥青等表面，操作简单，使用方便，减少了空调能源消耗。
相关技术中，主要是通过在涂料中添加高反射红外阻隔纳米粉体，使建筑物具有一定的红外反射效果，从而达到隔热降温的作用，但有效期较短，加入的高反射红外阻隔纳米粉体容易向外流失，隔热降温的效果较差。
发明内容
为了提高涂料的隔热降温效果，本申请提供了一种纳米隔热降温涂料。
第一方面，本申请提供一种纳米隔热降温涂料，其采用如下技术方案：
一种纳米隔热降温涂料，其包括如下重量份的原料：环氧丙烯酸酯树脂20-40份、纳米二氧化硅10-20份、纳米二氧化钛10-15份、纳米氧化锆5-10份、改性氧化石墨烯1-3份、纳米硝酸镱5-10份、颜料5-10份、成膜助剂5-10份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂3-7份和水100-120份；所述改性氧化石墨烯通过分散剂改性制得。
本申请纳米隔热降温涂料原料在选用环氧丙烯酸酯树脂20-40份、纳米二氧化硅10-20份、纳米二氧化钛10-15份、纳米氧化锆5-10份、改性氧化石墨烯1-3份、纳米硝酸镱7-9份、颜料5-10份、成膜助剂5-10份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂3-7份和水100-120份，所得到的涂料隔热降温效果较好；且当环氧丙烯酸酯树脂30份、纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛13份、纳米氧化锆8份、改性氧化石墨烯2份、纳米硝酸镱8份、颜料8份、成膜助剂8份、消泡剂0.2份、流平剂5份和水110份，效果最佳。
通过采用上述技术方案，环氧丙烯酸酯树脂的固化速度较快，而且其固化后的涂膜具有硬度高、光泽度好、耐腐蚀性能、耐热性及电化学性优异等特点。纳米二氧化硅的表面带有羟基，分散性好，比表面积大，具有极强的紫外和红外反射特性，对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，增加涂料的隔热性。纳米二氧化钛的抗紫外线性能强，紫外线屏蔽率可达99％,可有效提高涂料油漆的抗紫外和耐老化性能。另外，纳米二氧化钛，具有超额的表面自由能和良好的分散性，提高了涂料在基材表面的附着力。
纳米氧化锆具有较高的遮盖力，可显著提高涂料的耐高温性，具有隔热降温的功能。氧化石墨烯是一种二维碳纳米材料，具有较高的导热系数，可有效降低建筑物的内部温度。纳米硝酸镱加入，可提高涂料的隔热降温效果，另一方面，纳米硝酸镱可提高涂料各原料的溶解度。颜料不止可赋予涂料色彩和装饰性，还可增加漆膜强度，减少涂料收缩,增强其附着力和防腐性能,耐光性和耐候性，提高涂料粘度和触变性。
成膜助剂可使聚合物粒子暂时软化,使聚合物粒子融合成连续的膜，提升涂料的成膜性。消泡剂具有较强的抑泡消泡的作用，可提高涂料的涂膜效果和隔热性能。流平剂促使涂料在干燥成膜过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜。
作为优选：一种纳米隔热降温涂料，其包括如下重量份的原料：环氧丙烯酸树脂25-35份、纳米二氧化硅14-18份、纳米二氧化钛12-14、纳米氧化锆7.5-8.5份、改性氧化石墨烯1.5-2.5份、硝酸镱7-9份、颜料7-9份、成膜助剂7-9份、消泡剂0.15-0.25份、流平剂4-6份和水105-115份。
本申请纳米隔热降温涂料原料在选用环氧丙烯酸树脂25-35份、纳米二氧化硅14-18份、纳米二氧化钛12-14、纳米氧化锆7.5-8.5份、改性氧化石墨烯1.5-2.5份、硝酸镱7-9份、颜料7-9份、成膜助剂7-9份、消泡剂0.15-0.25份、流平剂4-6份和水105-115份，所得到的涂料隔热降温效果较好作为优选：将氧化石墨烯与分散剂按质量比1：(1-3)的比例混合，搅拌均匀，加入氧化石墨烯质量2％的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵混合物。
通过采用上述技术方案，先采用分散剂对氧化石墨烯进行分散，再加入稳定剂稳定，提高氧化石墨烯在涂料中的分散稳定性。
作为优选：所述聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：(2-3)。
通过采用上述技术方案，调节聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比，可进一步提高氧化石墨烯在涂料原料中的分散性。
