CN102453427A - 一种隔热涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔热涂料及其制备方法和使用方法。本发明公开的隔热涂料包括树脂组分和固化组分，其中，所述树脂组分包括主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水；所述主体树脂为丙烯酸酯改性的亲水氟树脂；所述固化组分包括固化剂，所述固化剂为水性异氰酸酯固化剂。通过该隔热涂料形成的涂层硬度、附着力、耐候性好，并且隔热效果优异。

Description

一种隔热涂料及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明属于涉及一种涂料，尤其是一种隔热涂料及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着能源问题的日益尖锐，世界各国在开发新能源的同时，也已经开始了节能体系的研究。建筑物保温隔热体系是节能体系的重要组成部分，而作为建筑物表面的保温隔热涂料也受到世界各国的广泛关注，性能多样的保温隔热涂料由此产生。

隔热涂料可广泛地应用于住宅、建筑厂房 、粮储仓库及石油化工储罐，隔绝外界的热量，以保持内部较低的温度。在炎热的夏季，由于太阳的辐射，石油化工的金属和水泥储罐表面温度高达五六十度，罐内的温度甚至会更高，不仅造成大量的蒸发损耗，污染环境，而且会造成危险。传统涂刷银粉漆和使用喷淋水降温，腐蚀设备，浪费能源，而且设备使用寿命短，仅有两三年。性能良好的隔热涂料可广泛应用于工厂的车间和民用建筑，有效降低房间内温度，节省大量的空调能源。

目前市场上所用的隔热涂料大部分是油性体系，施工过程中有大量的VOC排放，不符合环保低碳的经济发展趋势。为了适应环保的需求，现有技术中公开了一种涂料，采用聚氨酯、环氧树脂、硅丙树脂和纯丙树脂、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等作为水性树脂。但是，采用上述各种水性树脂作为主体树脂制备得到的隔热涂料形成的涂层的硬度、附着力、耐候性较低，影响了涂料的使用性能。

发明内容

为了克服现有技术中的隔热涂料形成的涂层硬度、附着力、耐候性差的问题，本发明提供了一种隔热涂料，通过该隔热涂料形成的涂层硬度、附着力、耐候性好，并且隔热效果优异。

本发明公开的隔热涂料包括树脂组分和固化组分，其中，所述树脂组分包括主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水；所述主体树脂为丙烯酸酯改性的亲水氟树脂；所述固化组分包括固化剂，所述固化剂为水性异氰酸酯固化剂。

同时本发明还公开了上述隔热涂料的制备方法，包括将主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水混合、分散、研磨，得到树脂组分；所述树脂组分与含有水性异氰酸酯固化剂的固化组分组成隔热涂料。

进一步，本发明还公开了上述隔热涂料的使用方法，包括将树脂组分与固化组分混合，然后涂覆于基材表面，在60-80℃烘烤30-60min或者常温放置7-15d。

本发明采用丙烯酸酯改性的亲水氟树脂作为主体树脂，并结合水性异氰酸酯作为固化剂能使涂料在基材表面良好的固化，得到附着力非常高的涂层，同时，其硬度和耐候性能也十分优异。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

本发明公开的隔热涂料为双组分涂料，即公知的包括树脂组分和固化组分，在使用时将树脂组分与固化组分混合后进行使用。根据本发明，该隔热涂料包括树脂组分和固化组分，其中，所述树脂组分包括主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水；所述主体树脂为丙烯酸酯改性的亲水氟树脂；所述固化组分包括固化剂，所述固化剂为水性异氰酸酯固化剂。

本发明中采用的主体树脂为丙烯酸酯改性的亲水氟树脂，优选情况下，所述主体树脂中，所述丙烯酸酯含量为10-30wt%，更优选为丙烯酸酯含量为12-18wt%。

同时，为了进一步提高涂层的性能，对于本发明公开的主体树脂，优选情况下，其重均分子量为2000-7000，更优选为2500-5000。

进一步的，本发明公开的主体树脂中还含有活性基团，所述活性基团选自羧基、羟基、胺基中的一种或几种；所述主体树脂中活性基团的含量为1-5wt%，优选为2.0-3.5wt%。

