CN116751486A - 一种耐久性绿色涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐久性绿色涂料及其制备方法。本发明提供的耐久性绿色涂料，包括如下质量份数的各组分：树脂基体30份‑50份、反射颜料20份‑30份、调色颜料5份‑15份、填料5份‑15份、助剂2份‑6份、红外吸收剂1份‑3份和有机溶剂10份‑15份。通过选择特定的树脂基体和反射颜料、调色填料等各组分，通过合理的成分配比，降低涂料的失光率和粉化程度、改善附着力、提高耐腐蚀性进而提高涂料的耐久性，还能优化涂料的光学性能从而提高涂料对绿色光的反射性能，并且制备的涂料不易褪色；本发明各组分协同作用，使制备的涂料兼具优异的耐久性和隔热降温效果。

Description

一种耐久性绿色涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐久性绿色涂料及其制备方法。

背景技术

太阳是人类生产和生活不可或缺的重要部分，太阳能量的有效利用给人类新能源的技术革命带来了福音，但强烈的太阳辐射也会给工业生产和生活带来诸多不利影响，比如设备和设施等物体表面经太阳长时间的照射后表面的能量堆积且温度飙升，太阳光经金属材质会很快传导到物体内部，从而导致设备和设施使用寿命降低，并且设备或者设施内部的高温环境不利于人类的生产或生活。因此，降低设备设施在炎热夏季的温度、提高设备设施的使用寿命迫在眉睫。

对于设备和设施的降温措施有很多，涂层涂装是最经济、方便、快捷、积极有效的方式之一。目前，市售的反射隔热降温涂料中最常见的是白色，白色反射降温涂料因为反射效果好而广泛应用，但是并不是所有场合都适用白色隔热反射涂料，应该结合实际满足不同场合对色彩的不同需求，因此，开发一种彩色的降温隔热涂料是非常有必要的。在彩色的反射隔热降温涂料中，绿色降温隔热涂料可以反射太阳光和散热，有效降低设备或设施表面的温度，减少室内空调的使用频率和能耗，减缓材料老化，延长建筑的使用寿命。然而，现有绿色涂料大都使用低明度有机颜料或者增加颜料量降低树脂含量的方法以降低明度，但是此制备方法制备得到的绿色涂料的涂层要么近红外反射率与绿色植物相差较大隔热降温效果不佳，要么制备的涂层力学性能较差不具实用性，无法同时兼具降温隔热和耐久性。因此，提供一种绿色涂料兼具耐久性和降温隔热具有重要意义。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种耐久性绿色涂料及其制备方法，通过选择特定的树脂基体和反射颜料、调色填料等各组分，通过合理的成分配比，降低涂料的失光率和粉化程度、改善附着力、提高耐腐蚀性进而提高涂料的耐久性，还能优化涂料的光学性能从而提高涂料对绿色光的反射性能，并且制备的涂料不易褪色；本发明各组分协同作用，使制备的涂料兼具优异的耐久性和隔热降温效果。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一个方面提供一种耐久性绿色涂料，包括如下质量份数的各组分：树脂基体30份-50份、反射颜料20份-30份、调色颜料5份-15份、填料5份-15份、助剂2份-6份、红外吸收剂1份-3份和有机溶剂10份-15份；

其中，所述树脂基体为羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂的混合物；

所述反射颜料为三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物。

羟基丙烯酸树脂作为成膜物质在使用时容易出现涂层开裂、褪色和失光等问题，从而降低涂料的使用寿命。

相对于现有技术，本发明提供的耐久性绿色涂料，选择羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂复合作为树脂基体，通过引入氟碳树脂与羟基丙烯酸树脂协同作用，可以明显改善羟基丙烯酸树脂造成涂层开裂、褪色和失光的问题，提高涂料在室外环境的稳定性，从而使制备的涂料具有优异的耐久性；三氧化二铬中钴离子发蓝色能力很强，单独使用时难以反射绿色光，本发明通过进一步筛选三氧化二铬和三氧化二钴复配使用，吸收黄绿色光的三氧化二铬和吸收红色光的三氧化二钴组合，三氧化二铬和三氧化二钴的吸收特性和反射特性相互叠加，能反射蓝色光和绿色光，从而使颜料达到深绿色的效果；进一步地，本发明偶然发现，以氧化锶和三氧化二钇作为辅助添加颜料，将其掺杂至三氧化二铬和三氧化二钴中，通过改变晶格结构来调整颜料对光的吸收和反射特性，使最终制得的颜料达到与绿色植物相近的反射通道，极大地提高了三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇复配得到的颜料的近红外反射比和半球发射率，从而使制备的涂料达到隔热降温的效果；本发明特定的树脂基体还能提高反射颜料在涂料中的分散性，两者复配不仅能提高涂料的近红外反射比和半球发射率，达到隔热降温效果，还极大地提高涂料的耐久性。