作为优选：所述纳米隔热降温涂料还包括如下重量份原料：壳聚糖5-10份、三乙醇胺硼酸酯1-3份。
通过采用上述技术方案，壳聚糖具有极强的吸附能力，对可见光和红外线具有极为优异的热屏蔽性能和很好的光散射性能，且稳定性较好，具有长期稳定的隔热效果；另外，壳聚糖可进一步提高纳米二氧化钛的反射效率。三乙醇胺硼酸酯可进一步提高涂料的降温隔热性能，且还可改善壳聚糖的水溶性，提高壳聚糖在原料体系中的分散均匀性。
作为优选：所述三乙醇胺硼酸酯与壳聚糖的重量份配比为1：(3-7)。
通过采用上述技术方案，调节三乙醇胺硼酸酯与壳聚糖的重量份配比，可进一步提高涂料的隔热降温性能。
作为优选：所述纳米隔热降温涂料还包括如下重量份原料：纳米掺锑二氧化锡粉5-10份。
通过采用上述技术方案，纳米掺锑二氧化锡粉具有良好的导电性和耐候性，且易分散、化学稳定，将其加入与环氧丙烯酸酯树脂混合，进一步提高了涂料的隔热降温效果。
第二方面，本申请提供一种纳米隔热降温涂料的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：
一种纳米隔热降温涂料的制备方法，包括如下操作步骤：
将纳米隔热降温涂料的各原料混合，搅拌均匀，得到纳米隔热降温涂料。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请通过调节纳米隔热降温涂料的各原料种类和掺量，使纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为75％和2.1MPa，热系数为0.37W/m﹒k，且经过耐紫外老化后为合格，漆膜附着力为2级，在具有较高基本性能的同时，提高了涂料的隔热降温作用。
(2)本申请通过调节改性氧化石墨烯制备方法中聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比，使纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为80％和2.2MPa，导热系数为0.30W/m﹒k，进一步提高了涂料的隔热降温作用。
(3)本申请通过在涂料原料中加入三乙醇胺硼酸酯与壳聚糖，并调节二者配比，使纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为85％和2.3MPa，导热系数为0.20W/m﹒k，进一步提高了涂料的隔热降温作用。
(4)本申请通过在涂料原料中纳米掺锑二氧化锡粉，并控制其掺量，使纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为90％和2.4MPa，导热系数为0.04W/m﹒k，进一步提高了涂料的隔热降温作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：环氧丙烯酸酯树脂，60℃条件下粘度3000mPa.s，牌号为EBECRYL 600；纳米二氧化硅，粒径为2000目；纳米二氧化钛，粒径为100nm；纳米氧化锆，粒径为30nm；氧化石墨烯，层数＜5层，型号为MSTN-PGO；纳米硝酸镱，粒径为10nm；颜料，钴蓝，粒径为400目；成膜助剂，选用丙二醇二乙酸酯；消泡剂，选用磷酸三正丁基酯；流平剂，选用丙烯酸酯流平剂；纳米掺锑二氧化锡粉，粒径为10nm。
以下是改性氧化石墨烯的制备
制备例1
制备例1改性氧化石墨烯，通过如下操作步骤制备得到：
将2kg分散剂与1kg氧化石墨烯混合，搅拌均匀，加入0.02kg的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为500g聚N-乙烯基己内酰胺与1500kg十六烷基三甲基溴化铵混合物。
制备例2
制备例2改性氧化石墨烯，通过如下操作步骤制备得到：
将2kg分散剂与1kg氧化石墨烯混合，搅拌均匀，加入0.02kg的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为666g聚N-乙烯基己内酰胺与1334kg十六烷基三甲基溴化铵混合物。
制备例3
制备例3改性氧化石墨烯，通过如下操作步骤制备得到：
将2kg分散剂与1kg氧化石墨烯混合，搅拌均匀，加入0.02kg的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为570g聚N--乙烯基己内酰胺与1430六烷基三甲基溴化铵混合物。
制备例4