符合上述条件的丙烯酸酯改性的亲水氟树脂可通过商购得到，例如大连振邦的ZB-F600 FEVE水性氟树脂。

对于本发明公开的隔热涂料，其中，所述隔热材料可采用本领域常用的各种隔热材料，例如中空玻璃微珠、中空陶瓷微珠、闭孔膨胀珍珠岩中的一种或多种。在本发明中，优选情况下，所述隔热材料采用二氧化钛包覆的中空玻璃微珠和/或二氧化钛包覆的中空陶瓷微珠。所述隔热材料的添加量可以在较大范围内变动，为本领域常用的添加量，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述隔热材料的含量为10-50wt%，更优选为15-30wt%。上述隔热材料可通过商购得到，例如波特公司的Q-CEL 5020，34P30。本发明公开的隔热涂料中采用的中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠为白色粉末，由于中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠是空心球形、密度小且导热系数小，涂料干燥后，中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠紧密排列起来，形成一个完整的空心隔离层，不仅具有良好的隔热效果，还具有优异的隔音效果，在上述中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠表面附有一层TiO₂薄膜，由于TiO₂的太阳光反射比高，增强其反射太阳辐射与阻止热传导的能力，进而达到隔热的目的。以其作为隔热材料制备的隔热涂料具有节能、隔音、隔热保温等多种功能。对于本发明公开的隔热材料，优选情况下，平均粒径为800-2000目，优选为1000-1500目。

同样，所述填料可以采用本领域常用的各种填料，优选情况下，在本发明中，所述填料选自碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、石英粉、硅藻土中的一种或多种。所述填料的添加量为本领域技术人员所公知的，优选情况下，所述树脂组分中，以主体树脂的含量为基准，填料的含量为20-40wt%，更优选为25-35wt%。本发明公开的隔热涂料中采用的填料的平均粒径可在较大范围内变动，优选情况下，所述填料的平均粒径为800-3000目，优选为1000-2000目。

为了使涂层具有优异的综合性能，本发明公开的隔热涂料中还含有助剂，上述助剂为本领域常用的各种助剂，优选情况下，所述助剂含有润湿剂、流平剂、消泡剂或增稠剂中的一种或多种。上述助剂的添加量也可在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述助剂含量为3-10wt%，更优选为4-8wt%。

根据本发明，其中，所述润湿剂的种类和用量为本领域技术人员所公知，所述润湿剂指任何能改善涂料内部无机颜料、填料在所述树脂中的分散状态的物质，它们多是含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。具体可以选用BYK公司的DISPERBYK-163、DISPERBYK-164、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-190等中的一种或几种。对于本发明中采用的润湿剂，其含量可在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述润湿剂含量为1-4wt%，更优选为2.5-3.5wt%。

所述流平剂的种类和用量为本领域技术人员所公知。例如，所述流平剂可以选自EFKA3883、EFKA3886、EFKA3600、BYK366、BYK333、BYK331、DEGO410、DEGO435、DEGO432中一种或几种。其中EFKA系列是荷兰爱夫卡公司产品，BYK系列是BYK公司产品，DEGO系列是德国迪高公司产品。流平剂可以改善涂料固化后涂膜层的流平性能，增加涂膜层的平滑度和手感。对于本发明中采用的流平剂，其含量可在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述流平剂含量为0.4-1wt%，更优选为0.5-0.8wt%。

根据本发明提供的隔热涂料，所述消泡剂的种类为本领域的技术人员所公知的，例如，所述消泡剂可以选用商购的埃夫科纳公司的AFCONA2020、AFCONA2022、AFCONA2720和AFCONA2722，BYK公司的BYK-011、BYK-A530和BYK066N。对于本发明中采用的消泡剂，其含量可在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述消泡剂含量为0.5-2wt%，更优选为0.8-1.6wt%。

所述增稠剂为本领域常用的各种增稠剂，例如，所述增稠剂可以选用商购的BYK公司的BYK-420, 汽巴公司的Rheovis CR、Rheovis CRZ、Rheovis CRX中的一种或多种。对于本发明中采用的增稠剂，其含量可在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述增稠剂含量为1.0-3.0wt%，更优选为1.5-2.5wt%。

根据本发明，所述树脂组分中的助剂可以为一种或多种，可以理解，当树脂组分中只含有一种助剂时，该种助剂的含量即为所述树脂组分中助剂的含量。当树脂组分中含有多种助剂时，该多种助剂的总含量即为所述树脂组分中助剂的含量。当树脂组分中含有多种助剂时，各种助剂的含量相互之间没有限制，只需使采用的各种助剂的总含量在上述范围内即可。