本发明提供的耐久性绿色涂料选择特定的树脂基体和反射颜料、调色填料等各组分，通过合理的成分配比，降低涂料的失光率和粉化程度、改善附着力、提高耐腐蚀性进而提高涂料的耐久性，还能优化涂料的光学性能从而提高涂料对绿色光的反射性能，并且制备的涂料不易褪色；本发明各组分协同作用，使制备的涂料兼具优异的耐久性和隔热降温效果。

优选的，所述树脂基体为质量比1:(1-2)的羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂的混合物。

优选的树脂基体能进一步提高涂料的耐久性和隔热降温效果。

优选的，所述反射颜料为质量比(25-35):(28-32):(2-4):(7-11)的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物。

优选的反射颜料和树脂基体起到协同增效的作用，极大地提高了涂料的隔热降温效果和耐久性。

优选的，所述反射颜料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、将三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇研磨至粒径40μm-50μm，干燥，得第一处理物；

步骤2、将第一处理物研磨至粒径20μm-30μm，于1100℃-1500℃下煅烧，过筛，保留筛下物，得所述反射颜料。

优选的制备方法能进一步提高反射颜料的近红外反射比和半球发射率。

优选的，步骤2中，所述煅烧的时间为3h-4h。

优选的，所述反射颜料的粒径≤30μm。

优选的，所述羟基丙烯酸树脂的羟值含量为120mgKOH/g-140mgKOH/g，固含量为60％-75％，玻璃化温度为55℃-90℃。

进一步优选的，所述羟基丙烯酸树脂的型号为湛新SETALUX 1907BA-75、同德ACR6736A或徳谦FS-4365中至少一种。

优选的，所述氟碳树脂的氟含量为≥25％。

本发明进一步限定了羟基丙烯酸树脂的羟值含量、固含量和玻璃化温度以及氟碳树脂的氟含量，特定的羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂的选择能进一步提高涂料的耐久性，特定的羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂还与特定的反射树脂配合作用，提高涂料的隔热降温效果。

进一步优选的，所述氟碳树脂为大金GK570、万博WF-Q212、东氟JF-2X中至少一种。

优选的，所述调色颜料为氧化铜、三氧化二铁、氧化镍或氧化镧中至少一种。

优选的，所述填料为硫酸钡、滑石粉、石灰粉、硅微粉、碳酸钙或二氧化硅中至少一种。

优选的，所述红外吸收剂为HSYP-01红外吸收剂、铯钨红外吸收剂或GTO-P100红外吸收剂中至少一种。

优选的，所述有机溶剂为环己酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁醇、磷钼酸或乙二醇二乙酸酯中至少一种。

优选的，所述助剂包括分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、附着力促进剂和紫外吸收剂。

优选的，所述助剂中分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、附着力促进剂和紫外吸收剂的质量比为(0.4-0.6):(0.2-0.4):(0.5-0.7):(0.25-0.4):1:(0.5-0.7)。

优选的，所述分散剂为聚氨酯类分散剂、聚丙烯酸酯类分散剂或阳离子型表面活性剂中至少一种。

优选的，所述消泡剂为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或不含硅聚合物类消泡剂。

优选的，所述防沉剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡或膨润土中至少一种。

优选的，所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷或醋酸丁酸纤维素中至少一种。

优选的，所述附着力促进剂为丙烯酸类附着力促进剂、硫化物类附着力促进剂或硅烷类附着力促进剂中至少一种。

优选的，所述紫外吸收剂为水杨酸盐紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂或二苯甲酮类紫外吸收剂中至少一种。

本发明第二个方面提供上述耐久性绿色涂料的制备方法，包括如下制备步骤：

按质量配比称取各组分，将称取的树脂基体、反射颜料、调色颜料、填料、助剂、红外吸收剂和4wt％-6wt％的有机溶剂分散均匀，研磨至细度≤25μm，加入剩余有机溶剂，得所述耐久性绿色涂料。

本发明提供的耐久性绿色涂料的制备方法，操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种耐久性绿色涂料，包括如下质量份数的各组分：树脂基体30份、反射颜料30份、三氧化二铁5份、硫酸钡15份、助剂2份、HSYP-01红外吸收剂3份和环己酮10份；

其中，树脂基体为质量比1:1的羟基丙烯酸树脂徳谦FS-4365和氟碳树脂东氟JF-2X的混合物；

反射颜料为质量比35:28:4:11的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物；

反射颜料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、按质量配比称取各组分，将称取的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇研磨至粒径40μm-50μm，干燥，得第一处理物；