制备例4改性氧化石墨烯，通过如下操作步骤制备得到：
将2kg分散剂与1kg氧化石墨烯混合，搅拌均匀，加入0.02kg的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为570g聚N-乙烯基己内酰胺与1430六烷基三甲基溴化铵混合物。
实施例1
实施例1的纳米隔热降温涂料通过如下操作步骤而得：
按照表1的掺量，将环氧丙烯酸酯树脂、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锆、改性氧化石墨烯、纳米硝酸镱、颜料(钴蓝)、成膜助剂(丙二醇二乙酸酯)、消泡剂(磷酸三正丁基酯)、流平剂(丙烯酸酯流平剂)和水混合，搅拌均匀，得到纳米隔热降温涂料。
改性氧化石墨烯通过如下操作步骤而得：将1kg氧化石墨烯与2.5kg聚N-乙烯基己内酰胺
实施例2-3
实施例2-3的纳米隔热降温涂料与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表1所示。
表1实施例1-3纳米隔热降温涂料的各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003853049630000041
Figure BDA0003853049630000051
实施例4-7
实施例4-7的纳米隔热降温涂料与实施例2的制备方法和原料掺量完全相同，区别在于改性氧化石墨烯选用制备例1-4制备的改性氧化石墨烯，其他原料与实施例2相同。
实施例8-11
实施例8-11的纳米隔热降温涂料与实施例5的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表2所示。
表2实施例8-11纳米隔热降温涂料的各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003853049630000052
实施例12-14
实施例12-14的纳米隔热降温涂料与实施例9的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表3所示。
表3实施例12-14纳米隔热降温涂料的各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003853049630000053
Figure BDA0003853049630000061
对比例1
对比例1的纳米隔热降温涂料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：纳米隔热降温涂料原料中未添加改性氧化石墨烯，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例2
对比例2的纳米隔热降温涂料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：纳米隔热降温涂料原料中未添加纳米硝酸镱，其余原料及掺量与实施例1相同。
性能检测
通过以下检测标准分别对不同的实施例1-14和对比例1-2进行性能检测，检测结果详见表4。
漆膜附着力：采用GB/T5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》检测纳米隔热降温涂料的漆膜附着力。
热反射率：采用GB/T25261—2010《建筑用反射隔热涂料》检测纳米隔热降温涂料的热反射率。
导热系数：采用ASTM E1530-19《涂料导热系数测试》检测纳米隔热降温涂料的导热系数。
拉伸强度：采用ISO 22970-2019检测纳米隔热降温涂料的拉伸强度。
耐紫外老化：采用ASTM D4587《涂料老化测试》检测纳米隔热降温涂料的耐紫外老化。
表4不同纳米隔热降温涂料的性能检测结果
Figure BDA0003853049630000062
Figure BDA0003853049630000071
由表4的检测结果表明，本申请得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度最高分别为90％和2.4MPa；且经过耐紫外老化后均合格，导热系数最低为0.04W/m﹒k，漆膜附着力最高为3级，在具有较高基本性能的同时，提高了涂料的耐紫外老化能力和热反射率，具有较高的隔热降温作用。