本发明公开的隔热涂料为水性涂料，即以水为溶剂。优选情况下，以主体树脂的含量为基准，水的含量为5-30wt%，进一步优选为10-30wt%。

进一步的，本发明公开的树脂组分中还可以含有第一助溶剂和/或颜料，所述第一助溶剂选自丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚中的一种或多种；所述颜料选用本领域常用的颜料，例如可以选用钛白粉、立德粉、酞箐蓝、氧化铁红、炭黑、偶氮类三芳甲烷类颜料、蒽醌类颜料、酞菁类颜料、异吲哚酮类颜料、三苯二嗪类颜料中的一种或多种，优选为钛白粉、炭黑、铁红、酞菁类颜料。上述第一助溶剂和颜料的含量可以在较大范围内变动，优选情况下，以主体树脂的含量为基准，所述第一助溶剂的含量为2-10wt%、所述颜料的含量为10-20wt%，更优选为所述第一助溶剂的含量为3-6wt%、所述颜料的含量为12-18wt%。

根据本发明，所述固化组分中采用的固化剂为水性异氰酸酯固化剂，例如所述固化剂选自亲水型六亚甲基二异氰酸酯多聚体、亲水型二苯甲烷二异氰酸酯多聚体、亲水型甲苯二异氰酸酯多聚体、亲水型异佛尔酮二异氰酸酯多聚体中的一种或多种，优选为亲水型六亚甲基二异氰酸酯多聚体、亲水型甲苯二异氰酸酯多聚体、亲水型异佛尔酮二异氰酸酯多聚体中的一种或多种，上述多聚体为二聚体、三聚体或四聚体；上述固化剂的含量可以在较大范围内变动，例如，以主体树脂的含量为基准，所述固化剂的含量为10-25wt%，优选为10-20wt%。

优选情况下，所述固化组分中还含有第二助溶剂，所述第二助溶剂选自丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚中的一种或多种，以主体树脂的含量为基准，所述第二助溶剂的含量为5-40wt%，优选为5-20wt%。

对于上述隔热涂料，可通过现有技术中常用的各种制备双组份涂料的方法制备得到，例如根据本发明，上述隔热涂料的制备方法包括将主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水混合、分散、研磨，得到树脂组分；所述树脂组分与含有水性异氰酸酯固化剂的固化组分组成隔热涂料。

具体的，可以先将填料、助剂和水混合研磨，然后将上述混合产物与主体树脂和隔热材料混合，分散均匀即可得到所述树脂组分。当树脂组分中还含有时，可以将填料、第一助溶剂、颜料、助剂和水混合研磨，然后再与主体树脂和隔热材料混合。对于固化组分，将固化剂分散均匀即可，当固化组分中含有第二助溶剂时，可将固化剂和第二助溶剂混合均匀即可。

本发明中采用的第一助溶剂和第二助溶剂虽然是有机物，但其沸点高于VOC排放的限制范围，属于环保溶剂。

另外，本发明还公开了上述隔热涂料的使用方法，包括将树脂组分与固化组分混合，然后涂覆于基材表面，在50-90℃烘烤20-80min，优选为在60-80℃烘烤30-60min。同样的，还可以将树脂组分与固化组分混合，然后涂覆于基材表面后，于常温下放置7-15d。

上述使用方法中，将树脂组分与固化组分混合时，以主体树脂的含量为基准，所述固化剂的含量为10-25wt%。

通过上述方法在基材表面形成的隔热涂层，硬度、附着力、耐候性好，并且隔热效果优异。

下面通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

将25重量份滑石粉（平均粒径为1200目）、10重量份硫酸钡（平均粒径为1500目）与2重量份BYK-190、1重量份BYK-333、20重量份水混合，8重量份二乙二醇丁醚、10重量份氧化铁红混合，研磨，然后加入100重量份丙烯酸酯改性的亲水氟树脂（丙烯酸酯含量为10wt%、重均分子量为4000，胺基的含量为0.5wt%）、15重量份中空玻璃微珠（平均粒径为1500目）混合，分散均匀，得到树脂组分。

采用15重量份亲水型六亚甲基二异氰酸酯四聚体与10重量份二乙二醇丁醚混合作为固化组分。

上述树脂组分与固化组分组成隔热涂料A1。

将隔热涂料A1中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于常温下放置7天，得到隔热涂层样品S1。