步骤2、将第一处理物研磨至粒径20μm-30μm，于1500℃下煅烧3h，过筛，保留筛下物，得粒径≤30μm的反射颜料；

助剂为质量比为0.4:0.4:0.5:0.4:1:0.7的聚氨酯类分散剂、有机硅类消泡剂、气相二氧化硅、聚丙烯酸酯、丙烯酸类附着力促进剂和水杨酸盐紫外吸收剂。

上述耐久性绿色涂料的制备方法，包括如下制备步骤：

按质量配比称取各组分，将称取的树脂基体、反射颜料、三氧化二铁、硫酸钡、助剂、HSYP-01红外吸收剂和4wt％的环己酮分散均匀，研磨至细度≤25μm，加入剩余环己酮，得所述耐久性绿色涂料。

实施例2

本实施例提供一种耐久性绿色涂料，包括如下质量份数的各组分：树脂基体50份、反射颜料20份、氧化镍15份、滑石粉5份、助剂6份、GTO-P100红外吸收剂1份和醋酸丁酯15份；

其中，树脂基体为质量比1:2的羟基丙烯酸树脂湛新SETALUX 1907BA-75和氟碳树脂大金GK570的混合物；

反射颜料为质量比25:32:2:7的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物；

反射颜料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、按质量配比称取各组分，将称取的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇研磨至粒径40μm-50μm，干燥，得第一处理物；

步骤2、将第一处理物研磨至粒径20μm-30μm，于1100℃下煅烧4h，过筛，保留筛下物，得粒径≤30μm的反射颜料；

助剂为质量比为0.6:0.2:0.7:0.25:1:0.5的聚丙烯酸酯类分散剂、矿物油类消泡剂、聚酰胺蜡、聚二甲基硅氧烷、硫化物类附着力促进剂和三嗪类紫外吸收剂。

上述耐久性绿色涂料的制备方法，包括如下制备步骤：

按质量配比称取各组分，将称取的树脂基体、反射颜料、氧化镍、滑石粉、助剂、GTO-P100红外吸收剂和6wt％的醋酸丁酯分散均匀，研磨至细度≤25μm，加入剩余醋酸丁酯，得所述耐久性绿色涂料。

实施例3

本实施例提供一种耐久性绿色涂料，包括如下质量份数的各组分：树脂基体40份、反射颜料25份、氧化镧10份、硅微粉10份、助剂4份、铯钨红外吸收剂2份和丁醇12份；

其中，树脂基体为质量比1:1.5的羟基丙烯酸树脂同德ACR6736A和氟碳树脂万博WF-Q212的混合物；

反射颜料为质量比30:30:3:10的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物；

反射颜料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、按质量配比称取各组分，将称取的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇研磨至粒径40μm-50μm，干燥，得第一处理物；

步骤2、将第一处理物研磨至粒径20μm-30μm，于1200℃下煅烧3.5h，过筛，保留筛下物，得粒径≤30μm的反射颜料；

助剂为质量比为0.5:0.3:0.6:0.35:1:0.6的聚丙烯酸酯类分散剂、不含硅聚合物类消泡剂、膨润土、醋酸丁酸纤维素、硅烷类附着力促进剂和二苯甲酮类紫外吸收剂。

上述耐久性绿色涂料的制备方法，包括如下制备步骤：

按质量配比称取各组分，将称取的树脂基体、反射颜料、氧化镧、硅微粉、助剂、铯钨红外吸收剂和5wt％的醋酸丁酯分散均匀，研磨至细度≤25μm，加入剩余丁醇，得所述耐久性绿色涂料。

对比例1

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将三氧化二铬替换为等量的氧化铁绿，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将氧化锶替换为等量的氧化钛，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将羟基丙烯酸树脂徳谦FS-4365替换为等量的SETATHANE D1150，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例4

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将树脂基体的份数增加至60份，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例5

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将树脂基体的份数减少至20份，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例6

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将反射颜料的份数增加至40份，其他组分和步骤与实施例1相同。

对比例7

本对比例提供一种涂料的制备方法，与实施例1相比，不同点在于：将反射颜料的份数减少至15份，其他组分和步骤与实施例1相同。

应用例

对本发明实施例1-3和对比例1-7提供的涂料进行性能测试，具体的测试标准如下：

按照GB/T31415-2015标准中耐循环老化性制板要求及测试方法，进行耐循环老化性实验；将复合涂层涂装在150mm×75mm×3mm钢板上进行检测，底涂：环氧磷酸锌底漆，膜厚在80μm-100μm，面涂：实施例1-3和对比例1-7的涂料，膜厚在80μm-100μm之间；

按照HG/T4341-2012标准中近红外反射比、半球发射率的制板要求及测试方法，进行近红外反射比、半球发射率的测试；将复合涂层涂装在150mm×70mm×1mm铝合金板上进行检测，底涂：环氧磷酸锌底漆，膜厚在80μm-100μm，面涂：实施例1-3和对比例1-7的涂料，膜厚在80μm-100μm之间；