实施例1-3中，实施例2得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为75％和2.1MPa，均高于实施例1和实施例3；且导热系数为0.37W/m﹒k，均低于实施例1和实施例3；表明实施例2纳米隔热降温涂料的原料和掺量较为合适，提高了涂料的隔热降温效果。
实施例4-7中，实施例5得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为80％和2.2MPa，均高于实施例4和实施例6-7；且导热系数为0.30W/m﹒k，均低于实施例4和实施例6-7；表明实施例5纳米隔热降温涂料的原料中改性氧化石墨烯制备过程中聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:2.5，提高了涂料的隔热降温效果。可能与调节聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比，可进一步提高氧化石墨烯在涂料原料中的分散性有关。
实施例8-11中，实施例9得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为85％和2.3MPa，均高于实施例8和实施例10-11；且导热系数为0.20W/m﹒k，均低于实施例8和实施例10-11；表明实施例9纳米隔热降温涂料的原料中三乙醇胺硼酸酯与壳聚糖的重量份配比为1:5时，提高了涂料的隔热降温效果。可能与
实施例12-14中，实施例13得到的纳米隔热降温涂料的热反射率和拉伸强度分别为90％和2.4MPa，均高于实施例12和实施例14；且导热系数为0.04W/m﹒k，均低于实施例12和实施例14；表明实施例13纳米隔热降温涂料的原料中纳米掺锑二氧化锡粉掺量较为合适，提高了涂料的隔热降温效果。可能与纳米掺锑二氧化锡粉具有良好的导电性和耐候性，且易分散、化学稳定，将其加入与环氧丙烯酸酯树脂混合，进一步提高了涂料的隔热降温效果。
结合实施例1与对比例1-2纳米隔热降温涂料的性能检测数据可知，在纳米隔热降温涂料原料中加入改性氧化石墨烯和纳米硝酸镱，均可不同程度的提高了涂料的隔热降温效果。
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 (7)

1.一种纳米隔热降温涂料，其特征在于，其包括如下重量份的原料： 环氧丙烯酸酯树脂20-40份、纳米二氧化硅10-20份、纳米二氧化钛10-15份、纳米氧化锆5-10份、改性氧化石墨烯1-3份、纳米硝酸镱5-10份、颜料5-10份、成膜助剂5-10份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂3-7份和水100-120份；所述改性氧化石墨烯通过分散剂改性制得；
所述改性氧化石墨烯的通过以下操作步骤制备得到：将氧化石墨烯与分散剂按质量比1：（1-3）的比例混合，搅拌均匀，加入氧化石墨烯质量2%的氧亚麻油，得到改性氧化石墨烯；所述分散剂为聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵混合物。
2. 根据权利要求1所述的纳米隔热降温涂料，其特征在于，其包括如下重量份的原料：环氧丙烯酸树脂25-35份、纳米二氧化硅14-18份、纳米二氧化钛12-14、纳米氧化锆7.5-8.5份、改性氧化石墨烯1.5-2.5份、纳米硝酸镱5-10份、颜料7-9份、成膜助剂7-9份、消泡剂0.15-0.25份、流平剂4-6份和水105-115份。
3.根据权利要求1所述的纳米隔热降温涂料，其特征在于：所述聚N-乙烯基己内酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：（2-3）。
4.根据权利要求1所述的纳米隔热降温涂料，其特征在于，所述纳米隔热降温涂料还包括如下重量份原料：壳聚糖5-10份、三乙醇胺硼酸酯1-3份。
5.根据权利要求4所述的纳米隔热降温涂料，其特征在于：所述三乙醇胺硼酸酯与壳聚糖的重量份配比为1：（3-7）。
6.根据权利要求1所述的纳米隔热降温涂料，其特征在于：所述纳米隔热降温涂料还包括如下重量份原料：纳米掺锑二氧化锡粉5-10份。
7.一种权利要求1-6任一所述纳米隔热降温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将纳米隔热降温涂料的各原料混合，搅拌均匀，得到纳米隔热降温涂料。
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