实施例2

本实施例用于说明本发明公开的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

将30重量份云母粉（平均粒径为1500目）与1.5重量份BYK-190、1重量份BYK-333、1.2重量份BYK-420、0.8重量份BYK-011、20重量份水混合，3重量份丙二醇甲醚醋酸酯、20重量份酞箐蓝混合研磨，然后加入100重量份丙烯酸酯改性的亲水氟树脂（丙烯酸酯含量为12wt%、重均分子量为3000，羧基的含量为3.0wt%）、50重量份二氧化钛包覆的中空玻璃微珠（平均粒径为1200目）混合，分散均匀，得到树脂组分。

采用20重量份亲水型六亚甲基二异氰酸酯三聚体与10重量份丙二醇甲醚混合作为固化组分。

上述树脂组分与固化组分组成隔热涂料A2。

将隔热涂料A2中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于60℃烘烤60min，得到隔热涂层样品S2。

实施例3

本实施例用于说明本发明公开的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

将15重量份滑石粉（平均粒径为1000目）、20重量份云母粉（平均粒径为1000目）与2重量份BYK-190、0.5重量份BYK-333、2重量份BYK-420、1重量份BYK-011、30重量份水、5重量份丙二醇甲醚、15重量份钛白粉混合，研磨，然后加入100重量份丙烯酸酯改性的亲水氟树脂（丙烯酸酯含量为10wt%、重均分子量为5000，羟基的含量为1.5wt%）、20重量份二氧化钛包覆的中空玻璃微珠（平均粒径为1000目）混合，分散均匀，得到树脂组分。

将15重量份亲水型甲苯二异氰酸酯三聚体与8重量份丙二醇甲醚混合均匀，得到固化组分。

上述树脂组分与固化组分组成隔热涂料A3。

将隔热涂料A3中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于80℃烘烤30min，得到隔热涂层样品S3。

实施例4

本实施例用于说明本发明公开的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

将10重量份滑石粉（平均粒径为1200目）、10重量份云母粉（平均粒径为1500目）与1.5重量份BYK-190、1.0重量份BYK-333、2重量份BYK-420、0.8重量份BYK-011、30重量份水、5重量份丙二醇甲醚、15重量份钛白粉混合，研磨，然后加入100重量份丙烯酸酯改性的亲水氟树脂（丙烯酸酯含量为20wt%、重均分子量为4000，羟基的含量为2.5wt%）、20重量份中空玻璃微珠（平均粒径为1000目）混合，分散均匀，得到树脂组分。

将20重量份亲水型异佛尔酮二异氰酸酯三聚体与10重量份丙二醇甲醚混合均匀，得到固化组分。

上述树脂组分与固化组分组成隔热涂料A4。

将隔热涂料A4中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于80℃烘烤30min，得到隔热涂层样品S4。

实施例5

本实施例用于说明本发明公开的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

将15重量份滑石粉（平均粒径为800目）、10重量份云母粉（平均粒径为1000目）与3重量份BYK-190、0.8重量份BYK-333、2重量份BYK-420、0.8重量份BYK-011、20重量份水、5重量份丙二醇甲醚、15重量份钛白粉混合，研磨，然后加入100重量份丙烯酸酯改性的亲水氟树脂（丙烯酸酯含量为15wt%、重均分子量为4000，羟基的含量为2.5wt%）、30重量份二氧化钛包覆的中空玻璃微珠（平均粒径为1000目）混合，分散均匀，得到树脂组分。

将20重量份亲水型六亚甲基二异氰酸酯与5重量份丙二醇甲醚混合均匀，得到固化组分。

上述树脂组分与固化组分组成隔热涂料A5。

将隔热涂料A5中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于80℃烘烤30min，得到隔热涂层样品S5。

对比例1

本对比例用于说明现有技术中的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

隔热涂料的制备方法与实施例5相同，不同的是，采用羟基丙烯酸树脂与常温交联固化的氟碳树脂按重量比3：1拼混而成的树脂替换丙烯酸酯改性的亲水氟树脂。

制备得到隔热涂料D1。

将隔热涂料D1中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于80℃烘烤30min，得到隔热涂层样品DS1。