按照HG/T4341-2012标准中附录A的制板要求及测试方法，进行隔热温差的测试；将复合涂层涂装在200mm×300mm×2mm钢板上进行检测，底涂：环氧磷酸锌底漆，膜厚在80μm-100μm，面涂：实施例1-3和对比例1-7的涂料，膜厚在160μm-180μm之间。

新涂装涂层在恒温室自然养护168h之后进行耐循环老化性、近红外反射比、半球发射率、隔热温差测试；

近红外反射比、半球发射率、隔热温差测试之后，将近红外反射比样板(不划线)、半球发射率样板(不划线)、隔热温差样板(不划线)与需要做耐循环老化试验的样板(划线)同时开始进行耐循环老化试验；

耐循环老化实验之后：将近红外反射比样板、半球发射率样板、隔热温差样板用清水冲洗、擦拭干净，放在恒温室养护24h之后，再次进行近红外反射比、半球发射率、隔热温差的测试。

具体检测结果如下：

表1耐循环老化性试验

表2耐循环老化性试验

耐循环老化性所采用的的是每个暴露循环持续一整周(168h)，包括：

a：暴露于紫外线和凝露中72h，采用UVA-340紫外灯，交替循环进行(60±3)℃条件下4h紫外线辐射和(50±3)℃条件下4h凝露暴露的试验循环，以紫外线辐照开始，以凝露暴露结束；

b：暴露在盐雾环境中72h；可用去离子水冲洗试板，但不用干燥试板；

c：(-20±2)℃条件下低温暴露24h，实验前可用去离子水进行冲洗，不用干燥，且试板应在30min内达到(-20±2)℃的温度。

表3新涂层养护168h之后检测

表4耐循坏老化后测试结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐久性绿色涂料，其特征在于，包括如下质量份数的各组分：树脂基体30份-50份、反射颜料20份-30份、调色颜料5份-15份、填料5份-15份、助剂2份-6份、红外吸收剂1份-3份和有机溶剂10份-15份；

其中，所述树脂基体为羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂的混合物；

所述反射颜料为三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物。

2.如权利要求1所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述树脂基体为质量比1:(1-2)的羟基丙烯酸树脂和氟碳树脂的混合物；和/或

所述反射颜料为质量比(25-35):(28-32):(2-4):(7-11)的三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇的混合物。

3.如权利要求1或2所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述反射颜料的制备方法包括如下步骤：

步骤1、将三氧化二铬、三氧化二钴、氧化锶和三氧化二钇研磨至粒径40μm-50μm，干燥，得第一处理物；

步骤2、将第一处理物研磨至粒径20μm-30μm，于1100℃-1500℃下煅烧，过筛，保留筛下物，得所述反射颜料。

4.如权利要求3所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，步骤2中，所述煅烧的时间为3h-4h；和/或

所述反射颜料的粒径≤30μm。

5.如权利要求1或2所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂的羟值含量为120mgKOH/g-140mgKOH/g，固含量为60％-70％，玻璃化温度为55℃-90℃；和/或

所述氟碳树脂的氟含量为≥25％。

6.如权利要求1所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述调色颜料为氧化铜、三氧化二铁、氧化镍或氧化镧中至少一种；和/或

所述填料为硫酸钡、滑石粉、石灰粉、硅微粉、碳酸钙或二氧化硅中至少一种；和/或

所述红外吸收剂为HSYP-01红外吸收剂、铯钨红外吸收剂或GTO-P100红外吸收剂中至少一种；和/或

所述有机溶剂为环己酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁醇、磷钼酸或乙二醇二乙酸酯中至少一种；和/或

所述助剂包括分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、附着力促进剂和紫外吸收剂。

7.如权利要求6所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述助剂中分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂、附着力促进剂和紫外吸收剂的质量比为(0.4-0.6):(0.2-0.4):(0.5-0.7):(0.25-0.4):1:(0.5-0.7)。

8.如权利要求6所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述分散剂为聚氨酯类分散剂、聚丙烯酸酯类分散剂或阳离子型表面活性剂中至少一种；和/或

所述消泡剂为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或不含硅聚合物类消泡剂；和/或

所述防沉剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡或膨润土中至少一种。

9.如权利要求6所述的耐久性绿色涂料，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷或醋酸丁酸纤维素中至少一种；和/或

所述附着力促进剂为丙烯酸类附着力促进剂、硫化物类附着力促进剂或硅烷类附着力促进剂中至少一种；和/或

所述紫外吸收剂为水杨酸盐紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂或二苯甲酮类紫外吸收剂中至少一种。

10.一种权利要求1-9任一项所述的耐久性绿色涂料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

按质量配比称取各组分，将称取的树脂基体、反射颜料、调色颜料、填料、助剂、红外吸收剂和4wt％-6wt％的有机溶剂分散均匀，研磨至细度≤25μm，加入剩余有机溶剂，得所述耐久性绿色涂料。