对比例2

本对比例用于说明现有技术中的隔热涂料及其制备方法和使用方法。

隔热涂料的制备方法与实施例5相同，不同的是，采用水性纯丙树脂替换丙烯酸酯改性的亲水氟树脂。

制备得到隔热涂料D2。

将隔热涂料D2中的树脂组分和固化剂混合均匀，然后喷涂于马口铁基材表面，然后于80℃烘烤30min，得到隔热涂层样品DS2。

性能测试

对上述制备得到的样品S1-S5、DS1、DS2进行如下性能测试：

1、附着力

按照GB/T1732-93进行测试；

2、硬度

按照GB/T1732-93进行测试；

3、盐雾实验

按照GB1771-91进行测试；

4、耐老化QUV测试

按照GB1865-80进行测试；

5、太阳热反射率

按照JGT 235-2008进行测试；

6、热导率

按照GB10294进行测试；

7、隔热温差测试

按照JGT 235-2008进行测试；

测试结果填入表1：

。

通过以上测试结果可以看出，本发明公开的隔热涂料固化后形成的涂层硬度、附着力、耐候性好，并且隔热效果优异。并且，该隔热涂料为水性体系，无VOC排放，更环保。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种隔热涂料，包括树脂组分和固化组分，其中，所述树脂组分包括主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水；所述主体树脂为丙烯酸酯改性的亲水氟树脂；所述固化组分包括固化剂，所述固化剂为水性异氰酸酯固化剂。

2.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述主体树脂中，所述丙烯酸酯含量为10-30wt%。

3.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述主体树脂的重均分子量为2000-7000。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的隔热涂料，其特征在于，所述主体树脂中含有活性基团，所述活性基团选自羧基、羟基、胺基中的一种或几种；所述主体树脂中活性基团的含量为1-5wt%。

5.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述树脂组分中，以主体树脂的含量为基准，所述隔热材料的含量为10-50wt%、填料的含量为20-40wt%、助剂含量为3-10wt%、水的含量为5-30wt%。

6.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述固化剂选自亲水型六亚甲基二异氰酸酯、亲水型异佛尔酮二异氰酸酯、亲水型二苯基甲烷二异氰酸酯、亲水型甲苯二异氰酸酯中的一种或多种的二聚体、三聚体或四聚体；以主体树脂的含量为基准，所述固化剂的含量为10-25wt%。

7.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述隔热材料选自中空玻璃微珠和/或中空陶瓷微珠，所述中空玻璃微珠为二氧化钛包覆的中空玻璃微珠，所述中空陶瓷微珠为二氧化钛包覆的中空陶瓷微珠；所述隔热材料的平均粒径为800-2000目。

8.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述填料选自碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、石英粉、硅藻土中的一种或多种，所述填料的平均粒径为800-3000目；所述助剂含有润湿剂、流平剂、消泡剂或增稠剂中的一种或多种，以主体树脂的含量为基准，所述润湿剂的含量为1-4wt%、所述流平剂的含量为0.4-1wt%、所述消泡剂的含量为0.5-2wt%、所述增稠剂的含量为1.0-3wt%。

9.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述树脂组分中还含有第一助溶剂和/或颜料，所述第一助溶剂选自丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚中的一种或多种；所述颜料选自钛白粉、立德粉、酞箐蓝、氧化铁红、炭黑、偶氮类三芳甲烷类颜料、蒽醌类颜料、酞菁类颜料、异吲哚酮类颜料、三苯二嗪类颜料中的一种或多种；以主体树脂的含量为基准，所述第一助溶剂的含量为2-10wt%、所述颜料的含量为10-20wt%。

10.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述固化组分中还含有第二助溶剂，所述第二助溶剂选自丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚中的一种或多种，以主体树脂的含量为基准，所述第二助溶剂的含量为5-20wt%。

11.如权利要求1所述的隔热涂料的制备方法，包括将主体树脂、隔热材料、填料、助剂和水混合、分散、研磨，得到树脂组分；所述树脂组分与含有水性异氰酸酯固化剂的固化组分组成隔热涂料。

12.如权利要求1所述的隔热涂料的使用方法，包括将树脂组分与固化组分混合，然后涂覆于基材表面，在60-80℃烘烤30-60min或者常温放置7-15d。

13.根据权利要求12所述的使用方法，其特征在于，将树脂组分与固化组分混合时，以主体树脂的含量为基准，所述固化剂的含量为10-25wt%。